RELACIN ENTRE AMPLITUD Y DURACINSEALES emisin acstica

RESUMEN. La correlacin entre A y D en las seales AE procedente de pruebas de deformacinen muestras de acero y pruebas de explosin en tubos Zry se analiza. La grfica para el logaritmo deAmplitud relativa frente Duracin de seales AE es una banda entre dos lneas ligeramente convexos. Sicada rfaga es un simple evento se espera una lnea recta nica. Siguiendo un modelo anterior de nuestraGrupo, las explosiones se modelaron como superposicin de una serie de eventos.

INTRODUCCINComo se conoce generalmente el Emisin Acstica estalla seales son asimtricos y soncaracterizado por su amplitud (A), la duracin (D) y de tiempo de subida (R). En trabajos anteriores hemosestudiados diferentes caractersticas de estos parmetros y las relaciones entre ellos. En particular,la distribucin log-normal se obtuvo para el parmetro A. La fsica subyacentesignificado es que la seal AE detectado, es el complejo consecuencia de un gran nmero defuentes independientes al azar, que estn vinculados efectos individuales [1]. Por otra parte, hemos demostradoen [1, 2] que el sensor produce una relacin lineal entre la seal entrante mecnicoy la seal elctrica de salida, siendo su influencia sobre la duracin o el tiempo de subida mucho mscompleja. En este sentido, el sensor fue modelada por una ecuacin diferencial de cuatro orden entrabajos anteriores [2, 3].En el presente trabajo seguimos estudiando la relacin entre la amplitud yDuracin en las seales AE procedentes de pruebas de deformacin en muestras de tubos de acero (HOMBREpruebas) y las pruebas de explosin en tubos Zry (prueba ARI) [4, 5]. La grfica para el logaritmo deAmplitud frente Duracin de las seales experimentales AE es una banda entre dos ligeramentelneas convexas. En un artculo anterior, hemos desarrollado un modelo que consiste en la superposicin dedos seales: la original y una seal se origin como un reflejo en un borde de la muestra[6].Una extensin del modelo fue desarrollado en este trabajo para explicar mejor el ADcorrelacin, continuando el trabajo publicado el modelado de seales y sistemas AE [1, 2, 6-11]

EXPERIMENTALEn este trabajo se discuten las seales AE que viene de la deformacin y el crackpropagacin en muestras de tubos sin soldadura de acero y Zircaloy. Fuentes principales AE son:movimiento de la dislocacin, la deformacin, la propagacin de grietas y fracturas inclusin.Muestras de acero (pruebas MAN) [4] Se anillos obtenidos por corte transversal de los tubos, con14 cm de dimetro externo, 1 cm de espesor y 2 cm de ancho. Una seccin con una longitud de cuerda de 6cm fue eliminado de cada anillo con el fin de introducirlo en un dispositivo, que por la aperturaintroducido una distribucin de tensiones. Fuerza fue ejercida por la mano a travs de un tornillo. Un nmerode seis muestras se ensayaron. Con el fin de promover una deformacin local y la propagacin de grietas;las piezas de ensayo se diluan en la regin central superior interna. Los tubos se oxidanen su estado natural. Tres muestras fueron tratados sin su capa de xido (man5, man6,Man7) y en los otros, esta capa no se elimin (MAN2, man3, man4).Por lo tanto AE en los primeros tres probetas podra proceder de la deformacin del acero o el crackpropagacin, pero en los ltimos tres muestras, el crack de la capa de xido es otra posible fuente.Tres transductores AE fueron asignados en cada muestra. Dos de ellos actuaron como "guardias" aeliminar el ruido producido en los puntos de sujecin. El tercero, poner en la parte superior del anillo,donde ocurri el mximo grado de deformacin, era un sensor de banda ancha (300-800kHz). Las seales fueron pre-amplificaron inmediatamente y luego amplificadas y procesadas conel sistema AE Aedos.El anlisis de la emisin acstica producida en Zry-4 CANDU vainas de combustible (ARIpruebas) se realiz tambin [5]. Los tubos con extremos cerrados eran objeto de una hidrulicaexperimento, durante el cual se increment de manera uniforme la presin interna, en la sala detemperatura, hasta que el tubo se rompi por la explosin. Dos conjuntos de muestras fueron analizadas: cincomuestras sin cualquier defecto de fabricacin y otras seis muestras con tpica externadefectos superficiales. Equipo hidrulico controlado electrnico utilizado para presurizar el tubo eraespecficamente diseado para alcanzar el 600 atm necesaria para explotar los tubos. Las dimensionesdel tubo fueron: 150 mm (longitud), 13 mm (dimetro externo) y 0,4 mm (espesor de pared).Un sensor de banda ancha AE (300-800 kHz) fue conectado al sistema de cierre. Las sealesfueron pre-amplificado inmediatamente y luego amplificada y procesada con el AE Aedossistema. Tambin se registraron los valores de presin.

EL MODELOEn este artculo continuamos considerando que una seal AE individual es consecuencia de laconvolucin del impulso mecnico de entrada y la respuesta de impulso del sensor, pensadocomo un sistema lineal invariante y el tiempo [1, 2]. Cuando un pulso mecnico entra en el sensor, lasalida es una exponencial negativa. El parmetro de tiempo de subida no se considera aqu y noscentrarse en seales complejas que resultan de la superposicin de los individuales. En nuestrotrabajo previo [6] supone que la forma de cada rfaga es:

siendo u (t) la funcin de paso, /? la constante de desintegracin del sensor, #nhe frecuencia de resonancia deel parmetro sensor, ba relacionado con el tiempo de subida, y A un parmetro relacionado conla amplitud. La envolvente e (t) es entonces:

En este trabajo, como en [6], consideramos b = 0, descuidando as el tiempo de subida y tambinel abandono de la fase de las seales, por lo que a partir de ahora la seal ser:

Hasta ahora se consideraba un valor umbral cero. Pero si en una seal de este tipo, la UA es laumbral utilizado por el sistema de deteccin, la relacin entre la amplitud y duracin es:

La duracin, D, es el intervalo de tiempo que se determina entre los dos extremosinstantes en los que la seal cruza el valor de umbral establecido en el sistema de deteccin. Si nosuperposicin de la seal se produce, el logaritmo de relativa amplitud y la duracin seproporcional, tanto que se relacionan por el deterioro constante del sensor / ?. Si un segundo mecnicopulso llega mientras que la seal correspondiente a la primera todava est en funcionamiento, la aparenteDuracin de esta seal compleja aumenta. Entonces, para eventos simples (sin superposicin)ms o menos una relacin lineal entre el logaritmo de la relacin de amplitud y duracin esesperado.La complejidad mnima se obtiene sumando dos seales como la ecuacin. 3, la segundauno desplazado y con diferente amplitud:

Suponemos que la segunda seal es la rplica de la primera, y proviene de unareflexin en un borde de la muestra. En este caso, la duracin, D, se determina por la ltima vezque el valor de la seal toma el valor de amplitud umbral, AU, es decir:

y en este caso AI coincide con el valor mximo de y (t) en el [0, D] intervalo de tiempo,que es la amplitud medida experimental. Redistribucin y aplicando logaritmo:

La expresin en Eqn.7 no es lineal debido al segundo plazo. Como erademostrado en [6], a continuacin, se espera una curva convexa para z vs. D.Continuando con este modelo, una superposicin de ms de dos seales se considera ense obtiene este documento y la siguiente ecuacin:

Algunas consideraciones obvias deben realizarse sobre las amplitudes y tiempos iniciales (Como 2). Por otra parte, una relacin ms compleja entreSe obtuvieron amplitudes y tiempos iniciales cuando un argumento positivo de Logaritmo erarequerido. Este problema se resuelve numricamente.

RESULTADOS Y DISCUSINLa Tabla 1 muestra los coeficientes de la matriz de correlacin lineal para la amplitud,Duracin y tiempo de subida. Se puede observar que hay Sale de una correlacin importante slo paraParmetros A y D.Las figuras 1 y 2 muestran puntos experimentales como crculos vacos para las pruebas tpicas de MAN, paramuestras con y sin capa de xido, respectivamente. Puntos calculados son diferentes negritasmbolos: una lnea derecha corresponde a una seal nica (z vs D es una relacin lineal); audazlas plazas son para superposicin de dos seales; crculos en negrita son de superposicin de tresseales; tringulos en negrita son de superposicin de cinco seales. Se utilizaron los mismos criterios enFigura 3 para una prueba de ARI tpico. Todos los grficos se representan con las mismas escalas.Las curvas formadas por cada tipo de smbolos en negrita son curvas lmite para el hecho dems alto parmetro D. En [6], hemos demostrado que se obtiene una familia de curvas cuando el sensorse selecciona constante de desintegracin y el nmero de seales superpuestas es de dos. Cada curva de lafamilia corresponde a una amplitud dada (A2) y un instante inicial (t2) de la secundariaseal.En el presente trabajo un nuevo y ms realista la estimacin del deterioro del sensor constante eracalculado aqu, obteniendo fi = 0,01 j

En el presente trabajo se generaliza este resultado. Por ejemplo, cuando elsuperposicin de tres seales fue considerado y la constante de desintegracin del sensor seleccionado, unse obtuvo familia de curvas z vs D, siendo cada curva determinada por A2, 2, Aj ,, ts. Para ellimitar curvas mostradas en las figuras 1-3, se seleccionaron estos parmetros como para obtener el derechofrontera de la regin. Los valores numricos fueron:a) rectngulos Bold: superposicin de dos eventos: A2 = 7000 mV, t2 = L2Q MSb) los crculos Bold: superposicin de tres eventos: A2 = 8000 mV, ^ = 120 MS Aj = 4500 mV,^ = 250 MS.c) tringulos Bold: superposicin de cinco eventos:.? A2 = 8000 mV, t2 = l20 jis, A = 4500 mV,fc = 250 MS, A ^ = 2000 mV, fc = 370 jus, A5 = 1000 mV, t5 = 490 jas.El caso de superposicin de cuatro seales no se represent para mayor claridad.Cuando se consideraron los tiempos iniciales de seales secundarias, un anlisis previo de latiempos caractersticos de los procesos fsicos involucrados tenan que hacer. Ellos fueron: tpicotiempos de posibles fuentes de AE en la deformacin plstica, intervalos de tiempo involucrados en reflexionesde acuerdo a la geometra de las muestras, sensor de resolucin temporal, decaimiento sensor constante. N.Natsik y Chishko realizaron una estimacin terica del tiempo empleado por un FrankReadfuente para la produccin de un bucle de dislocacin, la obtencin de valores entre 0,06 y jas50 (es decir, en funcin de las diferentes condiciones de la carga aplicada y la longitud inicial del bucle.Imanaka, Sano y Shimizu estima el tiempo implicado en la produccin de la mismafuentes como 0,01 males. Es plausible considerar cada grano de acero (dimetro del orden de los 30jLLm) como la zona donde se producen rplicas, por lo tanto, el tiempo mnimo para la obtencin derplicas seran del orden de 0,01 JIS, para una velocidad de propagacin de 3000 m / s [10].Teniendo en cuenta la geometra de las muestras de MAN, es necesario considerar lareflexiones de las ondas a granel en cada una de las superficies libres configurar el espesor de lamuestras. De acuerdo a sus dimensiones externas, los tiempos involucrados relacionados con estasreflexiones primarias en estas superficies del orden de 6 MS. [10].Si tenemos en cuenta las ondas de superficie y sus reflexiones en el acorde final de la prueba HOMBREespecmenes, la distancia en cuestin es del orden de 37 cm, lo que los tiempos de vuelo de 125 MScoincidente con nuestros tiempos iniciales para seales secundarias. Por lo tanto, nuestro modelo representa estosreflexiones as como las reflexiones posteriores y transmisiones de las ondas superficiales.Por otra parte, teniendo en cuenta que amplitudes medidas por nuestro sistema Aedos son hasta 10.000mV, y teniendo en cuenta que la atenuacin de las ondas elsticas en los metales en el que participandistancias no es importante, los valores seleccionados de la amplitud de ondas secundarias eranadecuada.Algunas piezas pruebas MAN tuvieron su capa de xido, en estos casos, un mayor nivel de AE fueobtenido. Teniendo en cuenta que la degradacin capa de xido es frgil, la velocidad de avance grieta eshasta 3000 m / s, y suponiendo que el tamao de una partcula de xido es 0,1 mm, tiempos involucradosson aproximadamente 0,03 JLIS. Por lo tanto, este hecho puede contribuir con un montn de muy cerca superpuestaseales, que no pueden ser resueltos por el sensor, dando una seal nica muy grande. Este hechoque explicara los puntos experimentales en la regin ms alta Duracin, aunque algunos deellos tambin podran corresponder a una seal nica de intrnseca gran duracin. El pequeocantidad de puntos a la izquierda de la lnea derecha, cae dentro del error experimental.CONCLUSIONESEn el presente trabajo se continu estudiando la relacin entre A y D en el AEseales procedentes de pruebas de deformacin en las muestras de acero y pruebas de explosin en tubos Zry. Nosotroscomenz el anlisis de la matriz de correlacin para A, D y R, la bsqueda de una correlacin importante1436entre los dos primeros parmetros. La grfica para el logaritmo de la amplitud relativafrente Duracin de las seales AE era una nube de puntos en una banda entre dos ligeramente convexolneas. Si cada rfaga es un evento simple se esperaba una lnea recta nica. Siguiendo nuestraartculo anterior, las rfagas se modela como una superposicin de una serie de eventos: el originaluno y los obtenidos por reflexiones sucesivas en los lmites adecuados. Para determinar estolmites de los tiempos caractersticos de diferentes procesos fsicos involucrados tuvieron que serconsiderado: los tiempos tpicos de posibles fuentes de AE en la deformacin plstica, intervalos de tiempoinvolucrado en reflexiones de acuerdo a la geometra de las muestras y la decadencia sensorconstante. En un grfico del logaritmo de la amplitud relativa vs. Duracin de las seales, conuna constante de desintegracin sensor seleccionado, nuestro modelo lleva a cabo a las familias de lneas convexas conparmetros relacionados con los acontecimientos reflejados, una familia para cada nmero de superposicin.Cuando el nmero considerado de superposicin fue mayor la familia de curvas eramostrado a la regin derecha, donde el parmetro D es mayor. En muchos casos, cadapunto experimental en el logaritmo de la amplitud relativa vs. grfico Duracin, representandoun evento complejo, podra ser interpretado como debido a un determinado nmero de reflexiones. En estoforma en que el ajuste entre la nube experimental de los puntos y las curvas calculadas, conformandoun mapa, se mejor. En los casos ms complicados, incluyendo muestras oxidadas, un montn de muycerca de seales superpuestas, que no puede ser resuelto por el sensor, podra dar un granseal nica debido a la ruptura de la capa de xido, que se encuentra en la regin del mapa con lasvalores superiores D, que corresponde por el camino a un mayor nmero de superposicin. Este hechoque explicara los puntos experimentales en la regin ms alta D, aunque algunos de ellosTambin podra corresponder a una seal nica de intrnseca gran Duracin.