IN THE FIELD  
Maintenance Magazine 143 – maart 2019

Inspectie van drukapparatuur door akoestische emissie (deel 3)

In de eerste twee afleveringen van deze reeks wees André Viaud eerst op de uitdagingen bij het exploiteren van inspectiegegevens van drukapparatuur door akoestische emissie (AE). Vervolgens schetste hij de interactie tussen analyse, interpretatie en classificatie in de bestaande referentiesystemen. In dit derde deel gaat hij dieper in op het akoestisch signaal zelf, de voorstelling van de bursts en de bronnen.

Fysieke kenmerken die een burst definiëren

In AE worden de kenmerken van de eerst ontvangen burst (de eerst bereikte sensor) in aanmerking genomen. Het gaat doorgaans en vooral over:

• amplitude,
• opkomsttijd,
• duur,
• aantal slagen (positief alternerend),
• energie,
• periode.

Weerspiegelen deze descriptoren in voldoende mate de eigenschappen van de transiënten? Puren ze er wel alle informatie uit het signaal? Hoeveel onafhankelijke descriptoren zijn er nodig om het signaal zo volledig mogelijk te beschrijven. Eigenlijk zijn alle descriptoren, met uitzondering van de amplitude, beïnvloed door de acquisitiedrempel. Diens impact wordt belangrijker naarmate de amplitude van de burst kleiner is. Zo is de gemeten waarde op basis van de “burst enveloppe” vaak ver van de realiteit verwijderd. De burst enveloppe is de curve gevormd door de maxima van de positieve toppen van het tijdelijke overgangssignaal.

Essentiële bursts van een bron

Een akoestische emissiebron bestaat uit een reeks fysieke gebeurtenissen die hun oorsprong vinden in een lokaal evoluerend fenomeen dat gelinkt is aan een discontinuïteit veroorzaakt door een spanning (druk). Het is nodig bursts te groeperen die tot dezelfde fysieke gebeurtenis behoren (rol van de “assembler” in de software van het AE-systeem). Zo dienen ook de gebeurtenissen die bij hetzelfde bronmechanisme horen gegroepeerd te worden. Dat houdt in dat:

• het noodzakelijk is om tegen de wand van de drukapparatuur de cluster van events te definiëren
• die aan dé bron en alleen aan deze bron toegeschreven kan worden;
• je Ev1 en Ev2 zoekt te identificeren (events die overeenkomen met één of twee bereikte sensoren) in de overeenstemmende zone en die bij deze bron horen om ze toe te wijzen.

Bij dit laatste ligt de moeilijkheid in het feit dat we a priori geen elementen hebben die de bron karakteriseren zoals die gekend is op basis van lokale events (ten minste drie betrokken sensoren). De gebruikelijke procedures negeren dit aspect terwijl Ev1 en Ev2 het merendeel van de opgepikte events kunnen uitmaken! Let wel, het beperken van je kennis over de bron tot lokale events (tot de ‘zichtbare’ events), vermindert de representatieve bronpopulatie en beïnvloedt de steekproef omdat ze niet willekeurig is gekozen.

Matrixvoorstelling van een bron

De tabel van een eventpopulatie en haar descriptoren (een akoestische bron, bijvoorbeeld) kan je zien als een matrix waarvan het aantal regels overeenkomt met de activiteit (aantal ontvangen Ev) en het aantal kolommen met het aantal onafhankelijke descriptoren. De AE controle-analyse van een populatie events komt steeds neer op de meer of minder gesofisticeerde exploitatie van de hele of gedeeltelijke beeldmatrix van deze populatie.

Toepassing in de industriële praktijk

De huidige industriepraktijk bij AE-controles op metalen drukapparatuur weerspiegelt de voorgeschreven normen. Ze benut slechts zeer gedeeltelijk de informatierijkdom van de matrix van de bron of van een bepaalde eventpopulatie. Er zijn geen correctievoorzieningen voor distorties van bursts/transients. De analyses beperken zich tot het observeren van de evolutie van de akoestische activiteit met eenvoudige of uitgebreider functies zoals glijdende tijdvensters, en het onderzoeken van individuele of hoogstens van twee kenmerken die men dan paarsgewijs correleert. Zonder opschonende voorbehandeling zit men in de laatste fase van classificatie met ongewenste (stoor)bronnen! Ernstiger nog is dat ook de akoestische handtekeningen van bruikbare bronnen hierdoor worden beïnvloed.

Het gevolg is vaak dat bijkomend onderzoek op een met AE geïdentificeerde evolutionaire indicatie aan de hand van andere niet-destructieve testtechnieken, zoals ultrageluid, naderhand vaak geen waarneembare fysieke discontinuïteit terugvindt. Met andere woorden, de AE-controle kent, zoals het er nu voorstaat in de industrie, een niet te negeren kans op vals alarm.

We merken ook op dat men zich maar zelden buigt over het interpreteren van de mechanische betekenis van het akoestische gedrag van de apparatuur, de subassemblages en bronnen. <<

(wordt vervolgd)