IN THE FIELD  
Maintenance Magazine 139 – februari 2018

Inspectie van drukapparatuur (PSE) door akoestische emissie (AE)

Het complete scala aan onderzoeksinstrumenten wordt ingezet voor inspectie door akoestische emissie (EA), een techniek met uiteenlopende toepassingen voor gegevensexploitatie. Hoewel hiervoor op grote schaal geavanceerde middelen worden geëxploiteerd, worden deze niet vaak uit de kast gehaald in laboratoria. Vooral de behandelings- en analysefase blijft het zwarte schaap bij de inspectie van drukapparatuur (PSE) door akoestische emissie, de techniek waar we ons in deze bijdrage op concentreren. Om het volledige potentieel van inspectie door AE te benutten, moeten geavanceerde instrumenten op de werkplaats worden ingezet, maar hiervoor moet aan bepaalde eisen worden voldaan.

Problemen bij de exploitatie van inspectiegegevens door AE

De gegevens van een inspectie door AE kunnen op twee manieren worden geëxploiteerd. We kunnen rechtstreeks gebruik maken van de golfvormen van de verzamelde (‘transiënte’) analoge signalen en deze signalen onderwerpen aan analysebehandelingen. Dit is moeilijk realiseerbaar omdat alle signalen moeten worden opgenomen met een voldoende scanresolutie en complexe behandelingen zoals Fourier-transformaties moeten worden toegepast. Er treden ook problemen op bij de interpretatie en classificatie van de resultaten. Daarom wordt in de industriële praktijk van deze inspectiemethode een andere werkwijze gebruikt die bestaat in het extraheren van de ‘beschrijvende’ fysieke parameters die de signalen (amplitude, energie ...) zo getrouw mogelijk weergeven en worden gebruikt voor latere analyses. Het doel is om de ‘akoestische aanduidingen’ of ‘akoestische handtekeningen’ van een discontinuïteit (het geheel van resultaten dat is verkregen door de verwerking van de parameters en dat deze discontinuïteit beschrijft) te koppelen aan de bronmechanismen.

Het valt meteen op dat deze benadering met behulp van beschrijvende parameters een stuk eenvoudiger is. Elk signaal wordt immers vervangen door een aantal numerieke indicatoren. Tot op heden beschikken we echter niet over doeltreffende analyses noch bijbehorende operationele procedures. Deze zorg staat centraal in ons denken.

Algemene analysebenadering op basis van beschrijvende parameters

De algemene analysebenadering op basis van beschrijvende parameters wordt toegepast op de ‘burst’, het deel van het onregelmatige signaal boven de ‘acquisitiedrempel’ (drempel die verplicht boven de piekwaarde van de achtergrondruis ligt). Hiervoor zijn een aantal stappen nodig:

1. We moeten de beschrijvende parameters van de bursts eerst extraheren: dit is de karakterisering van de bursts,
2. Vervolgens moeten we analysetools op de burstpopulaties toepassen,
3. Door een eventuele ‘voorbehandeling’ kunnen niet-significante gegevens (bv. frictiesignalen) worden geëlimineerd,
4. Door analyse van het nuttige gegevensbestand verkrijgen we vervolgens akoestische handtekeningen die we kunnen interpreteren,
5. Tot slot kan een gekwalificeerd classificatieprotocol worden toegepast.

Merk op dat taak 1 zonder problemen kan worden uitgevoerd met specifieke software voor AE-besturingsapparatuur (de bekendste is de apparatuur van Vallen en Mistras).

Analysemethodes op basis van beschrijvende factoren

We herinneren eraan dat bij inspectie door akoestische emissie een populatie ontstaat met gedetecteerde ‘gebeurtenissen’, met als grootte ‘de activiteit’, het beeld van een deel van de populatie van fysieke gebeurtenissen die tijdens de test zijn opgetreden in de wanden van de apparatuur.

Er zijn vier algemene tools voor alle populaties die kunnen worden afgeleid van de onbewerkte gegevens van de inspectie:

1. Chronologische analyse: evolutie van de activiteiten en de bijbehorende beschrijvende parameters doorheen de tijd (‘temporele handtekening’),
2. Analyse op basis van de belasting: evolutie van de activiteiten en de parameters op basis van de druk, (‘stimulationele handtekening’),
3. Statistische analyse van de populaties op basis van de beschrijvende parameters (‘statistische handtekening’),
4. Factoriële analyse van de tabel met gebeurtenispopulaties gekoppeld aan hun beschrijvende parameters (‘factoriële handtekening’).

Over het algemeen kunnen de eerste drie benaderingen zonder problemen worden toegepast; de factoriële analyse aan de andere kant is een geavanceerde tool die moeilijk te gebruiken is. Voor elk type analyse kunnen deelpopulaties worden geëxtraheerd op basis van temporele, stimulationele of regionale criteria op de structuur:

1. Vaste tijdsperiode (drukverhoging-
2. segmenten, druktrappen) of glijdende tijdsperiode, of vergelijking van de akoestische emissie van verschillende tijdsperioden ...,
3. Drukinterval (studie naar het Kaiser-effect) ...,
4. Perimeter, gebeurtenisconcentratie (cluster), vergelijking van de akoestische emissie van een regio met die van een referentie ...

De verschillende soorten tools moeten gelijktijdig worden gemobiliseerd op basis van de specifieke kenmerken van de inspectie en de doelstellingen van de analyse (voorbehandeling of interpretatie). Ze vullen elkaar aan met een andere ‘gezichtshoek’ op de uitgevoerde inspectie en ze verrijken de akoestische ‘vingerafdrukken’. Er moeten andere beschikbare tools worden gebruikt aangezien er geen rechtstreeks verband is tussen statistische en factoriële analyses enerzijds en akoestische activiteiten (populaties en/of evolutie van gebeurtenispopulaties) anderzijds. Evenzo zijn de temporele en stimulationele analyses weinig onderscheidend en onvoldoende om een database te maken en te vullen. <<

door André Viaud, ingenieur-zaakvoerder van Anvixed sarl

In zijn volgende bijdragen gaat de auteur in op de relatie tussen analyse, interpretatie en classificatie. Hij zal de analytische hulpmiddelen zelf belichten en vervolgens hun toepassingen en ontwikkelingsperspectieven bespreken.