Назначение
Системы акустико-эмиссионные «РАНИС-11» (далее по тексту - системы «РАНИС-11») предназначены для регистрации и измерения параметров импульсов акустической эмиссии (АЭ) с целью обнаружения, локализации и определения степени опасности развивающихся дефектов в различных конструкционных материалах, нагруженных каким-либо способом, например, давлением, термическим или механическим способами.
Системы «РАНИС-11» используются в лабораториях для научных исследований в различных областях физики твердого тела, акустики, дефектоскопии и на производстве для мониторинга объектов нефтехимической, авиационной и космической промышленности, в электронике, на электростанциях и других промышленных объектах.
Описание
Работа систем «РАНИС-11» основана на явлении акустической эмиссии, заключающийся в том, что дефекты излучают упругие волны при нагружении объектов контроля. Распространяясь по объекту контроля, упругие волны достигают преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ), трансформирующих упругие колебания в электрические сигналы, регистрируя которые, можно определить наличие, степень опасности и координаты дефекта.
Система «РАНИС-11» состоит из одного или нескольких измерительных блоков. Каждый измерительный блок включает в себя 4, 8, 12 или 16 каналов. Максимальное число каналов системы «РАНИС-11» составляет 252. Измерительные блоки соединяются по шине USB2.0 с управляющей ЭВМ (персональный компьютер, ноутбук, рабочая станция и др.). К измерительному блоку через предусилители подключаются преобразователи акустической эмиссии (ПАЭ) с помощью соединительного кабеля, по которому предусилитель получает питание и посылает АЭ сигнал. Для осуществления контакта ПАЭ с объектом контроля используется магнитный прижим. ПАЭ могут включать в себя встроенный магнит и встроенный предусилитель. Фотография общего вида системы «РАНИС-11» представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 - Общий вид системы «РАНИС-11»
Многоканальные измерительные блоки системы «РАНИС-11» использует 4-х канальные электронные платы, обработка сигнала на каждом из каналов выполняется в рамках параллельной архитектуры независимо от других каналов. Обработка сигнала выполняется цифровыми методами с использованием программируемой логической интегральной микросхемы (ПЛИС).
Полученные измерительными блоками данные передаются в управляющий компьютер, где осуществляется окончательная обработка и отображение принятых сигналов АЭ, а также расчет местоположения источников АЭ. Кроме того, измерительные блоки имеют входы аналогового сигнала, которые могут быть использованы для регистрации аналогового параметра, например, для регистрации давления в исследуемом объекте.
Результаты измерений записываются в файл данных, могут быть далее обработаны, представлены в виде различных графиков и таблиц.
Для предотвращения несанкционированного доступа используется пломбировка измерительных блоков. Схема пломбировки приведена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Схема пломбировки измерительных блоков от несанкционированного
доступа
Программное обеспечение
На управляющую ЭВМ устанавливается специальное программное обеспечение (ПО).
ПО системы «РАНИС-11» выполняет следующие основные функции:
- диалоговый режим взаимодействия оператора с системой;
- управление всеми основными составными частями системы;
- настройку режимов работы системы;
- прием и обработку информации, поступающей в управляющий компьютер;
- проведение диагностики и самодиагностики всех основных составных частей системы;
- визуализацию информации в текстовом и графическом видах;
- архивирование данных, накопленных в процессе работы системы;
- формирование звукового и текстового оповещения оператора;
- формирование журнала работы системы и действия оператора;
- контроль за надежной и стабильной работой системы;
- определение местоположения источников АЭ методами линейной и плоскостной локации;
- оценку опасности источников АЭ методами критериального анализа.
Идентификационные признаки ПО систем «РАНИС-11» соответствуют данным, приведенным в таблице 1.
Таблица 1
| Наименование ПО | Идентификацио нное наименование ПО | Номер версии (идентификацио нный номер) ПО | Цифровой идентификатор ПО (контрольная сумма исполняемого кода) | Алгоритм вычисления цифрового идентификато ра ПО |
| Подпрограммы обработки данных | Procl | 1.ххх | 0x7425AEC4 (Proc1.dll) | CRC32 |
| Подпрограммы лоцирования | Loci | 1.ххх | 0xE4A22B49 (Loc1.dll) | CRC32 |
| Примечание - в номере версии ПО цифра «1.» - указывает на номер версии метрологически значимой части ПО, представленной файлами «Proc1.dll» и «Loc1.dll». Цифры от 0 до 9 в знакоместах «ххх» указывают на номер версии ПО, относящейся к метрологически незначимой части ПО и могут изменяться. |
Защита программного обеспечения систем «РАНИС-11» от непреднамеренных и
преднамеренных изменений соответствует уровню С согласно МИ 3286-2010.
Технические характеристики
Таблица 2
| Наименование характеристики | Значение |
| Число измерительных каналов | От 4 до 252 с шагом 4 канала |
| Диапазон рабочих частот, кГц | От 10 до 650 |
| Уровень собственных пиковых шумов системы «РАНИС-11», дБ, не более - в рабочей полосе частот 100 - 200 кГц - в полосе частот 10- 650 кГц | 10 25 |
| Динамический диапазон измерения амплитуды импульсов АЭ, дБ, не менее - в рабочей полосе частот 100 - 200 кГц - в полосе частот 10- 650 кГц | 90 75 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения амплитуды импульсов АЭ, дБ, не более | От минус 0,1 до плюс 0,5 |
| Диапазон измерения длительности импульсов АЭ, мкс, не менее | От 2 до 2000000 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения длительности импульсов АЭ, мкс, не более | ±1 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения времени прибытия импульсов АЭ, мкс, не более | ± 1 |
| Диапазон регистрации числа выбросов в импульсе АЭ, не менее | От 1 до 12600000 |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения числа выбросов в импульсе АЭ, не более | ±1 |
| Диапазон измерения энергии импульсов АЭ, э.е, не менее Э.е. - энергетическая единица = 10-14 В2 сек | От 0 до 1,8х1015 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения энергии импульсов АЭ, %, не более | От минус 5 до плюс 2 |
| Пороги, программно устанавливаемые по каналам, дБ | От 9,69 до 100 |
| Диапазон измерения уровня сигнала по параметрическому | |
| каналу, В, не менее | От 0 до 10 |
| Пределы допускаемой относительной погрешности измерения уровня сигнала по параметрическому каналу, %, не более | ± 4 |
| Питание от сети переменного тока: - напряжение, В - частотой, Гц | От 100 до 240 50 или 60 |
| Мощность, потребляемая от сети переменного тока на каждые 4 канала, Вт, не более - типовая (в режиме ожидания) - максимальная | 6 11 |
| Масса одного измерительного блока, не более, кг (без кабелей, ПАЭ, предусилителей и магнитных прижимов) | 5 |
| Г абаритные размеры одного измерительного блока, не более, мм | 485х322х44 |
| Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность окружающего воздуха, % | От плюс 1 до плюс 40 От 20 до 80 |
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на табличку устройства, расположенную на задней панели измерительных блоков системы «РАНИС-11», методом шелкографии, лазерной гравировки или фотохимическим методом и на титульные листы паспорта и руководства по эксплуатации методом печати.
Комплектность
Таблица 3
| № | Наименование | Кол-во |
| 1 | Измерительный блок с кабелем USB2.0, кабелем питания от сети переменного тока | * |
| 2 | Кабель для разъемов расширения | ** |
| 3 | Управляющая ЭВМ с интерфейсом USB2.0 (режим работы Hi-Speed) | *** |
| 4 | Преобразователь акустической эмиссии | *** |
| 5 | Предусилитель | *** |
| 6 | Магнитный прижим | *** |
| 7 | Кабель соединительный | *** |
| 8 | Кейс для транспортирования | *** |
| 9 | Руководство по эксплуатации | 1 экз. |
| 10 | Паспорт | 1 экз. |
| 11 | Методика поверки | 1 экз. |
| 12 | Программное обеспечение | 1 экз. |
| Примечания - *В одном измерительном блоке не может быть больше 16 каналов. Количество каналов может быть разделено на несколько блоков произвольным образом при условии, что количество каналов кратно 4 и не превышает 252. - ** Равно количеству измерительных блоков минус один. - *** Тип и количество в соответствии с заказом потребителя. |
Поверка
Осуществляется согласно методике поверки «ГСИ. Системы акустико-эмиссионные «РАНИС-11». Методика поверки. МП 32.Д4-11» утвержденной ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИОФИ» в ноябре 2011 г.
Основные средства поверки:
1. Генератор сигналов сложной формы AFG 3022. Синусоидальный сигнал от 1 мГц до 20МГц, диапазон от 10 мВразмах до 10 Вразмах, погрешность ±(1%от величины + 1 мВ), амплитудная неравномерность (<5МГц) ±0,15 дБ, (от 5 до 20 МГц) ±0,3 дБ;
2. Осциллограф цифровой Tektronix TDS-2012B. Диапазон измеряемых размахов напряжений импульсных радиосигналов 4 мВ - 500 В. Пределы относительной погрешности измерения напряжений ± 3%;
Сведения о методах измерений
Сведения о методиках (методах) измерений приведены в руководстве по эксплуатации «Системы акустико-эмиссионные «РАНИС-11». Руководство по эксплуатации».
Нормативные документы
1. Технические условия «Системы акустико-эмиссионные «РАНИС-11». Технические условия. 427615-001-86717380-2011 ТУ».
Рекомендации к применению
Системы акустико-эмиссионные «РАНИС-11» могут применяться при осуществлении производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
