logo

logo

logo

logo

logo

الإصدار الصوتي

اصدار صوتي

Acoustic emission - Emission acoustique

الإصدار الصوتي

 حاتم النجدي

 تطبيقات

منظومة المراقبة والاختبار بالإصدارات الصوتية

 

الإصدار الصوتي acoustic emission ظاهرة طبيعية تحصل داخل المادة عند تعرضها لإعادة توزُّع للإجهادات stresses والضغوط الداخلية فيها بسبب محرِّض خارجي، مثل تغيُّر الضغط أو الحمل المطبَّقين عليها أو درجة الحرارة. وتمثِّل تلك الإصدارات طاقةً تتحرَّر على شكل أمواج صوتية تتفاوت تردداتها بين تردد أقل من 1 كيلو هرتز حتى 100 ميغا هرتز، لكنها غالباً ما تكون بين 30 كيلو هرتز و1 ميغا هرتز.

تقترن الإصدارات الصوتية بأحداث طبيعية مختلفة كالزلازل وتشققات الصخور على سطح الأرض وفي باطنها، والصدوع والحركات الانسحابية والانزلاقية والانصهار والتحولات الطورية التي تحصل في المعادن، وتصدُّع حواضن المواد المركَّبة وتكسُّر أليافها في البوليمرات والأخشاب والإسمنت المسلح وغيرها.

تطبيقات

إن اقتران الإصدارات الصوتية بالعيوب التي تنشأ في المادة نتيجة للمفاعيل المختلفة جعلها وسيلة مهمة للكشف عن تلك العيوب، وقد أدت هذه الخاصية إلى استعمالها في اختبارات البنى المختلفة وتشخيص مشكلاتها ومراقبة سلامتها.

لإيضاح تلك المزايا الكبيرة لتطبيقات الإصدارات الصوتية من المفيد الإشارة إلى طرائق اختبارات المواد. فثمة اختبارات تخريبية destructive testing تُطبَّق على عينات من المادة فقط، وفيها تتعرَّض العينة للتشريح؛ ومن ثمّ إلى التلف وعدم إمكان الاستعمال ثانية. وثمة اختبارات لاتخريبية nondestructive testing تُجرى بتعريض المادة لمؤثِّرات خارجية مثل الأشعة السينية (التي تكون إتلافية حينما تكون العينة مادة حية) أو للأمواج فوق الصوتية المستعملة في التصوير بالصدى (echo). من مساوئ هذا النوع من الاختبارات عدم إمكان تطبيقها إلا على عينات فقط بسبب الحاجة إلى منبع خارجي للأمواج المستعملة في الاختبار. أما في حالة الإصدارات الصوتية فمنبع الأمواج هو الظاهرة نفسها، وهذا ما يعني إمكان تطبيق الاختبارات في الزمن الحقيقي على أي مادة أو بنية؛ لا على عينات فقط.

تصنَّف تطبيقات الإصدارات الصوتية في الفئات التالية:

- المراقبة الوقائية: رصد تكوُّن العيوب في بنية المادة في أثناء استثمارها. ومثال ذلك: الإنشاءات المدنية كالأبنية والجسور والسدود، والطائرات والمركبات الفضائية، والمنشآت الكيميائية والبتروكيميائية، وأنابيب نقل النفط والغاز وما شابهها. توفِّر المراقبة الوقائية وسيلة للإنذار المبكِّر الذي يمكن أن يدرأ كثيراً من الكوارث.

- مراقبة السيرورات الصناعية: يمكن للعيوب أن تتكوَّن في أثناء سيرورة تصنيع معينة مثل لحام المعادن وتشكيلها وتشغيلها بالخراطة أو التفريز وغيرها. ويمكن أن يساعد استعمال الإصدارات الصوتية التي تحصل في أثناء تكوُّن العيوب على التخلُّص منها في وقت مبكِّر.

- التشخيص المرضي: ومثال ذلك رصد مشكلات المفاصل لدى الإنسان في أثناء حركتها.

- تحديد المناطق المعرَّضة للزلازل وثورات البراكين: تساعد الإصدارات الصوتية على رسم خرائط للمناطق ذات النشاط الباطني الذي يمكن أن يزيد من فرص حدوث الزلازل وثوران البراكين.

منظومة المراقبة والاختبار بالإصدارات الصوتية

المكوِّنات الأساسية لمنظومة المراقبة والاختبار بالإصدارات الصوتية هي: محسّات الإشارة الصوتية، وإلكترونيات تضخيم الإشارة الصوتية وتحصيلها، وبرمجيات معالجة الإشارة (الشكل 1).

الشكل (1)ء

مكوِّنات منظومة المراقبة والاختبار

- المحسَّات sensors: هي أدوات التنصت على الإشارة الصوتية، وتُصنع غالباً من بلّورات كهرضغطية piezoelectric crystal. تختلف مواصفات المحسَّات باختلاف التطبيقات التي سوف تُستعمل فيها، إلا أن محدِّداتها الأساسية هي:

٭ الحساسية sensitivity: تعبِّر عن مقدرة المُحِسّ على الاستجابة للإشارة الصوتية. ثمة محسَّات تُعطي إشارة كهربائية تساوي 0.1 مكرو ڤولط استجابة لضغط مقداره 1 مكرو بار (70- db re V/µ bar).

٭ عرض المجال الترددي: هو مجال ترددات الإشارة التي يستجيب لها المحِس بالحساسية الاسمية المعرَّفة له، ويمكن لهذا المجال أن يكون ضيقاً أو عريضاً، وأن يكون عند الترددات المنخفضة أو المتوسطة أو العالية.

٭ مجال العمل الحراري: ثمة محسَّات يمكن أن تعمل عند درجات حرارة منخفضة تصل حتى 05oس أو عالية تصل حتى 005oس، لكن أكثرها شيوعاً هي التي تعمل ضمن المجال من 02oس حتى 08oس .

٭ الوزن: يُعد وزن المحِسّ عاملاً حاسماً في بعض التطبيقات التي لا تتقبَّل أحمالاً إضافية. وعموماً ثمة محسَّات بأوزان متنوعة تلائم التطبيقات المختلفة. وتختلف الأوزان المتوفرة من أجزاء الغرام حتى عشرات الغرامات.

- الإلكترونيات: تُستعمل الإلكترونيات لتضخيم الإشارة الكهربائية التي يولِّدها المُحِس وترشيحها ورقمنتها. وتُستعمل الوسائل الحاسوبية لمعالجتها وإظهارها وخزنها.

- برمجيات معالجة الإشارة: تُستعمل معالجة الإشارة لإجراء مزيد من إزالة الضجيج من الإشارة، وتحديد المكان الذي انبعثت منه الإشارة الصوتية، وتشخيص طبيعة العيب الذي نجمت عنه الإشارة وشكله ونمط تطوُّره.

مراجع للاستزادة:

-A. S. Perezhogin , B. M. Shevtsov, R. N. Sagitova, G. M. Vodinchar, Model Of Geoacoustic Emission During Earth­quake Preparation, The Modern Methods Of Natural Phenomenon, Ix-Th Conference Barnaul, 2007.

- Chen Xiaoqi, Zeng Hao, Dietmar Wildermuth, In-Process Tool Moni­toring Through Acoustic Emission Sensing, Automated Material Processing Group, Au­to­mation Technology Division, 2001.


التصنيف : هندسة التحكم والأتمتة
النوع : هندسة التحكم والأتمتة
المجلد: المجلد الثاني
رقم الصفحة ضمن المجلد : 0
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 541
الكل : 29591120
اليوم : 46036