Jak emisja akustyczna pozwala ocenić stan techniczny obiektu budowlanego?

Kategoria: Blog

czujniki

Emisja akustyczna jest zjawiskiem spontanicznej lub wymuszonej naprężeniami generacji fal działających przez odkształcenia plastyczne, propagację pęknięć, korozję, zderzenia, erozję czy wycieki. Dzięki niej można uzyskać informacje na temat procesów degradacji oraz niszczenia konstrukcji kompozytowych i monolitycznych.

Na czym polega metoda emisji akustycznej? 

Emisja akustyczna zaliczana jest do badań nieniszczących. Oznacza to, że do oceny stanu obiektu nie trzeba dokonywać mechanicznej ingerencji w strukturę, czyli pobierać próbek w celu wykonywania badań. Jest to metoda, którą można przeprowadzać na każdym etapie użytkowania obiektu – także pod obciążeniem. Szczegóły tej metody znajdziemy w normach:

  • PN-EN 13554:2011 Badania nieniszczące – Emisja Akustyczna – Zasady ogólne,
  • PN-EN 1330-9:2017-09 Badania nieniszczące – Terminologia – Część 9: Terminy stosowane w badaniach emisją akustyczną,
  • PN-EN ISO 9712:2012 Badania nieniszczące – Klasyfikacja i certyfikacja personelu badań nieniszczących.

Emisja akustyczna to zanikająca fala sprężysta wywołana energią nagromadzoną w materiale przez mikrouszkodzenia. Materiałem może być grunt, górotwór, beton oraz inne tworzywa budowlane, kompozyty z tworzyw sztucznych i stopy metali. Każdy z nich ma nabyty podczas montażu lub eksploatacji określony rodzaj rozkładu energii sprężystej, poziom defektów struktury oraz mikro- i makrouszkodzeń. Wyzwolenie porcji energii powoduje przekaz zanikających fal sprężystych w danych miejscach. Badanie emisji akustycznej polega na pomiarach drgań i dźwięków, które generuje materiał danego obiektu.

Jak przebiega procedura rejestrowania fal? 

Fale sprężyste są rejestrowane przez czujniki emisji akustycznej (AE)Przetwarzają je na sygnał elektryczny przekazywany do systemu pomiarowego. Za pomocą odpowiedniego oprogramowania następuje wizualizacja danych w czasie prowadzonego pomiaru. Zlokalizowanie źródła emisji akustycznej wykonuje się poprzez pomiar różnicy czasu dojścia fal do poszczególnych czujników przy jednoczesnym pomiarze amplitudy szczytowej, energii, czasu trwania i czasu narastania. W ten sposób można badać obiekty z różnego rodzaju materiałów, jak i pojedyncze ich fragmenty. Wyniki dostępne są w dość krótkim czasie, co pozwala na podjęcie działań, które zapobiegną narastającym problemom. Dużą zaletą jest możliwość stosowania emisji akustycznej w trudno dostępnych konstrukcjach jak np. mosty, wiadukty, słupy wysokiego napięcia czy podziemne rurociągi.

Zalety i wady emisji akustycznej 

Metoda emisji akustycznej jest często stosowana do badania nieniszczących fragmentów lub całych konstrukcji, ponieważ podaje precyzyjne dane na temat występowania i rozmiarów defektów. Używa się jej jako podstawowego źródła danych lub uzupełnienia innych badań. Jednak nie jest pozbawiona wad, dlatego nie w każdym przypadku sprawdzi się równie dobrze. Sygnały emisji akustycznej generowane są tylko z uszkodzeń powstających podczas prowadzenia pomiaru. Oznacza to, że zebrane dane nie uwzględnią istniejących defektów, które nie występują w procesie ich rozwoju. Można jednak zminimalizować ten problem poprzez podanie obiektu ciągłej diagnostyce, lecz to z kolei generuje dodatkowe trudności. Mimo tych niedoskonałości metoda emisji akustycznej pozostaje jednym z najlepszych i najczęściej stosowanych badań nieniszczących.