تحلیل صدا و آلتراسونیک و کاربردهای آن در پایش وضعیت

آشنایی

منظور از آناليز Acoustic Emission در مباحث مانیتورینگ و عیب‌یابی تجهیزات، شنیدن و تحلیل امواج صوتی و فراصوتی منتشر شده توسط تجهیزات در هنگام کار است.

البته در برخی دستگاه‌هایی که برای این کار در بازار موجود است، امکاناتی برای مطالعه منحنی روند تغییرات شدت صوت (عموماً بر حسب دسیبل) در بازه‌های زمانی پایش و یا حتی ذخیره و مطالعه شکل موج و طیف فرکانسی سیگنال صدا و فراصوت، تعبیه شده است.

تقسیم‌بندی

با توجه به بازه‌ی فرکانسی تحلیل، آناليز Acoustic Emission در موضوع پایش وضعیت را به دو بخش آنالیز آلتراسونیک (فرکانس‌های بالاتر از 20 کیلوهرتز) و آنالیز صدا (فرکانس‌های کمتر از 20 کیلو هرتز) تقسیم می‌کنیم که البته با توجه به عیوب مورد نظر و در برخی موارد، ریشه‌های مشترک دارند. این نام‌گذاری با توجه به حد بالای فرکانس صوتی قابل تشخیص توسط انسان یعنی 20 کیلوهرتز صورت پذیرفته است.

آنالیز آلتراسونیک و کاربردهای آن در پایش وضعیت

طیف امواج صوتی با فرکانس بالاتر از 20 کیلوهرتز که حد انتهایی شنوایی انسان است، ” امواج آلتراسونیک“ نامیده می‌شود.
برخی از اشکالات و عیوب، منجر به ایجاد امواج آلتراسونیک و پخش آن‌ها می‌شوند. با در نظر گرفتن محیط واسط، به طور کلی دو نوع موج آلتراسونیک داریم:

Structure borne
Air Borne

که هر دو نوع آن به کمک دستگاه دتکتور یا آشکارساز آلتراسونيک و انواع سنسورهای موجود، تشخیص داده شده و با تحلیل ویژگی‌های آنها، نوع عیب قابل شناسایی است. همچنین با توجه به شدت امواج، محل عیب با دقت قابل ملاحظه‌ای تعیین می گردد. زيرا به علت وجود دمپينگ (میرایی)، با دور شدن از منبع اصلی، امواج آلتراسونيک به سرعت میرا می‌شوند.

برخی از عیوبی که از طریق تحلیل امواج آلتراسونیک قابل شناسایی هستند، عبارتند از:

در تجهیزات دوار: خرابی بیرین‌گهای غلتشی، برخورد (Rubbing)، خرابی چرخ‌دنده‌ها و ….
در تجهیزات الکتریکی: انواع نشتی‌های جریان (آرک، کورونا، ترکینگ)
در تجهیزات فرآیندی: نشتی داخلی ولوها (پسینگ)، خرابی تله‌های بخار، نشتی از خطوط و مخازن هوای فشرده، نشتی از مخازن تحت فشار و یا به مخازن تحت خلأ و …

دستگاه‌ها و دتکتورهای آلتراسونیک

برای آشکارسازی یا دتکت کردن و یا به عبارت دیگر دریافت امواج آلتراسونیک از منبع ایجاد، نیاز به استفاده از انواع دتکتورهای موجود به همراه دستگاه آنالایزر مربوطه است.

دستگاه آنالایزر آلتراسونیک عملیات دریافت سیگنال و تبدیل فرکانسی آن به حیطه شنوایی انسان را انجام می دهد. بنابراین می‌توان امواج تبدیل یافته را به کمک گوشی (head phone) شنید و تفسیر امواج دریافتی نیز توسط اپراتور دستگاه صورت می‌پذیرد.

آنالیز صدا و کاربرد آن برای پایش وضعیت

علاوه بر امواج آلتراسونیک، امواج صوتی نیز از تجهیزات در حال کار در محیط منتشر می‌شود.

طیف فرکانسی صدا با کمک یک میکروفون و دستگاه آنالایزر قابل مشاهده است که از جهات بسیاری شبیه طیف ارتعاشات خواهد بود، زیرا با مکانیزم مشابهی ایجاد می‌شوند.

البته بهترین ابزار برای عیب یابی از طریق صدا، قدرت شنوایی انسان است. زیرا گوش انسان قادر به تشخیص الگوهای پیچیده صوت و تفکیک آنها از یکدیگر و نیز ربط دادن آن به انواع خرابی است. در حالیکه برای انجام این کار از طریق آنالایزرها با مشکلات زیادی روبرو خواهی بود. برای شنیدن بهتر، می‌توان از گوشی‌های چک صدا (استتسکوپ) استفاده کرد.