Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2)

Розглянуто етапи становлення та розвитку прикладного програмного забезпечення (ППЗ) систем АЕ діагностики. Проведено порівняльний аналіз сучасного стану ППЗ АЕ-засобів провідних світових виробників. Особлива увага зосереджена на характеристиці функціональних можливостей програмних продуктів компаній...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Скальський, В.Р., Станкевич, О.М., Клим, Б.П., Почапський, Є.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2010
Schriftenreihe:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Schlagworte:	Научно-технический раздел
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102537
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2) / В.Р. Скальський, О.М. Станкевич, Б.П. Клим, Є.П. Почапський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2010. — № 4. — С. 16-23. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-102537
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1025372016-06-13T03:02:57Z Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2) Скальський, В.Р. Станкевич, О.М. Клим, Б.П. Почапський, Є.П. Научно-технический раздел Розглянуто етапи становлення та розвитку прикладного програмного забезпечення (ППЗ) систем АЕ діагностики. Проведено порівняльний аналіз сучасного стану ППЗ АЕ-засобів провідних світових виробників. Особлива увага зосереджена на характеристиці функціональних можливостей програмних продуктів компаній PAC (США), «Diapac» (Росія), «Vallen Systeme» (Німеччина), «Bruel&Kjaer» (Данія), ТОВ «ІНТЕРЮНІС» (Росія), а також ППЗ АЕ-апаратури сімейства ЕМА (Iнститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України), АЕ-комплексу АКЕМ (Національний авіаційний інститут, Україна), сімейства портативних АЕ-засобів SKOP (Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України). Визначено пріоритетні напрямки та тенденції подальшого розвитку ППЗ систем АЕдіагностування. The stages of formation and development of applied software for AE diagnostic systems are considered. Comparative analysis of state-of-the-art of applied software of AE means of leading world manufacturers was conducted. Special attention is focused on characterization of functional capabilities of software of such companies, as PAC (USA), Diapac (Russia), Vallen Systeme (Germany), Brue&Kjaer (Denmark), INTERUNIS Company (Russia), as well as applied software of AE instrumentation of EMA family (E.O.Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine), AKEM AE system (National Aviation Institute, Ukraine), SKOP family of portable AE-means (G.V.Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine). Priority directions and tendencies of further development of applied software for AE diagnostic systems are determined. 2010 Article Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2) / В.Р. Скальський, О.М. Станкевич, Б.П. Клим, Є.П. Почапський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2010. — № 4. — С. 16-23. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. 0235-3474 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102537 620.179.17 uk Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Скальський, В.Р. Станкевич, О.М. Клим, Б.П. Почапський, Є.П. Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2) Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Розглянуто етапи становлення та розвитку прикладного програмного забезпечення (ППЗ) систем АЕ діагностики. Проведено порівняльний аналіз сучасного стану ППЗ АЕ-засобів провідних світових виробників. Особлива увага зосереджена на характеристиці функціональних можливостей програмних продуктів компаній PAC (США), «Diapac» (Росія), «Vallen Systeme» (Німеччина), «Bruel&Kjaer» (Данія), ТОВ «ІНТЕРЮНІС» (Росія), а також ППЗ АЕ-апаратури сімейства ЕМА (Iнститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України), АЕ-комплексу АКЕМ (Національний авіаційний інститут, Україна), сімейства портативних АЕ-засобів SKOP (Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України). Визначено пріоритетні напрямки та тенденції подальшого розвитку ППЗ систем АЕдіагностування.
format	Article
author	Скальський, В.Р. Станкевич, О.М. Клим, Б.П. Почапський, Є.П.
author_facet	Скальський, В.Р. Станкевич, О.М. Клим, Б.П. Почапський, Є.П.
author_sort	Скальський, В.Р.
title	Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2)
title_short	Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2)
title_full	Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2)
title_fullStr	Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2)
title_full_unstemmed	Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2)
title_sort	особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (огляд. повідомлення 2)
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102537
citation_txt	Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2) / В.Р. Скальський, О.М. Станкевич, Б.П. Клим, Є.П. Почапський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2010. — № 4. — С. 16-23. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.
series	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv	AT skalʹsʹkijvr osoblivostíprogramnogozabezpečennâakustikoemísíjnihzasobívdíagnostuvannâoglâdpovídomlennâ2 AT stankevičom osoblivostíprogramnogozabezpečennâakustikoemísíjnihzasobívdíagnostuvannâoglâdpovídomlennâ2 AT klimbp osoblivostíprogramnogozabezpečennâakustikoemísíjnihzasobívdíagnostuvannâoglâdpovídomlennâ2 AT počapsʹkijêp osoblivostíprogramnogozabezpečennâakustikoemísíjnihzasobívdíagnostuvannâoglâdpovídomlennâ2
first_indexed	2025-07-07T12:28:11Z
last_indexed	2025-07-07T12:28:11Z
_version_	1836991163635073024
fulltext	УДК 620.179.17 ОСОБЛИВОСТІ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ АКУСТИКО-ЕМІСІЙНИХ ЗАСОБІВ ДІАГНОСТУВАННЯ (Огляд. Повідомлення 2) В. Р. СКАЛЬСЬКИЙ, О. М. СТАНКЕВИЧ, Б. П. КЛИМ, Є. П. ПОЧАПСЬКИЙ Розглянуто етапи становлення та розвитку прикладного програмного забезпечення (ППЗ) систем АЕ діагностики. Проведено порівняльний аналіз сучасного стану ППЗ АЕ-засобів провідних світових виробників. Особлива увага зо- середжена на характеристиці функціональних можливостей програмних продуктів компаній PAC (США), «Diapac» (Росія), «Vallen Systeme» (Німеччина), «Bruel&Kjaer» (Данія), ТОВ «ІНТЕРЮНІС» (Росія), а також ППЗ АЕ-апаратури сімейства ЕМА (Iнститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України), АЕ-комплексу АКЕМ (Національний авіаційний інститут, Україна), сімейства портативних АЕ-засобів SKOP (Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України). Визначено пріоритетні напрямки та тенденції подальшого розвитку ППЗ систем АЕ- діагностування. The stages of formation and development of applied software for AE diagnostic systems are considered. Comparative analysis of state-of-the-art of applied software of AE means of leading world manufacturers was conducted. Special attention is focused on characterization of functional capabilities of software of such companies, as PAC (USA), Diapac (Russia), Vallen Systeme (Germany), Brue&Kjaer (Denmark), INTERUNIS Company (Russia), as well as applied software of AE instrumentation of EMA family (E.O.Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine), AKEM AE system (National Aviation Institute, Ukraine), SKOP family of portable AE-means (G.V.Karpenko Physico-Mechanical Institute of the NAS of Ukraine). Priority directions and tendencies of further development of applied software for AE diagnostic systems are determined. ППЗ компанії «Bruel&Kjaer». У контексті роз- гляду багатоканальних систем для аналізу сигналів варто згадати про датську компанію «Bruel&Kjаеr» [1], яка, починаючи із 1940-х років, сьогодні не лише прийшла до світового лідерства у галузі точ- них інструментів для акустичних та вібраційних вимірювань, але й відіграла провідну роль у роз- витку науки про вібрації та акустику. Традиції інновацій продовжуються і сьогодні. На зміну більшості окремих приладів, які традиційно ви- користовувались інженерами, прийшли універ- сальні вимірювальні прилади на базі багатоканаль- них мультизадачних аналізаторів спектра серії PULSE. У цих модульних системах вдало поєднані можливості одночасно двох концепцій: по- тужність сучасного аналізатора, який використо- вує техніку швидкого перетворення Фур’є, та ши- рокі обчислювальні можливості персонального комп’ютера. Аналізатори цієї серії можна вико- ристовувати не лише для вимірювань параметрів звуку та вібрації, а також для аналізу технічного стану машин, будівельних конструкцій, електро- акустичних систем. Частотний діапазон цих аналізаторів становить від 0 до 204,8 кГц. Оскільки згідно методології акустико-емісійного діагносту- вання для САЕ [2] ширина смуги частот обме- жується знизу значенням 100 кГц (через сильні шуми пристроїв навантаження на низьких часто- тах), то прилади серії PULSE можна використо- вувати і для аналізу АЕ-сигналів, хоча й у дуже малому частотному діапазоні. Основним вимірювальним програмним забез- печенням системи PULSE є ПЗ PULSE FFT & CPB Analysis (швидке перетворення Фур’є та аналіз при постійній відносній ширині смуги частот (CPB)) [3], постобробку даних здійснює система © В. Р. Скальський, О. М. Станкевич, Б. П. Клим, Є. П. Почапський, 2010 Рис. 1. Постобробка сигналів програмою PULSE Reflex Core 16 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2010 PULSE ReflexTM. ПЗ PULSE ReflexTM об’єднує низку спеціалізованих програмних інструментів постобробки, призначених для аналізу та обробки даних після виконання вимірювань у часовій та частотній областях. До інструментальних засобів належать: ядро для обробки даних у часових та частотних параметрах (PULSE Reflex Core) (рис.1), яке містить ПЗ PULSETM LabShop (фун- кції FFT, CPB-аналізу та порядкового аналізу), а також додатки PULSE Reflex Modal Analysis (мо- дальний аналіз), PULSE Reflex Building Acoustics (аналіз акустики будівель). ППЗ має предметно-орієнтований та зручний для користувача інтерфейс, розширені функції графічного дисплею та курсора, потужні засоби уп- равління даними (швидка навігація по великих об’ємах даних; швидке фільтрування чи сортування даних для подальшої обробки, наприклад, статис- тичного аналізу, частотного аналізу чи модальної оцінки параметра), підтримка дистанційного уп- равління роботою та експорту даних (OLE-автома- тизація та управління за допомогою функцій Acti- veX), вимірювання та результати обробки можуть бути збережені на одній із 15 мов та експортовані у Windows-додатки — Word, Excel або PowerPoint, а також додатки PULSE Reflex, MATLAB тощо. ППЗ компанії ТОВ «ІНТЕРЮНІС». На те- ренах Росії з 1988 р. провідне місце у галузі НК посідає компанія ТОВ «ІНТЕРЮНІС» [4], яка пра- цює у різних галузях НК, займається розроблен- ням та виробництвом АЕ обладнання, здійснює експертизу промислової безпеки об’єктів соціаль- ної інфраструктури і обладнання промислових підприємств, проводить наукові дослідження, роз- робляє і постачає системи комплексного діагнос- тичного моніторингу. У 1992–1993 рр. було випущено перші бага- токанальні АЕ системи — A-Line 8S та A-Line 16S на базі персонального комп’ютера, які пок- лали початок цілому сімейству багатоканальних АЕ приладів серії A-Line. Одночасно з виходом перших систем АЕ для них з’явилося і прикладне ПЗ. Перша версія прог- рами включала базовий набір функцій, необхідних для збору і подальшої обробки АЕ даних. Разом із тим фахівці компанії прагнули задовольнити потреби своїх замовників, розширюючи фун- кціональні можливості програмного забезпечен- ня. Завдяки побажанням користувачів постійно розроблялися нові алгоритми обробки і відобра- ження АЕ даних, додавалися нові функції. На сьогодні компанією «ІНТЕРЮНІС» випу- щено більше 250 екземплярів АЕ систем серії A- Line і 4 покоління ППЗ. Висока якість і надійність приладів підтверджені сертифікатом стандарту якості ISO 9001. ППЗ АЕ-систем A-Line 32D. Останнє по- коління приладів серії A-Line представлене АЕ системами сімейства A-Line 32D. Програмне за- безпечення цих систем реалізоване в середовищах Windows 9x/XP і має широкі можливості разом із простотою використання. ППЗ систем A-Line має зручний та добре знайомий користувачу інтерфейс, можливість використання стандартних засобів Windows для індивідуальної обробки ре- зультатів (рис. 2). Воно може бути перекладене будь-якою мовою (зараз доступні англійська і російська версії), забезпечує простоту, легкість Рис. 2. Форми відображення АЕ-даних та результатів їх обробки у системах серії A-Line 32D ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2010 17 налаштування і управління системою разом з ши- рокими можливостями зміни режимів роботи і ха- рактеристик комплексу, має зручне меню для встановлення параметрів графічного і текстового відображення. За допомогою даного пакету програм можна виконати наступні функції обробки АЕ сигналів: класифікувати джерела АЕ за ступенем небезпеки в термінах амплітудного, локально-динамічного і інтегрального критеріїв; провести локацію де- фектів (лінійну і планарну, зонну і об’ємну, на циліндричних і сферичних поверхнях, днищах ре- зервуарів); обчислити координати, вибравши один із методів — за різницею у часі приходу або до- сягнення максимуму сигналу, тріангуляційний або ректангуляційний із можливістю підбору швидкості; виконати кластеризацію об’єкту за кількістю АЕ подій і за розрахунковою ампліту- дою джерела АЕ, що забезпечує наочність ступеня небезпеки і дозволяє оцінити розмір дефекту; по- будувати графіки залежностей будь-яких пара- метрів АЕ сигналів один від одного, часу, коор- динат локації і даних параметричних каналів, а також гістограми розподілу кількості подій за будь-яким із параметрів АЕ сигналу. Програмний пакет включає вбудовані утиліти вимірювання швидкості АЕ сигналів і заникання в середовищі; спектрального аналізу частотних складових як всього АЕ сигналу, так і окремих його частин; проведення кластерного аналізу за заданими ха- рактеристиками форми сигналів або частотних об- ластей спектру. ППЗ містить кореляційний аналіз АЕ сигналів і їх спектрів. Однією із особливостей пропонованого «ІНТЕРЮНІС» програмного паке- ту є наявність конвертора осцилограм сигналів АЕ у файл звукового формату WAV із різною часто- тою дискретизації, а також окремого модуля ПЗ для моніторингової системи неперервного спос- тереження з багаторівневою ієрархією доступу до налаштувань і результатів роботи комплексу у за- лежності від статусу оператора. Програмний мо- дуль дозволяє вести глибоку статистичну обробку і накопичення баз даних із технічного стану об’єкта. Водночас, багатофакторний комплексний аналіз даних, що надходять із сенсорних вузлів різного типу, дозволяє звести до мінімуму вплив людського фактору на оцінку результатів діагнос- тичного моніторингу. Програма веде детальний протокол роботи системи та дій персоналу, у ви- падку виникнення небезпечної ситуації система включає сигнали звукової та світлової тривоги, вказує місцезнаходження та тип можливого пош- кодження, видає рекомендації з дій персоналу та уживає інші передбачені кроки з попередження аварії. Серед останніх новинок функціональних мож- ливостей вказаного ПЗ зазначимо наступні: новий метод нечіткої локації джерел АЕ сенсорною ан- теною довільної форми на поверхнях тон- костінних ємностей; новий інформаційний статис- тичний критерій для поділу АЕ джерел за типом; метод оцінки відстані від первинного перетворю- вача (ПП) до передбачуваного джерела на основі вейвлет-аналізу АЕ імпульсу з врахуванням час- тотних залежностей групових швидкостей хвиль Лемба [5]. ППЗ АЕ систем серії «МАЛАХІТ». Понад 30 років на ринку АЕ приладів і систем працює ЗАТ «НВФ «ДІАТОН» (Росія) [6]. Його колектив прой- шов шлях від розробки аналогових приладів та перших у СРСР АЕ систем на базі міні ЕОМ до створення і випуску сучасних цифрових приладів та багатоканальних систем АЕ діагностування промислових об’єктів (магістральних і техно- логічних трубопроводів, балонів, судин, що пе- ребувають під тиском, ємкісного, колонного, ре- акторного обладнання, резервуарів нафтопро- дуктів, вантажопідйомного обладнання тощо). На сучасному етапі підприємство пропонує наступні типи АЕ систем серії Малахіт: Малахіт АС- 12А/АС-14А/АС-15А. Особливість нового по- коління АЕ систем полягає у наявності великого динамічного діапазону реєстрації каналів, засто- суванні у вимірювальних каналах високопродук- тивних цифрових сигнальних процесорів для об- робки і реєстрації параметрів сигналів АЕ та мож- Рис. 3. Способи відображення АЕ даних: а — програма Малахіт АС-15А з вікном форми хвилі; б — вікна з графіками і таблицями даних програми Малахіт-Д 18 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2010 ливості широкого вибору конфігурацій систем для контролю об’єктів (комплектація чутливими ПП — інтегральними, герметичними, вибухозахище- ними, із режимом автотестування). ППЗ AE Studio. Основу ППЗ АЕ систем Ма- лахіт складає програмний пакет AE Studio, сумісний із ОС Windows XP/Vista/7. Усі програми пакету мають єдину довідкову систему. Пакет AE Studio виконує функції управління системою, збір та аналіз даних при АЕ діагностуванні будь-яких об’єктів. Серед функціональних можливостей да- ного ППЗ зазначимо наступні: багатовіконний інтерфейс для табличного та графічного відобра- ження даних (у режимі реального часу до 3000 графіків); кольорове кодування даних; вибір коль- орової палітри; накладання на графіки кривої на- вантаження; стандартні набори графіків; карта (розгортка) об’єкта; автоматичне масштабування; фільтрація даних за будь-яким параметром із руч- ним і графічним (за допомогою мишки) заданням фільтрів, складні фільтри; здійснення різних типів локації (зонна, лінійна, прямокутна сітка, трикут- на сітка, днище, довільне розташування первин- них перетворювачів, локація в умовах великої швидкості реєстрації даних із врахуванням зани- кання); кластеризація та атоматичне визначення характеристик кластерів; статистична обробка да- них; спектральний аналіз форм сигналів; кла- сифікація джерел АЕ за амплітудним та інтеграль- ним критеріями (в АЕ системі Малахіт АС-15А). До інструментальних засобів AE Studio належать: Малахіт — основна програма збору та обробки даних АЕ систем серії Малахіт, Малахіт-Ф — програма реєстрації і спектрального аналізу фор- ми АЕ сигналів, Малахіт-Д — програма для ро- боти з базою даних АЕ сигналів (рис. 3). Серед особливостей програми Малахіт-Д варто зазначи- ти наступні: можливість обробки даних, отрима- них при використанні різних АЕ засобів; доступ до потужних і гнучких засобів сортування, пошу- ку і фільтрації даних засобами Microsoft Jet Da- tabase Engine; можливість використання для роз- ширеної обробки АЕ даних і генерації звітів сис- тем управління базами даних, електронних таб- лиць, текстових процесорів та інших програмних продуктів, що підтримують формат MS Access; для даних системи Малахіт АС-15А можна екс- портувати форму хвилі вибраного сигналу у тек- стовий файл для наступної обробки спеціалізова- ними програмами. ППЗ Корал. Корал — комплексна програма об- робки результатів діагностування лінійних об’єктів (наприклад, магістральних нафто- та га- зопроводів тощо). Дозволяє здійснити коре- ляційну обробку та фільтрацію даних, пошук та видалення електромагнітних завад, локацію дже- рел АЕ сигналів із врахуванням всіх реальних поєднань сигналів та їх заникання, автоматичну кластеризацію із визначенням характеристик кластерів. ППЗ Буря. Буря — пакет програм для комп- лексної, детальної обробки АЕ інформації, отри- маної у результаті контролю промислових об’єктів, із метою підвищення достовірності ви- явлення джерел АЕ. Використовується алгоритм автоматичного аналізу всіх поєднань часу прихо- ду зареєстрованих АЕ сигналів, а також визначен- ня кількості каналів, що формують подію, для її ранжування з врахуванням функції заникання сиг- налів. Пакет складають програми: Днище — для обробки даних АЕ діагностуван- ня плоских днищ круглої форми, на яких немає можливості встановити ПП АЕ. Особливістю програми є можливість використання додаткових ПП, які встановлюються на стінки резервуару, для фільтрації АЕ подій з днища від подій, що відбу- лись у верхній частині об’єму об’єкта контролю. Сфера — для обробки даних АЕ контролю сферичних об’єктів. Включає окрему програму Сфера-Д, необхідну для рисування карти об’єкта і створення файлу координат розташування ПП на сферичній поверхні з впорядкованою таблицею відстаней між приймачами. Циліндр — програма обробки даних АЕ кон- тролю циліндричних об’єктів (цистерн, колон то- що). Для рисування карти об’єкта і створення фай- лу координат розташування ПП на циліндричній поверхні з впорядкованою таблицею відстаней між приймачами слугує окрема програма Цилін- др-Д. Запропоновані у програмному пакеті Буря ал- горитми особливо ефективні при обробці даних, отриманих багатоканальними АЕ системами, що працюють в умовах підвищеної інтенсивності сиг- налів, наявності акустичних шумів і електро- магнітних завад. Програми ППЗ Буря адаптовані до універсаль- ного програмного забезпечення АЕ систем серії Малахіт і систем фірми PAC (США). ППЗ АЕ апаратури сімейства ЕМА. Роботи зі створення АЕ систем сімейства ЕМА розпоча- лись у 1982 р. зусиллями Інституту електрозва- рювання ім. Е. О. Патона НАН України [7] та угорської фірми «Відеотон». У 1996 р. із враху- ванням нових вимог до систем технічної діагнос- тики та розвинених можливостей інформаційних технологій було розроблено системи серії ЕМА-3 [8, 9] — експертні системи технічної діагностики навантажених виробів, агрегатів і конструкцій усіх галузей промисловості. Дані АЕ системи доз- воляють керувати діагностичною апаратурою; здійснювати у режимі оперативного контролю або неперервного моніторингу автоматизовані вимі- рювання, збір, обробку і зберігання діагностичної інформації; визначати координати дефектів, схильних до розвитку; прогнозувати руйнівне на- ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2010 19 вантаження на початкових етапах експлуатації ви- робу, агрегата чи конструкції; виконувати розра- хунок залишкового ресурсу об’єкта контролю та встановлювати регламент його подальшої можли- вої експлуатації. Основою розробки програмного забезпечення систем ЕМА-3 є: ОС Windows XP, .Net Server; архітектура, інтегрована з мережею Інтернет та можливість використання протоколу TCP/IP; мо- дульна побудова, що дозволяє модифікувати час- тини програми незалежно; інтеграція з програма- ми пакету Microsoft Office; універсалізація прог- рами, можливість її використання у пересувних та в моніторингових системах діагностики; орієнтація на управління засобами мережі та через Інтернет; використання технології XML в ор- ганізації обміну даними. Важливою відмінністю та досягненням систем ЕМА-3 є розв’язання важ- ливої для промисловості задачі, а саме автома- тична відповідь на низку питань: наскільки не- безпечний стан конструкції у даний момент; при якому навантаженні зруйнується конструкція у даних умовах експлуатації; який її залишковий ре- сурс. Основою для інтелектуальних алгоритмів оцінки стану конструкцій слугує розпізнавання образів, яке реалізується у даних системах нас- тупним чином: у процесі роботи система формує Вектор Стану Матеріалу, координати якого скла- дають характеристики процесу випробування; періодично відбувається порівняння вектора з ета- лоном, що відповідає різним стадіям руйнування; при співпадінні (із необхідним ступенем імовір- ності) поточного значення вектора з одним із ета- лонів руйнування система генерує попередження відповідного рівня й одночасно розраховує прог- ноз руйнівного навантаження при поточних умо- вах; на основі отриманих даних система розрахо- вує залишковий ресурс об’єкта контролю. Прог- ноз руйнівного навантаження визначається з точністю ±15 %. Додатково під час випробувань система показує найнебезпечніше місце, де фор- мується руйнування, на схемі об’єкта контролю. Сьогодні на ринку АЕ засобів НК пропонуються наступні системи : ЕМА-3Б, ЕМА-3Р, ЕМА-3У, ЕМА-3М [10], ЕМА-3S [11]. ППЗ базової системи ЕМА-3Б включає програми для проведення АЕ випробувань та побудови таблиць і графіків, майстер звітів. ЕМА-3Р — роз- ширена система ЕМА-3Б+ППЗ із додатковими компонентами: програми для роботи з базою да- них та контролю рухомих дета- лей і вузлів агрегатів, програма для перетворення файлів ЕМА-2 у формат ЕМА-3. Універсальну систему ЕМА-3У складає розши- рений пакет ЕМА-3Р+ППЗ із до- датковими компонентами: програма прогнозуван- ня руйнівного навантаження та попередження про небезпеку, розрахунку залишкового ресурсу, програма математичної генерації тестових сиг- налів АЕ, програма проведення випробувань у ре- жимі неперервного моніторингу. І нарешті, мере- жева система ЕМА-3М, побудована на основі ЕМА-3У із додатковою програмою керування ро- бочими станціями у мережі (розробляється під конкретне замовлення) та можливістю роботи у локальній мережі і виходом в Інтернет. На базі системи ЕМА-3М створено систему неперервного моніторингу матеріалів конструкцій. Перша час- тина цієї системи ЕМА-3S (стаціонарна система неперервного моніторингу) (рис. 4) виготовлена на замовлення Одеського припортового заводу (ОПЗ) у 2003 р. Як зазначають автори у праці [9], завдяки функціональним можливостям системи технічна діагностика перетворюється в автомати- зований процес, коли одним натискуванням на кнопку у будь-який час можна дізнатись про стан тієї чи іншої конструкції. До розробок нового покоління у галузі АЕ тех- нології належать чотириканальний АЕ прилад ГАЛС1 та модифікований прилад ЕМА-4 [12] для випробування труб внутрішнім тиском. До нових технологічних можливостей цих засобів нале- жать: можливість обробки форм сигналів АЕ у реальному часі, розширені параметри налашту- вання, які сприяють кращій фільтрації хибних сиг- налів АЕ та ефективнішій обробці корисних. У програмне забезпечення цих приладів упровадже- но спеціальний механізм стикування різних типів даних, який усунув проблеми із несумісністю да- них. Прилади успішно пройшли тестування, за ре- зультатами якого для подальшого використання при пошуку координат джерел АЕ був вибраний метод прямого пошуку (дає найменші похибки) та для оцінки похибок розрахунку координат дже- рел АЕ розроблено метод з використанням коль- орової схеми. ППЗ АЕ комплексу АКЕМ. Серед відомих вітчизняних розробок АЕ засобів варто розгляну- ти комплекс АКЕМ [13], створений фахівцями Національного авіаційного університету [14] (м. Рис. 4. Вікно програми ЕМА-3S під час випробувань на ОПЗ 20 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2010 Київ). У запропонованому підході побудови АЕ систем здійснюється розподіл функцій за призна- ченням та роботою пристроїв. До них належать: виконання вимірювань і передача даних, а також збереження даних, їх обробка, представлення і ви- ведення результатів аналізу у вигляді залежностей зміни параметрів із використанням математичних і графічних додатків Windows, контроль та уп- равління усіма процесами. Перше завдання розв’язується завдяки використанню засобів тех- нології «PCLabcard» — портів вводу-виводу ана- логової та цифрової інформації, друге — із ви- користанням ПК. ППЗ даних систем має модульну архітектуру (модуль управління; операції форму- вання та контролю стану системи; операції уп- равління вимірюваннями, обробки, виводу і пред- ставлення результатів аналізу; сервісні операції; операції калібрування; модуль обробки пара- метрів сигналів та імпульсних потоків АЕ тощо). Багатовіконна структура екранного інтерфейсу за- безпечує максимальні зручності користувачу у ви- конанні різноманітних операцій і наочність пред- ставлення результатів роботи як окремих модулів, так і всього пакету прикладних програм. Розроб- лене ППЗ дозволяє аналізувати інформацію, за- писану на фізичному рівні, формувати масиви із збереженням на логічному рівні, виводити і пред- ставляти результати аналізу у вигляді карт роз- поділу джерел випромінювання у вибраній коор- динатній сітці, у двовимірному чи тривимірному представленні. Завдяки гнучкому програмному управлінню процесом вимірювань та обробки сиг- налів швидкості та прискорення коливань можна отримати широкий набір параметрів, що характе- ризують динамічну поведінку об’єкта контролю, зокрема, частоту коливань, загасання, лога- рифмічний декремент загасання, коефіцієнт ме- ханічних втрат, динамічне зміщення, швидкість, прискорення, добротність тощо. Параметри виз- начаються за одним-трьома каналами реєстрації інформації. ППЗ сімейства портативних АЕ засобів SKOP. Як зазначалась вище, в Україні одне із провідних місць серед розробників методик АЕ діагностування та портативних вимірювальних систем посідає Фізико-механічний інститут ім. Г. В. Карпенка НАН України. Сучасний етап роз- витку АЕ систем характеризується створенням ма- логабаритних, мобільних і максимально простих в експлуатації приладів накопичення вибірок сиг- налів АЕ, які б дозволяли виконувати технічну діагностику та неруйнівний контроль об’єктів у польових умовах або за ускладненого доступу до місця контролю (мости, висотні конструкції, кра- ни, ділянки трубопроводів тощо). Саме таку мету ставили перед собою розробники портативної восьмиканальної вимірювальної АЕ системи SKOP-8 [15] (рис. 5). Система забезпечує виділення, реєстрацію та попередню обробку сигналів АЕ (САЕ) з подаль- шим збереженням їх в пам’яті персонального комп’ютера типу Notebook для необхідної оброб- ки отриманих даних, їх візуалізацію в реальному масштабі часу тощо. Звичний багатовіконний і ба- гатосторінковий інтерфейс для графічного і тек- стового представлення отриманих даних у реаль- ному часі та в постобробці і зручна довідкова сис- тема дають змогу користувачу швидко засвоїти навички роботи з АЕ системою. Користувачу на- даються можливості програмного управління вимірюваннями (вибір кількості робочих каналів, вибір часу тривалості вибірки, задання необхідно- го підсилення каналів, порогу рівня шуму та смуги пропускання, параметрів об’єкта контролю тощо). За допомогою розробленого програмного забез- печення передбачено визначення координат дже- рел САЕ з графічним їх відображенням на моніторі у співвідношенні із зображенням розгор- тки об’єкта контролю і відтворення хвильового відображення події АЕ. Прилад реєструє такі ха- рактеристики САЕ: хвильове відображення сиг- налу, амплітуду огинаючої, сумарний рахунок, су- му амплітуд, швидкість рахунку, час наростання фронту імпульсу, його тривалість, спектр частот тощо. Похибка визначення координат джерела АЕ, залежно від умов тестування об’єкта контро- лю, не перевищує 10 %. У режимі постобробки можна побудувати графіки хвильового відобра- ження, спектрального та амплітудного розподілу, заникання хвилі, параметричних каналів, а також Рис. 5. Система АЕ діагностики SKOP-8: а — загальний вигляд; б — під час випробувань ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2010 21 локалізацію джерела за всіма вибірками або за по- точною вибіркою. Передбачено вибір користува- чем варіанту графічного представлення АЕ даних через вибір каналів; масштабування; відображен- ня на графіку порогу рівня шуму, огинаючої, мак- симального значення сигналу; типу графіка (гістограма чи кумулятивний) тощо (рис. 6). Прог- рама має розвинені функції друку звітів, експорт АЕ даних у Windows-додатки (Word, Excel). Окрім того, дане ПЗ має також функції цифрової обробки сигналів, що включають одержання коефіцієнтів Фур’є, амплітудної та фазової характеристик. Засоби програмування АЕ методів. Для прог- рамної реалізації АЕ методів технічного діагнос- тування у середовищі Windows спочатку вико- ристовувались мови програмування високого рівня (переважно Borland С++ for Windows). На да- ний час лідерство перехопили засоби візуального проектування та об’єктно-орієнтованого програ- мування подій, такі як Microsoft Visual Basic (мова програмування Visual Basic) та Borland Delphi (мо- ва програмування Object Pascal). Обидва програмні продукти мають зручний візуальний інтерфейс і звільнили програмістів від багатьох зайвих зусиль. Однак Borland Delphi вийшла на перше місце серед засобів програмної реалізації АЕ методів, маючи ряд суттєвих переваг: можливість використання та створення DDL-бібліотек (Dynamic Link Library) та спеціальних елементів управління (таких як Ac- tiveX) для нарощування функціональних можли- востей; можливість реагування на будь-які події, що виникають у Windows; повна компіляція прог- рам у машинний код, зрозумілий комп’ютеру, що сприяє високій швидкодії програмних продуктів. Висновки Проведений порівняльний аналіз існуючого прог- рамного забезпечення АЕ засобів дозволяє зробити висновок про те, що паралельно із розробкою но- вих поколінь АЕ систем вдосконалюється і їх прог- рамне забезпечення, виконане на базі сучасних до- сягнень у галузі інформаційних технологій і методів програмування з урахуванням багатого досвіду реального застосування АЕ, набутого як фахівцями-розробниками, так і багаточисленними користувачами АЕ систем. До характерних особ- ливостей програмного забезпечення сучасних АЕ систем належать: – стандартний інтерфейс та надзвичайно різно- манітні графічні та функціональні можливості; – оперативна довідкова система; – повна сумісність з усім програмним забез- печенням Windows, що сприяє потужній функції буфера обміну та отриманню різноманітних дру- кованих звітних форм; – підтримка форматів файлів різних АЕ систем, що дозволяє здійснювати аналіз та обробку отри- маних АЕ даних різними пакетами програм та про- водити порівняльний аналіз результатів обробки. Програмне забезпечення найпоширеніших АЕ систем має розвинені функції роботи з даними. Зокрема, різні способи фільтрації даних (за допо- могою логічних операцій або графічним спосо- бом, використання складних фільтрів), автоматич- не перенесення змін у параметрах на всі види графіків та таблиць, сортування будь-яких ознак АЕ сигналу тощо. Якщо перші програмні продук- ти АЕ систем включали лише базовий набір фун- кцій збору і обробки сигналів АЕ, то за допомогою існуючого ППЗ значно розширюється спектр ме- тодів АЕ діагностування. До них належать: різно- манітні методи локації джерел сигналів (лінійна, планарна, циліндрична, сферична, мультитрип- летна, тривимірна, кореляційна локація), алгорит- ми автоматичної кластеризації (максимінна від- стань, К-середнє, нейронні мережі та ін.) та руч- ного групування у кластери, спектрального, клас- терного та кореляційного аналізів, аналізу форм хвиль та їх класифікації тощо, а також найсу- часніші методи обробки сигналів АЕ: швидке пе- ретворення Фур’є, вейвлет-аналіз, алгоритми роз- пізнавання образів. Обробка АЕ даних може бути здійснена як в реальному часі, так і в режимі пос- тобробки. Програмні пакети дозволяють вести глибоку статистичну обробку і накопичення да- Рис. 6. Форми представлення обробки сигналів АЕ системою SKOP-8 22 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2010 них технічного стану об’єктів у моніторингових системах діагностики. Подальший розвиток ППЗ орієнтований на зас- тосування розвинених технологій організації обміну даними, забезпечення управління АЕ сис- темами через мережі Інтранет та Інтернет, ство- рення прикладних програмних пакетів для технічної діагностики конкретного класу об’єктів та окремих АЕ технологій. Розвиток теоретичних основ та вдосконалення методів АЕ діагностування, які реалізуються у прикладному програмному забезпеченні АЕ сис- тем, сприяють найефективнішій обробці сигналів АЕ, що у свою чергу забезпечує можливість більш якісної та точної діагностики та контролю технічного стану тих чи інших об’єктів. 1. Bruel&Kjaer. — [Virtual Resource]. — Access Mode: URL: http://bksv.com. 2. Назарчук З. Т., Скальський В. Р. Акустико-емісійне діаг- ностування елементів конструкцій: Наук.-техн. посіб.: У 3-х т. — Т. 2: Методологія акустико-емісійного діагнос- тування. — Київ: Наук. думка, 2009. — 263 с. 3. Информация о системе / АСМ тесты и измерения. — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://bruel.ru/UserFiles/File/3560SW.pdf . 4. IU ИНТЕРЮНИС. Системы промышленного монито- ринга. — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.interunis.ru. 5. Елизаров С. В., Букатин А. В., Ростовцев М. Ю., Те- рентьев Д. А. Новинки программного обеспечения АЭ систем семейства A-Line. — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.interunis.ru/publika- cii/statya21. 6. Акустическая эмиссия, НПФ Диатон. — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.diaton- test.ru/index.htm. 7. Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украи- ны. — [Электронный ресурс]. — Режим доступа: URL: http://www.paton.kiev.ua. 8. Недосека С. А., Недосека А. Я. Диагностические систе- мы семейства «ЕМА». Основные принципы и особен- ности архитектуры (Обзор) // Техн. диагностика и нераз- руш. контроль. — 2005. — № 3. — С. 20–25. 9. Недосека С. А., Недосека А. Я. Акустическая эмиссия и ре- сурс конструкций // Там же. — 2008. — № 2. — С. 5–19. 10. Автоматизированные экспертные системы технической диагностики нагруженных изделий, агрегатов и конструк- ций // Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. — [Электронный ресурс]. —Режим доступа: URL: http://www.paton.kiev.ua/ru/razrabotki-ies/prodlenie-resursa/t ehnicheskaya-diagnostika/879-akusticheskaja-jemissija. 11. Применение АЭ технологии при непрерывном монито- ринге оборудования Одесского припортового завода / А. Я. Недосека, С. А. Недосека, М. А. Яременко та ін. // Техн. диагностика и неразруш. контроль. — 2008. — № 4. — С. 85–95. 12. Дослідження приладів для акустико-емісійного контро- лю та діагностування зварних конструкцій / А. Я. Не- досєка, С. А. Недосєка, А. А. Грузд та ін. // Проблеми ре- сурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин: Зб. наук. стат. за результами, отриманими 2007– 2009 рр. — Київ, 2009. — С. 118–122. 13. Филоненко С. Ф. Акустическая эмиссия. Измерение, конт- роль, диагностика. — Киев.: КМУГА, 1999. —312 с. 14. Національний авіаційний університет. — [Електронний ресурс]. — Засіб доступу: URL: http://www.nau.edu.ua/ /uk/Science/GotoviRozrobky/AcousticEmission/. 15. Назарчук З. Т., Скальський В. Р. Акустико-емісійне діаг- ностування елементів конструкцій: Наук.-техн. посіб.: У 3-х т. — Т. 3: Засоби та застосування методів акустичної емісії. — Київ: Наук. думка, 2009. — 326 с. Фіз-мех. ін-т ім. Г. В. Карпенка НАН України, Львів Надійшла до редакції 25.03.2010 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №4,2010 23

Особливості програмного забезпечення акустико-емісійних засобів діагностування (Огляд. Повідомлення 2)

Institution

Ähnliche Einträge