Electronic Journal Technical Acoustics ISSN 1819-2408

S. Tsvetaev

Acoustic emission sensors modeling and calibration by forces of Coulomb

language: Russian

received 15.02.2021, published 10.04.2021

Download article (PDF, 935 kb)

ABSTRACT

The convenient program EMTLab is applied to mathematical modeling of distribution and reception of ultrasonic pulses allowing to make the equivalent circuit of the acoustic emission sensor and to receive its response to a pulse signal. For this, practically and mathematically, along with reference methods, a low-pressure shock tube is used - the Heaviside function, spark discharge or explosive boiling - the Dirac function, Coulomb forces - a segment of a harmonic function with a constant displacement. It is shown that the calibration and real acoustic signals of the discharge processes coincide with those obtained by the program. Therefore, for acoustically simple energy objects, it is possible to simulate the transient function of the medium, restoring the initial impulse. The application of ponderomotive forces for the generation of ultrasound at the second harmonic of the applied voltage is considered, which increases the noise immunity of measurements. It is shown that electrification of a dielectric film can interfere with measurements.
Key words: electromechanical analogies, impulse transient function of the sensor, transient function of the medium, acoustics of discharge processes, electrostriction.

10 pages, 7 figures

Сitation: S. Tsvetaev. Acoustic emission sensors modeling and calibration by forces of Coulomb. Electronic Journal “Technical Acoustics”, http://www.ejta.org, 2021, 2.

REFERENCES

1. IEC 62478 High-voltage test techniques: Measurement of partial discharge by electromagnetic and acoustic methods.
2. Чуличков А.И., Цыбульская Н.Д., Цветаев С.К., Сурконт О.С. Классификация акустических сигналов разрядных процессов в изоляции на основе формы их вейвлет-спектров. Вестник московского университета. Серия 3. Физика и астрономия. 2009. № 2, стр.103.
3. Жуков А., Корнев М., Цветаев С. Повреждение силового трансформатора. Способы предотвращения. Новости электротехники, 2015, № 1, стр. 36.
4. Рощупкин М.Д., Ермаков Е.Г., Хренов С.И. Акустические сигналы от частичных разрядов, Электричество, 2011, №11, с.12.
5. РД 03-300-99 Требования к преобразователям акустической эмиссии, применяемым для контроля опасных производственных объектов.
6. Маленькая энциклопедия УЛЬТРАЗВУК, под ред. И.П.Голяминой. - М.: 1979.
7. ВНИИФТРИ, НИО 5, ГЭТ 55-2017 Государственный первичный эталон единиц звукового давления и колебательной скорости в водной среде.
8. Dolzhenko A.A., Tsvetaev S.K., Shmatov J.V. Application of Acoustic Sensor for Registration of Partial Dischages in High Voltage Power Equipment, Conference ULTRASOUND86, November 3-6 1986, Bratislava.
9. М.Д.Рощупкин, М.А.Кошелев, С.И.Хренов, С.К.Цветаев Калибровка пьезоэлектрических датчиков давления в полевых условиях. Вестник МЭИ, 2011, №5, с.34.
10. Ильин Б.И.., Куров В.Ю, Цветаев С.К. Полевой плёночный пьезоэлектрический преобразователь. Труды VIII Всесоюзной акустической конференции, M., 1973. C. 127-129.
11. Скучик Е. Простые и сложные колебательные системы, М., «Мир»,1971.
12. Цветаев С.К. Акустические сигналы и аварийность высоковольтного энергооборудования. Новое в российской электроэнергетике, 2011, № 4, с.41.

Sergey Tsvetaev graduated from Moscow physical and technical institute (Russia) in 1968, PhD. Scientific area: solid state physics, acoustics and electronics. e-mail: stsvetaev(at)mail.ru