Порівняльне дослідження типів давачів акустичної емісії для систем технічної діагностики

Abstract

У роботі представлено систематизований огляд сучасних типів давачів акустичної емісії (АЕ), що застосовуються у системах технічної діагностики та моніторингу процесів механічної обробки. Проаналізовано принципи дії, конструктивні особливості та метрологічні характеристики п’єзоелектричних, ємнісних, оптичних, MEMS-, тонкоплівкових, а також спеціалізованих обертових, внутрішньошпиндельних, кільцевих, статичних і рідинних АЕ- давачів. Виявлено відсутність уніфікованих методик порівняння сенсорів у реальних умовах експлуатації, що ускладнює їх обґрунтований вибір для конкретних діагностичних задач. Показано, що сучасні дослідження зосереджені на підвищенні чутливості сенсорів, розширенні робочого частотного діапазону та оптимізації методів обробки сигналів. Обґрунтовано актуальність проведення експериментального порівняння різних типів давачів за параметрами чутливості, частотного відгуку, відношення сигнал/шум і стійкості до зовнішніх впливів. Матеріали роботи формують основу для створення рекомендацій з вибору АЕ-давачів залежно від конструктивних умов, режимів обробки та вимог до точності моніторингу, а також визначають напрями подальших досліджень у галузі сенсорики та акустико-емісійного контролю.

The paper presents a systematic review of modern types of acoustic emission (AE) sensors used in systems for technical diagnostics and monitoring of machining processes. The principles of operation, design features and metrological characteristics of piezoelectric, capacitive, optical, MEMS, thin-film, as well as specialized rotating, intraspindle, ring, static and liquid AE sensors are analyzed. The lack of unified methods for comparing sensors in real operating conditions is revealed, which complicates their informed choice for specific diagnostic tasks. It is shown that modern research is focused on increasing the sensitivity of sensors, expanding the operating frequency range and optimizing signal processing methods. The relevance of conducting an experimental comparison of different types of sensors in terms of sensitivity, frequency response, signal/noise ratio and resistance to external influences is substantiated. The materials of the work form the basis for creating recommendations for the selection of AE sensors depending on the design conditions, processing modes and requirements for monitoring accuracy, and also determine the directions of further research in the field of sensors and acoustic emission control.