Изучение ультразвука и ультразвуковых излучений
Оригинальное название: Exploring ultrasound and ultrasonic emissions.
В публикации объясняется, что PROSARIS использует высокочастотные волны давления ультразвукового диапазона для поиска утечек и электрических неисправностей, не слышимых человеком. Автор рассматривает механические, газовые и электрические источники ультразвуковых аномалий и связывает характерные частотные диапазоны — прежде всего 20, 30 и 40 kHz — с конкретными видами оборудования, дефектами и режимами работы.
В статье говорится, что PROSARIS работает в ультразвуковой области: высокочастотные волны давления применяются для выявления утечек и электрических дефектов, которые полностью неразличимы для человека на слух. Материал отталкивается от ранее упомянутых источников в разных акустических диапазонах и подробнее разбирает причины появления ультразвуковых частот. Хотя одним из распространённых источников могут быть животные, автор сознательно фокусируется на более прикладных для диагностики примерах — механических, жидкостных и электрических системах, а также их неисправностях и ошибках работы.
Для диапазона 20 kHz авторы указывают несколько характерных источников. Высокоскоростные электродвигатели могут создавать в этой области ультразвуковые гармоники при дефектах подшипников или фрикционном износе. При определённых условиях в этом же диапазоне широкополосный ультразвуковой шум способен излучать коронный разряд. Бюджетные ультразвуковые ванны для очистки ювелирных изделий или лабораторного оборудования обычно работают на частотах 20–25 kHz. Вращающееся оборудование со скоростью менее 300 RPM излучает в диапазоне 20–25 kHz, а оборудование со скоростью свыше 300 RPM может давать 28–32 kHz.
Диапазон 30 kHz статья связывает прежде всего с утечками воздуха и других газов под высоким давлением. Сжатый воздух или газ, выходящий через отверстия, создаёт широкополосный ультразвуковой шум; для утечек среднего и большего размера заметное содержание находится в зоне 30–40 kHz. Неисправные либо недостаточно смазанные подшипники также излучают ультразвуковые сигналы вследствие трения или износа. По мнению автора, 30 kHz часто используют для диагностики механических дефектов, особенно с контактными, то есть зондовыми, ультразвуковыми датчиками.
На 40 kHz могут проявляться частичные электрические разряды: дуговой и коронный разряды создают импульсный шум в пределах 20–60 kHz, при этом 40 kHz обычно служит опорной точкой обнаружения. Многие коммерческие ультразвуковые преобразователи — в частности устройства для измерения расстояния, обнаружения объектов или робототехники — передают и принимают сигнал точно на 40 kHz. Для небольших отверстий при высоком давлении утечки вакуума, воздуха и других газов часто наиболее сильны в диапазоне 35–45 kHz, где 40 kHz оказывается в особенно подходящей зоне.
Материал подчёркивает, что на частотах выше 40 kHz могут проявляться тонкое трение или кавитация в подшипниках конвейеров и другом высокоскоростном оборудовании. Электрические события частичного разряда, включая корону, поверхностное ветвление, трекинг и дуговой разряд, могут содержать компоненты с пиками в этой области. Утечки пара и высокорасходная турбулентность в трубопроводах тоже формируют широкополосный ультразвук с компонентами 40 kHz; при поиске паровой утечки автор отдельно рекомендует держаться на безопасном расстоянии. Наконец, искажения мощности, ослабленные соединения и панели, вентиляторы heat sync и другие техногенные шумы могут быстро выявляться в данном диапазоне, поскольку там отсутствуют гармоники 50/60 Hz.