Стенд для дистанционного поиска и локализации широкополосных источников виброактивности в сложных механоакустических конструкциях

Разработан и создан стенд для дистанционного поиска и локализации широкополосных источников виброактивности в сложных механоакустических конструкциях.
В стенде впервые реализован алгоритм поиска источника на основе метода обращения волнового фронта для механоакустических систем с использованием конечно-элементных моделей исследуемых конструкций. Стенд является прототипом систем контроля состояния сложных систем типа энергетических установок и транспортных средств.

Аннотация:
Создан стенд, на котором реализован работающий в реальном времени алгоритм поиска локального широкополосного источника виброактивности в сложных механоакустических конструкциях на базе обращения волнового фронта. Алгоритм основан на совместном использовании когерентных измерений вибраций и расчете с использованием конечно-элементной модели конструкции и принципа взаимности. Аппаратная часть стенда содержит набор акселерометров, многоканальный аналого-цифровой преобразователь и два персональных компьютера (рис. 2, слева). Программная часть стенда включает в себя математическую конечно-элементную модель конструкции (рис. 2, справа) и позволяет вести непрерывное наблюдение вибрационного поля конструкции, выявлять появление источника виброактивности и на основе зарегистрированных сигналов вибрации в наборе контрольных точек определять в реальном масштабе времени местоположение источника в произвольной точке конструкции (время определения ~ 4 с) (рис. 3).

Проведена экспериментальная апробация метода поиска источника широкопо-лосного типа. Исследована эффективность работы метода в зависимости от числа используемых датчиков.

Программно-аппаратная часть стенда является универсальной и позволяет проводить как численное, так и экспериментальное исследование работы метода поиска источника применительно к различным механоакустическим конструкциям.

Созданный стенд является прототипом системы самоконтроля состояния сложных механических и механоакустических систем, например, таких, как энергетические установки и транспортные средства. Основными задачами системы самоконтроля состояния являются две: первая – контроль технического состояния наиболее важных (в том числе и труднодоступных или недоступных) узлов и элементов конструкции, своевременное обнаружение возникших неисправностей, и вторая – прогноз шумоизлучения конструкций.  

Рис. 2. Фото конструкции на стенде (слева) и математическая конечно-элементная модель конструкции (справа)
Рис. 3. Зарегистрированные сигналы от ударного воздействия на конструкцию (справа) и отображение локализованного места ударного воздействия на конечно-элементной модели (слева) спустя 4 секунды после воздействия.

Авторы: В. В. Артельный, П. И. Коротин, А. М. Соков, Е. М. Соков (ИПФ РАН)