Akustiska och ultraljudbaserade metoder för kontroll av reaktorinneslutning PETER ULRIKSEN, DOCENT, LTH: BIOMEDICINSK TEKNIK: TEKNISK GEOLOGI
Metodisk indelning för betongtester Tillståndskontroll innebär att man i ett utvalt område, vid ett valt tillfälle på tidslinjen skaffar sig information Övervakning innebär att man observerar konstruktionen kontinuerligt längs tidslinjen och alltså kan observera händelser och tillståndsförändringar samt etablerar ett statistiskt normaltillstånd från vilket avvikelser lättare kan konstateras och kvantifieras. Mätbara mekaniska parametrar, med koppling till hållfasthet är hastighet(*), dämpning(**) och olinjäritet(***) 2
Akustiska metoder, frekvens lägre än 20 khz -Luftburen akustisk emission i reaktorinneslutning -Mekanisk impedans (bomknackning) Ultraljud, frekvens högre än 20 khz -Delaminering i betong -Korrosionsangrepp bakom stålplåt -Svetsfogskontroll -Rostangrepp i ingjuten stålplåt -Spännkablar Kontinuerlig övervakning (frekvensmix) -Reciprokt sensornätverk -Aktiv fas och amplitud, passiv akustisk emission 3
Akustiska metoder, frekvens lägre än 20 khz -Luftburen akustisk emission i reaktorinneslutning -Mekanisk impedans (bomknackning) 4
Existerar akustiska emissioner under trycktest i reaktorinneslutningar? Inspelningsutrustning 60 h En luftburen akustisk emission under period med statiskt tryck vid ett trycktest i reaktorinneslutning 5
Vi har kunnat konstatera att akustiska emissioner förekommer i samband med trycktester och att de går att mäta under perioderna med statiskt tryck. Hur kan man bestämma var de kommer ifrån? Det finns flera metoder att bestämma riktningen till källan: -Akustisk array (mikrofoner, ljudtryck) plan, cirkulär, tetraeder -Microflown (luftens partikelhastighet) 6
Brüel & Kjaers array med 50 mikrofoner i efterklangsrummet LTH Ljudkällan 7
8
9
10
Microflown baseras på varmtrådsprincipen en hastighetsgivare Tre ortogonala sensorer En mikrofon (vit) En varmtrådssensor 11
MICROFLOWN sensor på stativ i efterklangsrummet LTH 12
Data från MICROFLOWN: Ljudtryck och hastighetskomponenter X,Y,Z Ljudkällan belägen 1.0 m från sensorn i Y-riktningen Mikrofon MXYZ-diagram U x -komponent U y -komponent U z -komponent 13
Luftpartiklarnas rörelsemönster (hastighet) 14
Tetraeder-array Ankomsttider till de fyra mikrofonerna 15
Instrumenterad bomknackning 16
Seismoelektricitet: Lokalisering av vattenförande spricksoner (Detta har bäring på lagring av radioaktiva restprodukter) 17
Frequency domain + Inversion (IFFT) = Time domain Magnitude Phase Amplitude 18
Ultraljud, frekvens högre än 20 khz -Delaminering i betong -Korrosionsangrepp bakom stålplåt -Svetsfogskontroll -Rostangrepp i ingjuten stålplåt -Spännkablar 19
Tätplåt med skador 20
21
22
LTH:s 2.5 m scanner för 3-D ultraljudbilder i betong 23
ACSYS ultraljudsensor för betong 50 (s-våg) och 100 khz (p-våg) 24
25
26
27
5 MHz ultraljudsensor Simulerad spricka i svetsfog Omålad tätplåt 28
5 MHz ultraljud Detektering av simulerad spricka i tätplåtsvets 29
Spännkablar Resonansförsök: ingen koppling frekvens förspänning, men transferfunktionens medelvärde är proportionellt mot förspänningen, dess varians omvänt proportionell. (Kim) 30
Kontinuerlig övervakning -Reciprokt nätverk -Lock-in förstärkare (fas och amplitud) -Smalbandig mätning (en enda frekvens) -Olinjäritet via återkoppling -AE-mod tillkommer 31
Jämförelse tidsdomän frekvensdomän för skadedetektion 50 khz ultraljudsensorer 32
Informationsförsämring som funktion av brusnivå Signal/brus 33
Två bjälklag 8 x 2 x 0.08 m på limträbalkar 34
Instrumentering med reciproka aktuatorer Detektion: -Lock-in först. Parametrar: -Amplitud -Fas 35
Skada alstras med bultpistol Tomografisk rekonstruktion 36
1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92 99 106 113 120 127 134 141 148 155 162 169 176 183 190 197 204 211 218 225 232 239 246 253 260 267 Olinjäritetsstudie genom återkoppling (självsvängning) 2,38E+02 2,38E+02 2,38E+02 Frekvens 2,37E+02 2,37E+02 2,37E+02 2,37E+02 2,37E+02 Signalnivå i steg 37
Tack för uppmärksamheten! PETER ULRIKSEN, DOCENT LTH, BIOMEDICINSK TEKNIK: TEKNISK GEOLOGI