Kahden kappaleen välisen kulman selvittäminen : Akustisen emission keinoin

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, onko mahdollista mitata kahden kappaleen, esimerkiksi kaivinkoneen pääpuomin ja kaivuuvarren välistä kulmaa, kun niiden välinen niveltappi on ontto. Onton niveltapin sisällä olevat värähtelyanturit mittasivat tapin ulkopinnalla aiheutetun äänen lähtöpaikkaa, josta voitaisiin laskea nivelkulma. Tutkimusmenetelmäksi valikoitui ainetta tuhoamattoman tekniikan alueella oleva akustisen emission käytännöt. Opinnäytetyössä mitattiin äänilähteen aiheuttamaa äänisignaalia kahdella värähtelyanturilla ja saapuneen äänisignaalin aikaeroa näissä kahdessa anturissa. Anturit sijaisivat toisiinsa nähden 180 asteen kulmassa toisiinsa nähden. Ääntä aiheutettiin eri mittaussarjoissa molempien antureiden kohdalla sekä antureiden puolivälissä.

Mitatuista äänisignaaleista suodatettiin mittauksiin kuulumattomia taajuuksia pois sekä asetettiin amplitudirajoja ja raja-aikoja, joiden perusteella mittaukset joko hyväksyttiin tai hylättiin. Hyväksyttyjen mittauksien mukaan mittauksissa päästiin noin 7-10 cm tarkkuuksiin. Ottaen huomioon mittauskohteen halkaisijan, 10 cm, tulokset olivat liikaa ollakseen paikannuskelpoisia.

Mittaustulosten ollessa sellaisia, että niillä ei päästä riittävään paikannustarkkuuteen, työn jatkokehittämisen kannalta suositeltavaa on suorittaa asianmukaisella akustisen emission laitteistoilla ja ohjelmistoilla, joiden avulla voidaan selvittää, onko opinnäytetyön aiheena ollut äänilähteen paikannus ja sen myötä kulman mittaaminen mahdollista.

The aim of this thesis was to study if it was possible to determine angle between two objects when their joint pin is hollow. These two objects could be, for example in an excavator's main boom and arm. Inside this hollow joint pin there were two resonate sensors mounted in 180-degree angle from another. Sensors measured propagating sound waves which were induced by a mechanical sound source on outer surface of joint pin. Origin of sound waves were tried to locate by measuring arrival time differences of sound waves. Methodology of this study were based on acoustic emissions measurement methods and practices.

Measured sound waves were collected using a PicoScope oscilloscope and filtered using Matlab software. After filtering there were set some amplitude and arrival time difference thresholds which excluded some of measurements, which were too far away from calculated mean values. Included measurements show that sound sources were located within 7 to 10 cm from either one of the sensors. Findings also show that determining location of sound sources may not be possible with methods and instruments chosen. It is recommended to renew measurements and calculations with proper acoustic emission equipment and software to find out if it is even possible to locate and determine angle using sound waves.