Внешние помехи обусловлены электромагнитными воздействиями непосредственно на элементы электронной аппаратуры и преобразователи, а также мешающими акустическими и механическими воздействиями как на объект исследований, так и на АЭ-преобразователи. Последний вид помех наиболее трудно устраним, поскольку мешающие сигналы сходны с регистрируемым процессом. Источниками таких помех являются: 1) шум работающей установки — шум перемещающихся деталей и узлов, движущегося теплоносителя, вибрации, трение в узлах нагружающего устройства и т. п.; 2) окружающий шум — шум соседних устройств, люди, движущиеся предметы, ветер и т. п.; 3) АЭ в объекте, не связанная с изучаемым явлением, например эмиссия, обусловленная дислокационными механизмами, при контроле трещинообразования.
Для подавления мешающих акустических помех используют их отличие от регистрируемых сигналов по спектральным, амплитудным и временным характеристикам.
Наиболее часто используют для отделения полезных сигналов от помех различие их спектральных характеристик. Поскольку окружающий шум ограничен сверху частотами порядка 60—100 кГц, устранение низкочастотных составляющих позволяет существенно ограничить прохождение на регистратор ложных сигналов, связанных с шумом.
Различие амплитудных распределений используется также достаточно просто: в тракт прохождения сигналов включается дискриминатор уровня сигналов, пропускающий на выход лишь сигналы, амплитуда которых превосходит уровень дискриминации.
Для различения полезных и мешающих сигналов по временным признакам используют схемы временной селекции. Простейший пример такой селекции — использование пространственной фильтрации сигналов. На контролируемом объекте одни или несколько преобразователей находятся вблизи зоны возникновения АЭ, и, кроме, того, несколько вспомогательных преобразователей установлены симметрично относительно зоны возникновения АЭ на несколько большем расстоянии от нее. АЭ-сигнал, возникший вне контролируемой зоны, достигает сначала одного из вспомогательных преобразователей. Последний вырабатывает сигнал, запирающий схему пропускания, нормально открытую в отсутствие блокирующих сигналов.
При возникновении сигнала в контролируемой зоне он раньше обнаруживается одним из основных преобразователей и беспрепятственно проходит на регистратор.
При регистрации длительных процессов, сопровождающихся АЭ с малой амплитудой импульсов, например при коррозии металлов или статическом деформировании, необходимо выделить полезные сигналы из импульсных электромагнитных помех, всегда присутствующих как в лабораторных, так и в. производственных условиях.
Эффективный метод борьбы с электромагнитными помехами—введение с схему прибора дополнительного канала, воспринимающего электромагнитные помехи и управляющего каналом усиления и преобразования АЭ-сигналов (3, 98).
Для компенсации задержки сигнала помехи из-за фазовых искажений во вспомогательном канале необходимо задержать сигнал основного канала на время τ>τ, где τ— время задержки сигнала во вспомогательном канале. Для этого в основной канал усиления перед схемой запрета включена линия: задержки. Экспериментально найдено, что необходимое время задержки составляет 4—6 мкс.
При использовании подобного способа борьбы с электромагнитными помехами уровень их подавления достигает 80 дБ. Если среднюю частоту следования импульсов помех обозначить τ, а длительность действия импульса запрета τ, то связь между зарегистрированным числом событий N и истинным их числом N выразится формулой
(6.36).
При Vnτ≤1 относительная погрешность счета числа импульсов составит
Простые приборы для материаловедческих исследований. При решении конкретных материаловедческих задач, когда четко определены цели и границы исследований, а также характер ожидаемой информации, можно использовать приборы, имеющие простые электрическую схему и конструкцию. Наиболее простые приборы применяются для регистрации сигналов, возникающих при образовании трещин [96].
Один из первых АЭ-приборов подобного типа — прибор для регистрации АЭ-сигналов при трещинообразовании в хрупких материалах в случае их испытаний на термопрочность методом погружения (сбрасывания) нагретого образца в воду [100]. В нем достаточно просто решены основные проблемы, характерные для АЭ-испытаний реакторных материалов. Пьезопреобразователь, конструктивно объединенный с предусилителем в выносном блоке, находится в механическом контакте с концом звукопровода, на другом конце которого закреплен исследуемый образец.
Для устранения мешающего шума от вскипания воды после предусилителя включен фильтр верхних частот с граничной частотой 400 кГц, выше которой уровень указанного шума существенно меньше амплитуды АЭ-снгналов, обусловленных растрескиванием образца. Профильтрованный сигнал усиливается и детектируется пиковым детектором с постоянной времени разряда в несколько миллисекунд, что обеспечивает регистрацию сигналов сравнительно низкочастотными устройствами (ленточным самописцем, шлейфовым осциллографом). Для уменьшения влияния электромагнитных помех прибор имеет автономное питание. Акустический сигнализатор, включаемый триггером при появлении сигналов, облегчает работу оператора при варьировании условий эксперимента, исключая необходимость регистрации большого количества диаграмм.
Эксплуатация описанного прибора связана с регистрацией АЭ-сигналов большой амплитуды в течение малого времени (не более десятков секунд). Поэтому требования к чувствительности и помехозащищенности прибора невысоки, что и позволило максимально упростить его схему.
Более высокие требования к чувствительности и помехозащищенности предъявляются при исследовании процессов, связанных с возникновением непрерывной АЭ, когда реальная чувствительность аппаратуры определяет возможность регистрации слабого акустического процесса. Учет особенностей последнего как следствия большого количества элементарных событий позволяет создать простые приборы для материаловедческих исследований. Ниже изложены основные принципы и схемные решения, облегчающие эту задачу (33J.
