priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2022-65-10-735-746pribor-274Research ArticleПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ, ВЕЩЕСТВ, МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙINSTRUMENTS AND METHODS FOR MONITORING THE NATURAL ENVIRONMENT, SUBSTANCES, MATERIALS AND PRODUCTSЭкспериментальное определение значимости статистической оценки параметров, характеризующих вторичные диагностические показатели акустической эмиссииExperimental Determination of the Significance of Statistical Evaluation of Parameters Characterizing Secondary Diagnostic Indicators of Acoustic EmissionАлтайЕ.AltayY.

Ельдос Алтай — аспирант, факультет систем управления и робототехники

Санкт-Петербург

Yeldos Altay — Post-Graduate Student, Faculty of Control Systems and Robotics

St. Petersburg

aeldos@inbox.ruФедоровА. В.FedorovA. V.

Алексей Владимирович Федоров — д-р техн. наук, доцент, факультет систем управления и робототехники

Санкт-Петербург

Alexey V. Fedorov — Dr. Sci., Associate Professor, Faculty of Control Systems and Robotics

St. Petersburg

avfedorov@itmo.ruСтепановаК. А.StepanovaK. A.

Ксения Андреевна Степанова — канд. техн. наук, факультет систем управления и робототехники

Санкт-Петербург

Ksenia A. Stepanova — PhD, Faculty of Control Systems and Robotics

St. Petersburg

КузивановД. О.KuzivanovD. O.

Дмитрий Олегович Кузиванов — аспирант, факультет систем управления и робототехники

Санкт-Петербург

Dmitry O. Kuzivanov — Post-Graduate Student, Faculty of Control Systems and Robotics

St. Petersburg

kuzivanovdmitry@gmail.comУниверситет ИТМОITMO University2022021220246510735746Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/274

Статистическая оценка вторичных диагностических показателей акустической эмиссии (АЭ) является неотъемлемой частью процесса обработки сигнала после применения методов фильтрации. Представлены результаты анализа параметров АЭ с использованием метода полиномиальной цифровой двунаправленной фильтрации помехи АЭ, полученной при АЭ-контроле двух инструментов в процессе фрезерования. Проанализирована работоспособность данного метода фильтрации при определении различия между исходными и отфильтрованными сигналами АЭ. Выделены фрагменты информационной и помеховой составляющих сигнала, что позволило экспериментально определить показатель сигнал/помеха. Установлено, что использование полиномиального цифрового метода двунаправленной фильтрации повышает качество обработки сигнала и позволяет обнаружить статистически значимые корреляционные связи между параметрами АЭ-сигналов при контроле дефектного и бездефектного инструмента. Линейной регрессионной моделью охарактеризована зависимость, описывающая отношение вторичных диагностических показателей дефектного инструмента к показателям бездефектного инструмента при АЭ-контроле.

Statistical evaluation of secondary diagnostic indicators of acoustic emission (AE) is an integral part of signal processing after applying filtering methods. AE parameters of acoustic noise obtained while monitoring AE from two tools in the milling process are analyzed using the method of polynomial digital bidirectional filtering. The efficiency of this filtering method is examined by determining the difference between the original and filtered AE signals. Fragments of the information and noise components of the signal are separated to allow for experimental determination of the signal/interference indicator. It is shown that the use of the polynomial digital method of bidirectional filtering improves the quality of signal processing and makes it possible to detect statistically significant correlations between the parameters of AE signals when testing a defective and defect-free instruments. A linear regression model is applied to describe the ratio of secondary diagnostic indicators of a defective instrument to indicators of a defect-free tool during AE monitoring.

акустическая эмиссияобработка сигналафильтрация помехипараметры акустической эмиссиидиагностические показателистатистическая обработкаотношение сигнал/помехаacoustic emissionsignal processingnoise filteringacoustic emission parametersdiagnostic indicatorsstatistical processingsignal-to-noise ratioReferencesБехер С. А., Бобров А. Л. Основы неразрушающего контроля методом акустической эмиссии / Под ред. Л. Н. Степанова. Новосибирск: СГУПС, 2013. 145 с.Bekher S.A., Bobrov A.L. Osnovy nerazrushayushchego kontrolya metodom akusticheskoy emissii (Fundamentals of Non-Destructive Testing by the Method of Acoustic Emission), Novosibirsk, 2013, 145 р.Бехер С. А. Методы контроля динамически нагруженных элементов подвижного состава при ремонте и в эксплуатации на основе комплексного использования тензометрии и акустической эмиссии: Автореф. дис. … д-ра техн. наук. Томск, 2017. 36 с.Bekher S.A. Metody kontrolya dinamicheski nagruzhennykh elementov podvizhnogo sostava pri remonte i v ekspluatatsii na osnove kompleksnogo ispol'zovaniya tenzometrii i akusticheskoy emissii (Methods for Monitoring Dynamically Loaded Rolling Stock Elements during Repair and Operation Based on the Integrated Use of Strain Gauges and Acoustic Emission), Extended abstract of Doctor’s thesis, Tomsk, 2017, 36 р. (in Russ.)Barat V., Borodin Y., Kuzmin A. Intelligent AE signal filtering methods // Journal of Acoustic Emission. 2010. Vol. 28. P. 109—119.Barat V., Borodin С., Kuzmin A. Journal of Acoustic Emission, 2010, vol. 28, рр. 109–119.He Y. An overview of acoustic emission inspection and monitoring technology in the key components of renewable energy systems // Mechanical Systems and Signal Processing. 2021. Vol. 148. P. 107146.He Y. Mechanical Systems and Signal Processing, 2021, vol. 148, рр. 107146.Алтай Е., Федоров А. В., Степанова К. А. Оценка влияния методов фильтрации на погрешность измерения параметров сигнала акустической эмиссии // Сб. тр. 25-й Междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям. СПб, 2022. С. 24—27.Altay Y., Fedorov A.V., Stepanova K.A. Sbornik trudov 25-y Mezhdunarodnoy konferentsii po myagkim vychisleniyam i izmereniyam (Proceedings of the 25th International Conference on Soft Computing and Measurement), St. Petersburg, 2022, рр. 24–27.Филоненко С. Ф. Влияние износа режущего инструмента при контролируемой глубине резания на акустическую эмиссию // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2015. Т. 6, №. 9. С. 47—50.Filonenko S.F. Eastern European Journal of Advanced Technologies, 2015, no. 9(6), pp. 47–50. (in Russ.)Прохоров С. А., Хаймович А. И. Столбова А. А., Кондратьев А. И. Моделирование процесса фрезерования по сигналу виброакустической эмиссии с помощью анализирующих вейвлетов Морле // Информационные технологии и нанотехнологии. 2017. Т. 5, №. 2. С. 1303—1309.Prokhorov S.A., Khaimovich A.I., Stolbova A.A., Kondratiev A.I. Information technology and nanotechnology, 2017, no. 2(5), pp. 1303–1309. (in Russ.)Altay Y. A., Fedorov A. V., Stepanova K. A. Acoustic emission signal processing based on polynomial filtering method // Proc. of the 2022 IEEE Conf. of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering. St. Petersburg, 2022. P. 1320—1326.Altay Y.A., Fedorov A.V., Stepanova K.A. Proc. of the 2022 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering, St. Petersburg, 2022, рр. 1320–1326.Алтай Е., Федоров А. В., Степанова К. А. Дескриптивный анлиз и оценка отношения сигнал/помеха, выработанных при реализации метода полиномиальной фильтрации сигналов акустической эмиссии // Сб. докл. 24-й Междунар. конф. „Цифровая обработка сигналов и ее применение“ DSPA – 2022. Москва, 2022. С. 78—82.Altay Y., Fedorov A.V., Stepanova K.A. 24-ya Mezhdunarodnaya konferentsiya „Tsifrovaya obrabotka signalov i yeye primeneniye“ DSPA–2022 (24th International Conference on Digital Signal Processing and its Applications. DSPA-2022), Collection of reports, Moscow, 2022, рр. 78–82. (in Russ.)Алтай Е., Федоров А. В., Степанова К. А., Кузиванов Д. О. Метод помехоустойчивой обработки для повышения точности измерения сигналов акустической эмиссии // Сб. тез. XXXIII Уральской конф. „Физические методы неразрушающего контроля“. Екатеринбург, 2022.Altay Y., Fedorov A.V., Stepanova K.A., Kuzivanov D.O. Fizicheskiye metody nerazrushayushchego kontrolya (Physical Methods of Non-Destructive Testing), Collection of abstracts of the XXXIII Ural conference, Yekaterinburg, 2022. (in Russ.)Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Сов. радио, 1968. 504 с.Levin B.R. Teoreticheskiye osnovy statisticheskoy radiotekhniki (Theoretical Foundations of Statistical Radio Engineering), Moscow, 1968, 504 р. (in Russ.)Gomez M. P. Assessment of cutting tool condition by acoustic emission // Procedia Materials Science. 2012. Vol. 1, N 2. P. 321—328.Gomez M.P. Procedia Materials Science, 2012, no. 2(1), pp. 321–328.Салин В. Н., Чурилова Э. Ю. Практикум по курсу „Статистика“. М.: Перспектива, 2002. 188 с.Salin V.N., Churilova E.Yu. Praktikum po kursu „Statistika“ (Workshop on the Course „Statistics“), Moscow, 2002, 188 р. (in Russ.)Растегаев И. А., Мерсон Д. Л., Растегаева И. И. Подходы к анализу шумоподобной акустической эмиссии при беспороговом режиме ее регистрации // Сб. матер. Всерос. конф. „Актуальные проблемы метода акустической эмиссии“. Тольятти, 2018. С. 103—104.Rastegaev I.A., Merson D.L., Rastegaeva I.I. Аktual'nyye problemy metoda akusticheskoy emissii (Actual Problems of the Acoustic Emission Method), Collection of materials of the All-Russian Conference, Tolyatti, 2018, рр. 103– 104. (in Russ.)Попков А. А. Методическое и алгоритмическое обеспечение акустико-эмиссионного контроля при ударном нагружении: Автореф. дис. … канд. техн. наук. Новосибирск, 2021. 24 с.Popkov A.A. Metodicheskoye i algoritmicheskoye obespecheniye akustiko-emissionnogo kontrolya pri udarnom nagruzhenii (Methodical and Algorithmic Support of Acoustic Emission Control under Shock Loading), Extended abstract of candidate’s thesis, Novosibirsk, 2021, 24 р. (in Russ.)Алтай Е., Федоров А. В., Степанова К. А. Оценка взаимосвязи информационных составляющих и помех сигналов акустической эмиссии // Контроль. Диагностика. 2022. Т. 25, № 6. С. 36—45.Altay Y., Fedorov A.V., Stepanova K.A. Control. Diagnostics, 2022, no. 6(25), pp. 36–45. (in Russ.)Zakharov L. А., Martyushev D. А., Ponomareva I. N. Predicting dynamic formation pressure using artificial intelligence methods // Journal of Mining Institute. 2022. Vol. 253. P. 23—32.Zakharov L.А., Martyushev D.А., Ponomareva I.N. Journal of Mining Institute, 2022, vol. 253, рр. 23–32.Elforjani M., Shanbr S. Prognosis of bearing acoustic emission signals using supervised machine learning // IEEE Transactions on industrial electronics. 2018. Vol. 65, N 7. P. 5864—5871.Elforjani M., Shanbr S. IEEE Transactions on industrial electronics, 2018, no. 7(65), pp. 5864–5871.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.