Corrélation entre transitoires EA et déformations des grains
Dans nos expériences, nous avons acquis les données EA à l'aide du système de mesure Genesis HighSpeed de HBM Inc. La société propose de nombreuses solutions dans le domaine des essais et de la mesure, à savoir des capteurs, des jauges de contrainte, des amplificateurs, des enregistreurs de signaux et des systèmes d’acquisition de données (DAQ), mais aussi des logiciels de mesure pour les analyses structurelles et de durabilité.
Tout d’abord, nous avons placé le sable dans un cylindre creux et positionné un capteur d'émission acoustique (un dispositif piézoélectrique qui transforme l’onde en un signal électrique) en périphérie du matériau. Le capteur EA a été raccordé à un amplificateur de charge, qui délivrait une tension de sortie vers le Genesis HighSpeed.
Pour reproduire les forces d’un souffle, nous avons utilisé une tige cylindrique pour pousser le sable et appliquer la compression. La pression appliquée a déformé les grains de sable jusqu'à ce que quelques grains soient réellement altérés. La manifestation d’EA qui était des particules submicroniques, provoque des signaux avec des fréquences se situant dans la gamme de 10 kHz à plusieurs MHz.
Nous avons également comprimé l'extérieur du cylindre et nous avons utilisé une jauge de contrainte raccordée à l’enregistreur pour mesurer la déformation latérale en tant que données complémentaires des EA. Nous avons câblé la jauge de contrainte en pont de Wheatstone sur le Genesis et nous l’avons alimenté en 10V. Le signal a été amplifié par un amplificateur de signal. La tension de l'amplificateur de signal a été convertie par le Genesis vie un autre circuit. Même avec un taux d’échantillonnage très élevé de 10 Méch/s, les mesures sur l’enregistreur était précises et d'une grande résolution. Les 10 amplificateurs-conditionneurs de signaux constituant l’enregistreur ont également aidé à obtenir des données de qualité.
Ensuite, nous avons corrélé les transitoires EA transmises par le Genesis avec la déformation des grains de sable et le nombre de grains de sable qui ont été détériorés. Les événements démontrés avaient deux signatures entièrement différentes. Les grains de sable glissant les uns contre les autres ont généré une onde basse fréquence et un bruit de faible amplitude alors que la rupture des grains occasionnait une onde haute fréquence et une onde acoustique d'amplitude élevée.