Correlazione dei Picchi di AE con le Deformazioni dei Granelli di Sabbia
Nei nostri esperimenti abbiamo acquisito i dati di AE (Emissione Acustica) usando un registratore dati portatile Genesis HighSpeed della HBM. Questa società fornisce soluzioni per applicazioni di prova e misura quali i sensori, i trasduttori, gli estensimetri, gli amplificatori, i registratori dati ed i sistemi di acquisizione dati (DAQ), oltre al software per l'analisi della durevolezza strutturale.
In primo luogo abbiamo versato la sabbia in un cilindro cavo e posizionato ai bordi del materiale un sensore di emissione acustica (dispositivi piezoelettrico che trasforma l'onda di pressione in un segnale elettrico). Il sensore di AE fu collegato ad un amplificatore di carica la cui tensione di uscita a sua volta collegata al Genesis.
Per replicare le forze dell'esplosione usammo una barra cilindrica per applicare la compressione alla sabbia. La pressione applicata causa la deformazione dei granelli di sabbia fino all'effettiva frattura di alcuni granelli. Gli eventi di AE risultanti hanno dimensioni che vanno dai sub-micron ai mm e generavano segnali con frequenza nel campo da 10 kHz a parecchi MHz.
Inoltre, per ottenere dati AE aggiuntivi, abbiamo compresso anche la parte esterna del cilindro ed usato un estensimetro collegato al registratore dati per misurare la deformazione laterale. Il collegamento dell'estensimetro al Genesis fu effettuato mediante un ponte di Wheatstone alimentato a 10 V=. Il segnale fu innalzato da un amplificatore di misura. La tensione proveniente dall'amplificatore fu ulteriormente convertita dal Genesis tramite un altro circuito. Perfino con la rapida cadenza di campionamento di 10 MS/s le letture del registratore dati erano accurate e ad alta risoluzione. Anche i condizionatori di segnale con amplificazione x10 integrati nel registratore hanno contribuito a garantire l'alta qualità dei dati.
Poi correlammo i picchi di AE nella frequenza mostrata dal Genesis con la deformazione dei granelli di sabbia ed il numero di granelli di sabbia che si erano fratturati. Si osservarono due comportamenti completamente differenti. I granelli di sabbia che scivolavano fra loro causavano un onda sonora a bassa frequenza e bassa ampiezza, mentre i granelli che si fratturavano causavano un onda sonora ad alta frequenza e alta ampiezza.