БЛОК ОБРАБОТКИ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК B06B1/06 

Изобретение относится к области акустики и может быть использовано в области технической диагностики при приеме акустоэмиссионных сигналов с поверхности объекта.

Известно устройство [1] содержащее блок, в составе которого имеется акустический преобразователь.

Недостатками известного устройства являются следующие:
выполнение первичного преобразователя акустических сигналов в электрические и усилителя не в едином корпусе,
отсутствие возможности анализа сигнала, возможность возникновения паразитных акустических резонансов.

Прототипом изобретения является блок обработки акустических сигналов [2] содержащий приемный акустический преобразователь, аналоговый усилитель и процессор обработки сигналов.

Недостатками этого устройства являются низкое отношение сигнал-шум, низкая помехозащищенность, отсутствие анализа параметров сигналов, невозможность проведения тарировки преобразователя акустических сигналов в электрические, наличие искажений преобразования.

Техническим результатом от использования изобретения является устранение указанных выше недостатков.

Данный результат достигается за счет того, что в блок обработки акустических сигналов введены калибровочный электроакустический преобразователь, поглощающая масса, квантователь по уровню и времени, виброгасящая жидкость, а все элементы блока обработки акустических сигналов установлены в одном корпусе, состоящем из двух герметично изолированных друг от друга частей, причем аналоговый усилитель, квантователь по уровню и времени и процессор обработки сигналов электрически последовательно связаны между собой и расположены в одной из частей корпуса, а в другой части корпуса размещены поглощающая масса, одна сторона которой контактирует с тыльной поверхностью приемного акустоэлектрического преобразователя, а другие окружены виброгасящей жидкостью, и калибровочный электроакустический преобразователь, установленный на поглощающей массе с возможностью акустического контакта через нее с приемным акустоэлектрическим преобразователем, при этом выход приемного акустоэлектрического преобразователя связан с входом аналогового усилителя.

Несущая конструкция корпуса выполнена из диэлектрического материала и заключена в экранирующий металлический кожух.

На фиг. 1 изобраажен блок обработки акустических сигналов в продольном разрезе; на фиг. 2 блок обработки акустических сигналов, вид снизу; на фиг. 3 акустоэлектрический преобразователь, детализация фиг. 1.

Блок обработки акустических сигналов состоит из блока первичного преобразователя, платы усилителя 18, платы процессора обработки сигналов 19, диэлектрических корпусов 15 и 11, кожуха 10, кольца 16, чашки 9, герметизирующего кольца 14, винтов 16, системы магнитов 20, диэлектрический подложки 8, герметизатора 17.

Блок первичного преобразователя акустических сигналов состоит из наконечника 1, мембранной коробки 2, поглощающей массы 3, калибровочного элемента 4 и виброгасящей жидкости 5.

Пьезокерамический диск акустического преобразователя 6 помещен в электростатический экран из мембранный коробки 2, развязанной с диском диэлектрическими подложками 7. Мембранная коробка 2 жестко соединена с наконечником 1 и поглощающей массой 3. Масса 3 погружена в виброгасящую жидкость 5 и подпружинена с целью обеспечения надежного контакта наконечника 1 с исследуемой поверхностью. Снизу к наконечнику прикреплена гибкая диэлектрическая подложка 8, герметизирующая объем, в котором находятся поглощающая масса и мембранная коробка.

На поглощающей массе 3 установлен калибровочный пьезоэлемент 4, формирующий широкополосное воздействие на блок первичного преобразователя. Между поверхностью исследуемого объекта и наконечником 1 имеется контактный слой.

Платы с усилителем 18 и процессором обработки сигналов 19 заключены в электростатический экран из чашки 9 и кожуха 10 и закреплены в корпусе из диэлектрика 11 друг над другом. В результате применения такой схемы компоновки удается значительно уменьшить габаритные размеры блока. Свободный объем между платами заполнен герметиком 12.

Вход усилителя соединен с пьезокерамическим преобразователем, экранированным кабелем 13, проходящим через герметизированное отверстие в чашке 9.

Для надежной фиксации блока на исследуемых ферромагнитных объектах блок снабжен системой магнитов 20, фиксируемых ограничителем 14, являющимся одновременно герметизирующим кольцом; для снижения акустической связи датчика с объектом через магниты рабочие плоскости магнитов акустически изолированы гибкой диэлектрической подложкой 8.

Магниты, а также система "наконечник 1 мембранная коробка 2 - поглощающая масса 3 виброгасящая жидкость 5" помещены в диэлектрический корпус 15, опрессованный кольцом 16, прижимающим также края гибкой диэлектрической подложки 8.

Кожух 10 вместе с корпусом 11, чашкой 9 и подвесом 14 стягивается с помощью винтов 16 с корпусом 15.

Данные с процессора обработки сигналов поступают на внешние устройства по интерфейсу, линии которого, а также шины питания выведены из корпуса блока через герметизатор 17.

Блок обработки акустических сигналов работает следующим образом.

Акустический импульс, распространяясь в среде, на которой установлен блок, поступает на наконечник 1, далее, проходя через нижнюю подложку 7, возбуждает пьезопреобразователь 6. После этого акустический сигнал, проходя через верхнюю подложку 7, распространяется в поглощающую массу 3 и далее в поглощающую жидкость 5. В результате такого распространения не возникают резонансные явления в блоке первичного преобразователя.

Калибровка акустической системы блока обработки акустических сигналов в целом осуществляется с помощью акустического импульса, формируемого калибровочным элементом 4. Данное построение калибровочной системы отличает то, что за счет наличия поглощающей жидкости 5 отражения от границ разделов сред не происходит, в результате чего отсутствуют резонансные явления.

Преобразованный электрический сигнал по экранированному кабелю 13 поступает на аналоговый усилитель, расположенный на плате 18, далее на квантователь по уровню и времени и процессор обработки сигналов, расположенные на плате 19.

Использование: прием акустоэмиссионных сигналов с поверхности объекта. Сущность изобретения: блок обработки содержит приемный акустоэлектрический преобразователь, аналоговый усилитель, процессор обработки сигналов, калибровочный электроакустический преобразователь, поглощающую массу, квантователь по уровню и времени, виброгасящую жидкость. Все элементы блока обработки установлены в одном корпусе, состоящем из двух герметично изолированных друг от друга частей. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Блок обработки акустических сигналов, содержащий приемный акустоэлектрический преобразователь, аналоговый усилитель и процессор обработки сигналов, отличающийся тем, что в него введены калибровочный электроакустический преобразователь, поглощающая масса, квантователь по уровню и времени, виброгасящая жидкость, а все элементы блока обработки акустических сигналов установлены в одном корпусе, состоящем из двух герметично изолированных друг от друга частей, причем аналоговый усилитель, квантователь по уровню и времени и процессор обработки сигналов электрически последовательно связаны между собой и расположены в одной из частей корпуса, а в другой части корпуса размещены поглощающая масса, одна сторона которой контактирует с тыльной поверхностью приемного акустоэлектрического преобразователя, а другие окружены виброгасящей жидкостью, и калибровочный электроакустический преобразователь, установленный на поглощающей массе с возможностью акустического контакта через нее с приемным акустоэлектрическим преобразователем, при этом выход приемного акустоэлектрического преобразователя связан с входом аналогового усилителя. 2. Блок по п.1, отличающийся тем, что основные несущие конструкции корпуса выполнены из диэлектрического материала и заключены в экранирующий металлический кожух.