СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ ДАТЧИКОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ Российский патент 2020 года по МПК G01N29/30 G01N29/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение в целом относится к датчикам акустической эмиссии и, более конкретно, к способам и устройствам для тестирования датчиков акустической эмиссии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Датчики акустической эмиссии применяются в различных отраслях промышленности для контроля состояния эксплуатационной годности устройства (например, клапана или другого устройства управления технологическим процессом), к которому подключен датчик акустической эмиссии. Чтобы гарантировать, что результаты измерения, полученные от датчика акустической эмиссии, точны и/или надежны, в такого рода применениях важно знать, работает ли датчик акустической эмиссии должным образом и связан ли он акустически с контролируемым устройством. Один известный способ тестирования функциональности датчика акустической эмиссии, называемый тестом разлома карандашного грифеля, включает в себя оператора или техника, который разламывает грифель из механического карандаша вблизи с датчиком акустической эмиссии. Другой известный тест включает в себя использование пьезоэлектрических датчиков в режиме взаимного воздействия (т.е. использование пьезоэлектрических датчиков в качестве излучателей импульсов, а не приемников). Однако эти известные тесты не соответствуют требованиям воспроизводимости и/или практической реализации, необходимым для правильной оценки датчика акустической эмиссии, и могут привести к тому, что оператор или техник неправильно оценит функциональность датчика акустической эмиссии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0003] Типовое устройство включает в себя: устройство управления технологическим процессом; датчик акустической эмиссии, связанный с устройством управления технологическим процессом, при этом датчик акустической эмиссии обнаруживает состояние эксплуатационной годности устройства управления технологическим процессом; и пьезоэлектрический эталонный генератор частоты, акустически связанный с датчиком акустической эмиссии для тестирования состояния эксплуатационной годности датчика акустической эмиссии.

[0004] Типовой способ включает в себя подачу электрического сигнала на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты, чтобы заставить пьезоэлектрическую эталонный генератор частоты создавать акустический сигнал, измерение, с использованием датчика акустической эмиссии, акустического сигнала, и сравнение измеренного акустического сигнала с данными, представляющими эталонный акустический сигнал для определения отклонения между измеренным акустическим сигналом и эталонным акустическим сигналом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0005] Фиг. 1 представляет собой схему типового устройства, которое может быть реализовано для тестирования состояния эксплуатационной годности датчика акустической эмиссии.

[0006] Фиг. 2 изображает типовую блок-схему, представляющую способ, который может использоваться для реализации описанного в данном документе типового устройства.

[0007] Фиг. 3 представляет собой схему процессорной платформы для выполнения команд для реализации способа, представленного на Фиг. 2 и/или типового устройства, описанных в данном документе.

[0008] Фигуры представлены не в реальном масштабе. Там, где это возможно, одни и те же ссылочные номера будут использоваться по всему графическому материалу (графическим материалам) и сопроводительному письменному описанию для обозначения тех же или подобных частей.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0009] Устройство и способы, описанные в данном документе, могут быть использованы в системе управления технологическим процессом для тестирования состояния эксплуатационной годности датчика акустической эмиссии, связанного с устройством управления технологическим процессом в пределах системы управления технологическим процессом. Более конкретно, устройство и способы, описанные в данном документе, включают в себя пьезоэлектрический эталонный генератор частоты, связанный с устройством управления технологическим процессом, примыкающий к датчику акустической эмиссии. Пьезоэлектрический эталонный генератор частоты работает, чтобы излучать акустический сигнал для тестирования функциональности датчика акустической эмиссии посредством контроллера, который сравнивает измеренный акустический сигнал с эталонным акустическим сигналом (например, акустический сигнал, представляющий известное хорошее состояние эксплуатационной годности акустического датчика эмиссии). Таким образом, описанные устройство и способы могут использоваться для тестирования датчика акустической эмиссии, чтобы определить состояние эксплуатационной годности датчика акустической эмиссии. Например, описанные способы и устройство могут использоваться, чтобы определить, функционирует ли датчик акустической эмиссии и связан ли он акустически надлежащим образом с устройством управления технологическим процессом. Кроме того, описанные способы и устройство могут указывать, функционируют ли надлежащим образом оставшаяся часть акустической измерительной цепи (например, система сбора данных, пьезоэлектрический эталонный генератор частоты, кабели и/или другие устройства, и системы передачи данных и т.д.).

[0010] В некоторых примерах датчик акустической эмиссии контролирует состояние эксплуатационной годности устройства управления технологическим процессом путем измерения акустической эмиссии от устройства управления технологическим процессом. В частности, пьезоэлектрический эталонный генератор частоты может быть акустически связан вблизи с датчиком акустической эмиссии таким образом, что датчик акустической эмиссии может измерять акустический сигнал, выводимый пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты. Например, соединение пьезоэлектрического эталонного генератора частоты с устройством управления технологическим процессом вблизи с датчиком акустической эмиссии создает акустический путь между пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты и датчиком акустической эмиссии. В некоторых таких примерах контроллер или рабочая станция оператора определяет состояние эксплуатационной годности датчика акустической эмиссии путем сравнения акустического сигнала, измеренного датчиком акустической эмиссии, с эталонным акустическим сигналом. Если измеренный акустический сигнал находится в пределах диапазона пороговых значений эталонного акустического сигнала, датчик акустической эмиссии находится в рабочем состоянии и правильно акустически соединен с устройством управления технологическим процессом. В качестве альтернативы, если измеренный акустический датчик не находится в пределах диапазона пороговых значений эталонного акустического сигнала (т.е. в измеренном акустическом сигнале произошло изменение), датчик акустической эмиссии либо неправильно подключен к устройству управления технологическим процессом, либо иным образом не работает должным образом. В таких примерах оператору может быть отправлено предупреждение (например, через рабочую станцию оператора), чтобы указать, что датчик акустической эмиссии не работает или не работает должным образом.

[0011] Фиг. 1 представляет собой схему типового устройства 100, которое может быть реализовано для тестирования состояния эксплуатационной годности датчика акустической эмиссии 102. Датчик 102 акустической эмиссии может представлять собой, например, коммерчески доступный датчик 102 акустической эмиссии (например, датчик акустической эмиссии Vallen Systeme). В некоторых примерах датчик 102 акустической эмиссии включает в себя корпус 104 и пьезоэлектрический элемент 106, расположенный в и/или по меньшей мере частично окруженный корпусом 104. Датчик 102 акустической эмиссии измеряет акустические сигналы и передает измеренные акустические сигналы с использованием аналогового интерфейса обмена информацией. Пьезоэлектрический элемент 106 может функционировать для обнаружения механического движения, возникающего в результате акустического сигнала. Например, пьезоэлектрический элемент 106 датчика 102 акустической эмиссии, который может быть соединен с клапаном или с трубой, предназначен для обнаружения утечек в клапане или в трубе. Типовой датчик 102 акустической эмиссии также включает в себя износостойкую пластину 108, соединенную с корпусом 104. Износостойкая пластина 108 по меньшей мере частично окружена корпусом 104 и защищает (например, предотвращает повреждение) пьезоэлектрического элемента 106. В некоторых примерах другие компоненты (например, электрод, демпфирующий материал и т.д.) также могут быть расположены в пределах корпуса 104.

[0012] Типовое устройство 100 включает в себя типовое устройство 110 управления технологическим процессом, которое может представлять собой клапан, трубу или любое другое устройство управления технологическим процессом. Датчик 102 акустической эмиссии соединен с поверхностью 111 устройства 110 управления технологическим процессом и работает для обнаружения утечек в устройстве 110 управления технологическим процессом (например, в клапане или в трубе), контроля целостности конструкции устройства 110 управления технологическим процессом, и обнаружения любых других событий и/или состояний эксплуатационной годности, связанных с устройством 110 управления технологическим процессом. Датчик 102 акустической эмиссии соединен с поверхностью 111 через износостойкую пластину 108. Для способствования акустической связи датчик 102 акустической эмиссии может быть соединен с поверхностью 111 устройства 110 управления технологическим процессом с использованием связующего вещества или слоя 112, такого как, например, жидкость, гель или любое другое подходящее связующее вещество, действующее так, чтобы акустически соединить датчик 102 акустической эмиссии с поверхностью 111 устройства 110 управления технологическим процессом. Использование жидкости или геля в качестве соединительного слоя 112 улучшает акустическую связь датчика 102 акустической эмиссии с устройством 110 управления технологическим процессом за счет уменьшения количества воздушных зазоров, которые в противном случае могли бы возникать между износостойкой пластиной 108 и поверхностью 111 устройства 110 управления технологическим процессом. В качестве альтернативы, связующее вещество или слой 112 может включать в себя клей или комбинацию с частичным клеевым наполнителем, что способно обеспечивать стабильную акустическую связь для длительного срока эксплуатации.

[0013] В проиллюстрированном примере устройства 100 пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 соединен с устройством 110 управления технологическим процессом. Пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 может представлять собой кварцевый эталонный генератор частоты (например, кварцевый резонатор) с коэффициентом высокого качества (Q). В описываемом в данном документе типовом устройстве 100 пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 соединен с поверхностью 111 устройства 110 управления технологическим процессом вблизи с датчиком 102 акустической эмиссии. В некоторых примерах пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 соединен с устройством 110 управления технологическим процессом посредством другого соединительного вещества или слоя 115 (например, жидкости или геля), аналогичного соединительному веществу или слою 112, используемому для соединения датчика 102 акустической эмиссии с устройством 110 управления технологическим процессом. Соединение пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114 с поверхностью 111 устройства 110 управления технологическим процессом вблизи с датчиком 102 акустической эмиссии создает акустический путь между пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114 и датчиком 102 акустической эмиссии. Например, акустический сигнал, выводимый пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114 может легко распространяться к датчику 102 акустической эмиссии через поверхность 111 устройства 110 управления технологическим процессом. В некоторых примерах тип связующего вещества или слоя 112, 115, используемого для соединения датчика 102 акустической эмиссии и/или пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114 с поверхностью 111 устройства 110 управления технологическим процессом влияет на качество акустического пути. В качестве альтернативы датчик 102 акустической эмиссии и/или пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 могут быть соединены с устройством 110 управления технологическим процессом без соединительного вещества или слоя 112, 115, используя, например, механический крепежный элемент, магнитное соединение и т.д.

[0014] Проиллюстрированное типовое устройство 100 также включает в себя типовой контроллер 116. Контроллер 116 функционально соединен с пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114, чтобы подавать электрический сигнал (например, сигнал напряжения) на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114. Для получения конкретного акустического выходного сигнала на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 подается (например, передается) электрический сигнал (например, сигнал напряжения). Электрический сигнал заставляет пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 создавать акустический сигнал, обнаруживаемый датчиком 102 акустической эмиссии. В таких примерах датчик 102 акустической эмиссии измеряет акустический сигнал, выводимый пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114. Датчик 102 акустической эмиссии может передавать измеренный акустический сигнал в контроллер 116 и/или второй контроллер (например, систему сбора данных). Типовой контроллер 116 и/или второй контроллер могут функционировать для хранения данных (например, измеренных акустических сигналов). Дополнительно или в качестве альтернативы данные могут храниться на сетевом устройстве хранения для облегчения удаленного доступа. В некоторых примерах электрический сигнал (например, сигнал входного напряжения, отправленный на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114), может изменяться для создания различных соответствующих акустических сигналов (например, выходных акустических сигналов от пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114). Ожидаемый акустический сигнал, выводимый пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114, определяется на основе электрического сигнала, подаваемого на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114. Например, данные, связывающие электрические сигналы с акустическими сигналами, выводимыми пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114, сохраняются в базе данных. В некоторых примерах данные организованы в виде таблицы, диаграммы, графика и т.д. Данные могут включать в себя акустические эталонные сигналы, соответствующие электрическим сигналам и/или ожидаемым акустическим сигналам, выводимым пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114. Кроме того, данные могут быть доступны удаленно с рабочей станции оператора, такой как, например, типовая рабочая станция 118 оператора, описанная ниже.

[0015] Электрические сигналы могут передаваться на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 посредством любого подходящего проводного или беспроводного соединения. В некоторых примерах электрический сигнал (например, электрический входной сигнал) предоставляется по тому же соединению, которое используется для подключения датчика 102 акустической эмиссии к базе данных (например, к системе протоколирования данных). В качестве альтернативы, вместо этого может быть реализовано любое другое подходящее средство для передачи электрического сигнала к пьезоэлектрическому эталонному генератору частоты 114. В некоторых примерах контроллер 116 также соединен с возможностью передачи информации с устройством 110 управления технологическим процессом посредством любого подходящего проводного или беспроводного соединения.

[0016] В некоторых примерах типовое устройство 100 включает в себя рабочую станцию 118 оператора. Рабочая станция 118 оператора может быть функционально соединена с контроллером 116 и/или с датчиком 102 акустической эмиссии. В некоторых примерах рабочая станция 118 оператора обменивается информацией с контроллером 116, датчиком 102 акустической эмиссии и/или любыми другими контроллерами или системами сбора данных по протоколу проводной или беспроводной связи. Например, рабочая станция 118 оператора может быть удаленно расположена (например, находиться в другом месторасположении, расположенном на расстоянии, исчисляемым в километрах) от контроллера 116, датчика 102 акустической эмиссии и/или любых других контроллеров, и может осуществлять обмен информацией по беспроводному протоколу для доступа к данным, запускать проверку датчика 102 акустических излучений и/или проведение диагностических тестов, если в пределах системы обнаружены какие-либо несоответствия. Типовой датчик 102 акустической эмиссии может передавать данные в отношении измеренного акустического сигнала с использованием аналогового сигнала. В качестве альтернативы может быть использована любая другая подходящая форма проводного или беспроводного обмена информацией (например, аналоговый или цифровой). Электрический сигнал, подаваемый на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114, может быть назначен оператором посредством рабочей станции 118 оператора и/или контроллера 116. Например, оператор может обозначать величину и/или частоту напряжения электрического сигнала, отправленного на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114. Кроме того, оператор может назначить время отправки электрического сигнала на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114.

[0017] В некоторых примерах оператор назначает моменты времени, в которые электрический сигнал отправляется на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 через рабочую станцию 118 оператора путем определения графика тестирования. В качестве альтернативы, оператор может вручную отправить электрический сигнал на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 (например, отправить электрический сигнал по требованию) через рабочую станцию 118 оператора и/или контроллер 116, когда должен быть протестирован датчик 102 акустической эмиссии. Оператор может использовать рабочую станцию 118 оператора для создания графика тестирования, которому должен следовать контроллер 116. В некоторых примерах график испытаний указывает конкретный момент времени каждый день, когда контроллер 116 должен посылать электрический сигнал на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114. Таким образом, электрический сигнал передается на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 в назначенный момент (моменты) времени (например, запланированный момент (моменты) времени) без дополнительного входного воздействия со стороны оператора. В некоторых примерах график показывает, что тестирование датчика 102 акустической эмиссии выполняется на еженедельной, ежемесячной или ежегодной основе. Тестирование и/или измерение акустического сигнала, принимаемого датчиком акустической эмиссии, также могут быть вызваны событием в системе управления технологическим процессом, таким как, например, закрытие клапана. Передача электрического сигнала на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 может включать в себя передачу электрических импульсов в течение периода времени, указанного оператором. В качестве альтернативы, оператор приказывает контроллеру 116 непрерывно подавать электрический сигнал на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114. В таких примерах оператор может назначить время остановки или подавать электрический сигнал на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 (например, непрерывно) до тех пор, пока оператор не даст команду контроллеру 116 остановиться.

[0018] Акустический сигнал, измеренный датчиком 102 акустической эмиссии (например, измеренный акустический сигнал), сравнивается с данными, представляющими эталонный акустический сигнал. Данные, представляющие эталонный акустический сигнал, могут быть сохранены, например, в таблице, диаграмме или графике, которые показывает ожидаемый акустический сигнал, выводимый пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114 для каждого возможного электрического сигнала, отправленного на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114. В некоторых примерах эталонный акустический сигнал представляет собой предыдущий сигнал (например, начальный сигнал, исходный сигнал), который был выведен пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114 и измерен датчиком 102 акустической эмиссии. В качестве альтернативы, эталонный акустический сигнал может быть эквивалентен акустическому сигналу, выводимому пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114. Отклонение между измеренным акустическим сигналом и эталонным акустическим сигналом определяется на основе сравнения между измеренным акустическим сигналом и данными, представляющими эталонный акустический сигнал. В некоторых примерах отклонение определяется путем сравнения значений амплитуд эталонного сигнала и измеренного акустического сигнала. Отклонение может быть представлено как числовое значение, эквивалентное разнице между двумя амплитудами, или как процентная разница между измеренным акустическим сигналом и эталонным акустическим сигналом.

[0019] Функциональность или состояние эксплуатационной годности датчика 102 акустической эмиссии может быть определено или оценено на основе отклонения между измеренным акустическим сигналом и эталонным акустическим сигналом. Отклонение между измеренным акустическим сигналом и эталонным акустическим сигналом может указывать на точность измерений датчика 102 акустической эмиссии и/или функциональность датчика 102 акустической эмиссии. Например, если отклонение между измеренным акустическим сигналом и эталонным акустическим сигналом превышает пороговое значение, датчик 102 акустической эмиссии может нуждаться в обслуживании, ремонте или замене. Датчик 102 акустической эмиссии может быть обозначен как не функционирующий, если разница между измеренным акустическим сигналом и эталонным акустическим сигналом превышает определенный процент (например, 5%). Через рабочую станцию 118 оператора могут отображаться предупреждение или сигнал сигнализации, указывающие, что датчик 102 акустической эмиссии неисправен. Если разница между измеренным акустическим сигналом и эталонным акустическим сигналом ниже порогового значения, датчик 102 акустической эмиссии может рассматриваться как такой, который функционирует надлежащим образом и не требует ремонта или замены. Рабочей станции 118 оператора может быть передано соответствующее сообщение, указывающее состояние эксплуатационной годности датчика 102 акустической эмиссии.

[0020] В некоторых примерах данные акустического сигнала, измеренные датчиком 102 акустической эмиссии, фильтруются для улучшения обнаружения акустического сигнала с помощью датчика 102 акустической эмиссии. Типовая технология фильтрации использует коэффициент высокого качества (Q) и узкую полосу, типичную для пьезоэлектрических эталонных генераторов частоты, чтобы легко отфильтровать акустический сигнал от пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114 от фоновых акустических сигналов и/или колебаний. Например, поскольку пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 имеет высокий коэффициент Q и узкую полосу, амплитуда измеренной частоты велика по отношению к фоновому шуму, и пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 работает в узкой полосе (например, диапазоне) частот. Таким образом, из-за высокой амплитуды и узкой полосы частот сигнал от пьезоэлектрической эталонного генератора частоты легко распознается фильтром. В некоторых примерах для определения того, насколько хорошо датчик 102 акустической эмиссии и/или пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 акустически связаны с устройством 110 управления технологическим процессом используется коэффициент качества. Коэффициент качества представляет собой отношение энергии, хранящейся в пределах пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114 как механическая вибрация, к энергии, рассеиваемой пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114, что указывает на величину демпфирования пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114. Например, пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 с высоким коэффициентом Q имеет низкое демпфирование и более низкую долю потери энергии. Коэффициентом Q может указывать на качество акустической связи между устройством управления технологическим процессом и пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114 и/или датчиком 102 акустической эмиссии. Например, если коэффициент Q смещается от низкого коэффициента Q к высокому коэффициенту Q, связь между устройством управления технологическим процессом и пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114 и/или датчиком 102 акустической эмиссии может считаться плохой.

[0021] В некоторых примерах акустический сигнал, создаваемый пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114, увеличивается путем частичного или полного погружения пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114 в текучую среду. Например, корпус пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114, содержащего кристалл кварца, заполнен текучей средой для изменения характеристик кристалла кварца. Для увеличения акустического сигнала, выводимого пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114, вязкость жидкости может быть выбрана так, что датчик 102 акустической эмиссии может обнаруживать акустический сигнал. В качестве альтернативы, вязкость жидкости определяется на основе константы соединения пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114 (например, константы упругости, связанной с соединением между зубцами пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114) и/или эффективности генерации акустической волны (например, генерация волны с минимальной диссипацией акустических сигналов от пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114 из-за прямого нагрева или нераспространяющейся вибрации). Например, вязкость жидкости выбирается так, чтобы максимизировать эффективность генерации акустической волны (например, фактически передаваемую энергию на датчик 102 акустической эмиссии). Вязкость выбранной текучей среды может быть любой подходящей вязкостью, чтобы максимизировать эффективность генерации акустической волны. В некоторых примерах неэффективные акустические волны являются результатом потери энергии (например, потери тепловой энергии, нераспространяющейся вибрации) от пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114. Для оценки количества акустической энергии, движущейся к датчику 102 акустической эмиссии от пьезоэлектрической эталонного генератора частоты 114, может быть определена эффективность генерации акустической волны.

[0022] Хотя типовой способ реализации типового устройства 100 проиллюстрирован на Фиг. 1, один или несколько элементов, процессов и/или устройств, проиллюстрированных на Фиг. 1, могут быть объединены, разделены, переустроены, пропущены, исключены и/или реализованы любым другим способом.  Кроме того, типовой датчик 102 акустической эмиссии, типовой пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114, типовой контроллер 116 и типовая рабочая станция 118 оператора могут быть реализованы с помощью аппаратного обеспечения, программного обеспечения, встроенного программного обеспечения и/или любой комбинации аппаратного обеспечения, программного обеспечения и/или встроенного программного обеспечения.  Таким образом, например, любой из: типовой датчик 102 акустической эмиссии, типовой пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114, типовой контроллер 116 и типовая рабочая станция 118 оператора могут быть реализованы: одной или несколькими аналоговой или цифровой схемой (схемами), логическими схемами, программируемым процессором (процессорами), специализированной интегральной схемой (схемами) (СИС), программируемым логическим устройством (устройствами) (ПЛУ) и/или программируемой логической интегральной схемой (схемами) (ПЛИС).  При чтении любого из пунктов формулы изобретения в отношении устройства или системы согласно этого патента для того, чтобы охватить исключительно реализацию программного обеспечения и/или встроенного программного обеспечения, по меньшей мере один из: типовой датчик 102 акустической эмиссии, типовой пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114, типовой контроллер 116 и типовой оператор рабочая станция 118 ̶ четко определен таким образом, чтобы включить в себя материальное считываемое компьютером устройство хранения данных или диск для хранения данных, такое как: запоминающее устройство, цифровой универсальный диск (DVD), компакт-диск (CD) диск Blu-ray и т. д., хранящее программное обеспечение и/или встроенное программное обеспечение.  Кроме того, типовое устройство 100, показанное на Фиг. 1, может включать в себя один или несколько элементов, процессов и/или устройств в дополнение к показанным на Фиг. 1 или вместо тех, которые показаны на Фиг. 1, и/или может включать в себя более одного из любых или всех проиллюстрированных элементов, процессов и устройств.

[0023] Блок-схема, представляющая типовой способ реализации устройства 100, показанного на Фиг. 1, представлена на Фиг. 2. В этом примере способ может быть реализован с использованием считываемых машиной команд, которые содержат программу для выполнения процессором, таким как процессор 312, показанный на примере процессорной платформы 300, объясненной ниже в связи с Фиг. 3. Программа может быть воплощена в программном обеспечении, хранящемся на материальном считываемом компьютером носителе данных, таком как: CD-ROM, гибкий диск, жесткий диск, цифровой универсальный диск (DVD), диск Blu-ray или запоминающее устройство, связанным с процессором 312; но вся программа и/или ее части могут альтернативно выполняться устройством, отличным от процессора 312 и/или воплощаться во встроенном программном обеспечении или выделенном аппаратном обеспечении. Кроме того, хотя типовая программа описана со ссылкой на блок-схему, проиллюстрированную на Фиг. 3, в качестве альтернативы могут использоваться многие другие способы реализации типового устройства 100. Например, порядок выполнения блоков может быть изменен и/или некоторые из описанных блоков могут быть изменены, исключены или объединены.

[0024] Как упоминалось выше, типовой способ, показанный на Фиг. 2, может быть реализован с использованием запрограммированных команд (например, считываемых компьютером и/или машиной команд), хранящихся на материальном считываемом компьютером носителе данных, таком как жесткий диск, флэш-память, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), компакт-диск (CD), цифровой универсальный диск (DVD), кэш, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и/или любое другое запоминающее устройство или диск для хранения данных, в которых информация хранится с любой продолжительностью (например, в течение длительных периодов времени, постоянно, в течение недолгих отдельных случаев, в течение временной буферизации и/или в течение кэширования информации).  Как используется в данном документе, термин материальный считываемый компьютером носитель данных четко определен, чтобы включать в себя любой тип считываемого компьютером устройства хранения данных и/или диска для хранения данных и не допускать распространение сигналов и среды передачи данных. Используемые в данном документе термины «материальный считываемый компьютером носитель данных» и «материальный считываемый машиной носитель данных» используются взаимозаменяемо. Дополнительно или в качестве альтернативы, типовой способ, показанный на Фиг. 2, может быть реализован с использованием запрограммированных команд (например, считываемых компьютером и/или машиной команд), хранящихся на долговременном считываемом компьютером и/или машиной носителе данных, таком как жесткий диск, флэш-память, постоянное запоминающее устройство, компакт-диск, цифровой универсальный диск, кэш, оперативное запоминающее устройство и/или любое другое запоминающее устройство или диск для хранения данных, в которых информация хранится с любой продолжительностью (например, в течение длительных периодов времени, постоянно, в течение недолгих отдельных случаев, в течение временной буферизации и/или в течение кэширования информации).  Как используется в данном документе, термин долговременный считываемый компьютером носитель данных четко определен, чтобы включать в себя любой тип считываемого компьютером устройства хранения данных и/или диска для хранения данных и не допускать распространение сигналов и среды передачи данных. Используемый в данном документе термин «по меньшей мере», при использовании в качестве переходного термина в преамбуле пункта формулы изобретения, является открытым, таким же образом, как и термин «содержащий» является открытым.

[0025] Типовой способ 200, показанный на Фиг. 2, начинается, когда от контроллера 116 и/или рабочей станции оператора для создания акустического выходного сигнала от пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114 на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты 114 передается сигнал напряжения (блок 202). Акустический выходной сигнал от пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114 измеряется с помощью датчика 102 акустической эмиссии (блок 204). Акустический сигнал, измеренный датчиком 102 акустической эмиссии, и акустический сигнал, выводимый пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты 114 сравниваются для определения отклонения между двумя акустическими сигналами (блок 206). Если отклонение акустического сигнала превышает пороговое значение (блок 208), оператору через рабочую станцию 118 оператора направляется диагностическое сообщение (например, сигнал тревоги), чтобы указать состояние эксплуатационной годности датчика 102 акустической эмиссии (например, не работает должным образом) (блок 210). Если отклонение не превышает пороговое значение (блок 208), на рабочую станцию оператора может быть отправлено сообщение, которое указывает на то, что датчик 102 акустической эмиссии функционирует должным образом (блок 212). Затем контроллер 116 определяет, следует ли повторять тест, на основе входного воздействия от оператора и/или графика тестирования (этап 214). Если тест повторяется, управление возвращается к блоку 202.

[0026] Фиг. 3 представляет собой блок-схему типовой процессорной платформы 300, способной исполнять команды для реализации способа, представленного на Фиг. 2 и устройства 100, представленного на Фиг. 1. Процессорной платформой 300 может быть, например: сервер, персональный компьютер, мобильное устройство (например, мобильный телефон, смартфон, планшет, такой как iPad^TM), карманный персональный компьютер (КПК), интернет-устройство, проигрыватель DVD, проигрыватель компакт-дисков, цифровой видеомагнитофон, проигрыватель Blu-ray, игровая консоль, персональный видеомагнитофон, телевизионная приставка или вычислительное устройство любого другого типа.

[0027] Процессорная платформа 300 проиллюстрированного примера включает в себя процессор 312. Процессор 312 проиллюстрированного примера представляет собой аппаратное обеспечение. Например, процессор 312 может быть реализован одной или несколькими интегральными схемами, логическими схемами, микропроцессорами или контроллерами любого требуемого модельного ряда или любого производителя.

[0028] Процессор 312 проиллюстрированного примера включает в себя локальное запоминающее устройство 313 (например, кэш). С помощью шины 318 процессор 312 проиллюстрированного примера находится в режиме обмена информацией с основным запоминающим устройством, в том числе с кратковременным запоминающим устройством 314 и долговременным запоминающим устройством 316. Кратковременное запоминающее устройство 314 может быть реализовано синхронным динамическим запоминающим устройством с произвольной выборкой (SDRAM), динамическим оперативным запоминающим устройством (DRAM), динамическим оперативным запоминающим устройством RAMBUS (RDRAM) и/или любым другим оперативным запоминающим устройством. Долговременное запоминающее устройство 316 может быть реализовано флэш-памятью и/или любым другим требуемым типом запоминающего устройства. Доступ к основному запоминающему устройству 314, 316 управляется контроллером запоминающего устройства.

[0029] Процессорная платформа 300 проиллюстрированного примера также включает в себя схему 320 интерфейса. Схема 320 интерфейса может быть реализована любым стандартом интерфейса, таким как интерфейс Ethernet, универсальная последовательная шина (USB) и/или интерфейс PCI Express.

[0030] В проиллюстрированном примере одно или несколько устройств 1022 ввода соединены со схемой 320 интерфейса. Устройство (устройства) 322 ввода позволяет (позволяют) пользователю вводить данные и команды в процессор 312. Устройство (устройства) ввода может быть реализовано, например, с помощью: аудиодатчика, микрофона, камеры (фото или видео), клавиатуры, кнопки, мыши, сенсорного экрана, трекпада, трекбола, манипулятора Isopoint и/или системы распознавания голоса.

[0031] Одно или несколько устройств 324 вывода также подключены к схеме 320 интерфейса проиллюстрированного примера. Устройства 324 вывода могут быть реализованы, например, устройствами отображения (например, светоизлучающим диодом (LED), органическим светоизлучающим диодом (OLED), жидкокристаллическим дисплеем, дисплеем на электронно-лучевой трубке (CRT), сенсорным экраном, тактильным устройством вывода, светоизлучающим диодом (LED), принтером и/или динамиками). Таким образом, схема 320 интерфейса проиллюстрированного примера обычно включает в себя: плату графического драйвера, чип графического драйвера или процессор графического драйвера.

[0032] Схема 320 интерфейса проиллюстрированного примера также включает в себя устройство связи, такое как передатчик, приемник, приемопередатчик, модем и/или плату сетевого интерфейса для облегчения обмена данными с внешними машинами (например, вычислительными устройствами любого типа) с помощью сети 326 (например, Ethernet-соединение, цифровая абонентская линия (DSL), телефонную линию, коаксиальный кабель, сотовую телефонную система и т.д.).

[0033] Процессорная платформа 300 проиллюстрированного примера также включает в себя одно или несколько запоминающих устройств 328 большой емкости для хранения программного обеспечения и/или данных. Примеры таких запоминающих устройств 328 большой емкости включают в себя накопители на гибких дисках, накопители на жестких дисках, накопители на компакт-дисках, накопители на дисках Blu-ray, RAID-системы и накопители на цифровых универсальных дисках (DVD).

[0034] Запрограммированные команды 332 для реализации способа, представленного на Фиг. 2, могут быть сохранены в запоминающем устройстве 328 большой емкости, в кратковременном запоминающем устройстве 314, в долговременном запоминающем устройстве 316 и/или на съемном материальном считываемом компьютером носителе данных, таком как CD или DVD.

[0035] Из вышесказанного следует понимать, что описанные выше способы, устройство и изготовленные изделия позволяют оператору получать согласованные результаты тестирования датчика 102 акустической эмиссии с использованием испытательного устройства (например, пьезоэлектрического эталонного генератора частоты 114), которым можно управлять удаленно (например, с рабочей станции оператора 118).

[0036] Несмотря на то, что в данном документе описаны некоторые примеры способов, устройств и изделий, объем защиты данным патентом не ограничивается ими. Напротив, этот патент охватывает все способы, устройства и изделия, должным образом подпадающие под объем формулы изобретения данного патента.

Использование: для тестирования датчика акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство тестирования датчика акустической эмиссии содержит устройство управления технологическим процессом; датчик акустической эмиссии, связанный с устройством управления технологическим процессом, при этом датчик акустической эмиссии обнаруживает состояние эксплуатационной годности устройства управления технологическим процессом; и пьезоэлектрический эталонный генератор частоты, акустически связанный с датчиком акустической эмиссии для того, чтобы тестировать состояние эксплуатационной годности датчика акустической эмиссии. Технический результат: обеспечение возможности повышения воспроизводимости результатов при тестировании датчика акустической эмиссии. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство тестирования датчика акустической эмиссии, содержащее:

устройство управления технологическим процессом;

датчик акустической эмиссии, связанный с устройством управления технологическим процессом, при этом датчик акустической эмиссии обнаруживает состояние эксплуатационной годности устройства управления технологическим процессом; и

пьезоэлектрический эталонный генератор частоты, акустически связанный с датчиком акустической эмиссии для того, чтобы тестировать состояние эксплуатационной годности датчика акустической эмиссии.

2. Устройство по п. 1, дополнительно включающее в себя контроллер, функционально соединенный с пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты для того, чтобы подать электрический сигнал на пьезоэлектрической эталонный генератор частоты и заставить пьезоэлектрический эталонный генератор частоты создавать акустический сигнал, обнаруживаемый датчиком акустической эмиссии.

3. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что датчик акустической эмиссии включает в себя износостойкую пластину, соединенную с поверхностью устройства управления технологическим процессом для обеспечения акустического пути между устройством управления технологическим процессом и датчиком акустической эмиссии.

4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что износостойкая пластина соединена с поверхностью устройства управления технологическим процессом с помощью жидкости или геля.

5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что износостойкая пластина соединена с поверхностью устройства управления технологическим процессом с использованием клея или частично клейкого наполнителя.

6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что пьезоэлектрический эталонный генератор частоты соединен с поверхностью устройства управления технологическим процессом вблизи с износостойкой пластиной для обеспечения акустического пути между пьезоэлектрическим эталонным генератором частоты и датчиком акустической эмиссии.

7. Способ тестирования датчика акустической эмиссии, включающий в себя:

подачу электрического сигнала на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты, чтобы заставить пьезоэлектрический эталонный генератор частоты создавать акустический сигнал;

измерение, с использованием датчика акустической эмиссии, акустического сигнала; и

сравнение измеренного акустического сигнала с данными, представляющими эталонный акустический сигнал, для определения отклонения между измеренным акустическим сигналом и эталонным акустическим сигналом.

8. Способ по п. 7, дополнительно включающий в себя определение функциональности датчика акустической эмиссии на основе отклонения между измеренным акустическим сигналом и эталонным акустическим сигналом.

9. Способ по п. 7 или 8, дополнительно включающий в себя передачу оператору сообщения, указывающего на функциональность датчика акустической эмиссии.

10. Способ по одному из пп. 7-9, отличающийся тем, что передача электрического сигнала на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты включает в себя входное воздействие со стороны оператора.

11. Способ по одному из пп. 7-10, отличающийся тем, что передача электрического сигнала на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты происходит в запланированный момент времени.

12. Способ по одному из пп. 7-11, отличающийся тем, что передача электрического сигнала на пьезоэлектрический эталонный генератор частоты включает в себя передачу электрических импульсов в течение периода времени, определенного оператором.

13. Способ по одному из пп. 7-12, дополнительно содержащий сравнение отклонения между измеренным акустическим сигналом и эталонным акустическим сигналом с пороговым значением.

14. Способ по одному из пп. 7-13, дополнительно включающий индикацию того, что датчик акустической эмиссии является функциональным, если отклонение меньше порогового значения, и, в противном случае, индикацию того, что датчик акустической эмиссии не является функциональным и нуждается в ремонте или замене.

15. Способ по одному из пп. 7-14, дополнительно включающий в себя соединение датчика акустической эмиссии с устройством управления технологическим процессом, и акустическое соединение пьезоэлектрического эталонного генератора частоты с датчиком акустической эмиссии.

16. Способ по одному из пп. 7-15, отличающийся тем, что пьезоэлектрический эталонный генератор частоты связан с устройством управления технологическим процессом.

17. Устройство тестирования датчика акустической эмиссии устройства управления технологическим процессом, содержащее:

средства для измерения акустической эмиссии, которые связаны с устройством управления технологическим процессом и выполнены с возможностью обнаружения несоответствий, связанных с работой этого устройства управления технологическим процессом;

и средства для излучения акустического сигнала, функционально соединенные со средствами для измерения акустической эмиссии, при этом указанные средства для излучения акустического сигнала выполнены с возможностью приема электрического сигнала от пользователя и вывода этого акустического сигнала посредством пьезоэлектрического эталонного генератора частоты, соединенного с поверхностью устройства управления технологическим процессом.

18. Устройство по п. 17, дополнительно содержащее средства для управления, соединенные со средствами для излучения акустического сигнала, при этом средства для управления служат для того, чтобы обеспечить электрический сигнал для средства для излучения акустического сигнала.

19. Устройство по п. 17 или 18, дополнительно включающее в себя средства для соединения средств для измерения акустических излучений с устройством, при этом средства для соединения служат для того, чтобы обеспечивать акустический путь между устройством и средствами для измерения акустической эмиссии.

20. Устройство по одному из пп. 17-19, отличающееся тем, что средства для излучения акустического сигнала акустически соединены со средствами для соединения для обеспечения акустического пути между средствами для излучения акустического сигнала и средствами измерения акустической эмиссии.