Устройство для выделения сигналов акустической эмиссии,генерируемых развивающейся трещиной из помех,создаваемых ударами Советский патент 1983 года по МПК G01N29/04 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ, ГЕНЕРИРУЕМЫХ РАЗВИВАЮЩЕЙСЯ ТРЕЩИНОЙ ИЗ ПОМЕХ

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материала и изделий методом акустической эмиссии (АЭ) и может быть применено для регистрации начала трещинообразования в материалах и изделиях в различных .областях народного хозяйства.

Известно устройство для выделения сигналов АЭ, генерируемых развиваю- Q щейся трещиной из помех, создаваемых ударами, содержащее последовательно соединенные акустический датчик, выполненный в виде двух апериодических пьезопреобразователей, закреплен-jg ных на одном стержне, двухканальный предварительный усилитель, двухканальный блок выделения полуволны, двухканальный дискриминатор нижнего уровня, а также дискриминатор удара, дискри- 20 минатор переднего фронта, формирователь прямоугольных импульсов, аналоговый ключ, блок обработки информации и формирователь заднего фронта ОСОЗДАВАЕМЫХ УЛАРАМИ

Недостатками этого устройства является то, что в нем теряется часть информации о появлении трещины в ближней зоне приема при определенной ориентации трещины относительно преобразователя. Кроме того, ограничена зона приема сигналов АЭ от трещины из-за дисперсионных искажений.

Целью изобретения является повышение достоверности выделения и увеличения диапазона регистрируемых длин трещин.

Поставленная цель в устройстве выделения сигналов АЭ достигается тем, что оно снабжено аналоговым переключателем с триггером управления, схемой ИЛИ, линией задержки и триггером управления аналоговым ключом, причем выход дискриминатора удара подключен к первому входу триггера управления аналогового переключателя, выход аналогового переключателя подключен к входу формирователя прямоугольных импульсов и к входу дискриминатора пе :реднего Фронта, первый выход которого подключен к второму входу триггера управления аналоговым переключателем, а второй выход дискриминатора переднего фронта и выход формирователя прямоугольных импульсов подключены к входам схемы ИЛИ, выход ко торой подключен к первому входу триг гера управления аналоговым ключом, а выход последнего подключен к управля ющему входу аналогового ключа, выход дискриминатора них{него уровня подклю чен к неуправляемому входу аналогово го переключателя и через линию задержки - к неуправляемому входу аналогового ключа, выход которого подключен к входу блока обработки информации и к входу формирователя заднего фронта, выход которого подключен к второму входу триггера управления аналоговым ключом. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок-схема дискриминатора удара; на фиг. 3 то же, переднего фронта. Устройство содержит акустический датчик 1, в котором установлены два апериодических пьезопреобразователя, выполненных на одном стержне из пьез керамики с поперечной поляризацией. Выход одного преобразователя подключен к входу первого канала, а выход второго - к входу второго канала дву канального предусилителя 2. Выходы двухканального предусилителя 2 последовательно подключены к двухканальному блоку 3 выделения полуволны, а выходы последнего - к входам двухканального дискриминатора нижнего уровня. Выход первого канала дискриминатора нижнего уровня подключен к входу дискриминатора 5 удара, включающему (рис. 2) параллельно соединенные со входом инвертор 6 и формирователь 7 импульсов по передне му фронту, последовательно соединенные с выходом формирователя 7 ждущий мультивибратор 8, формирователь 9 им пульсов по заднему фронту и схеме И 10, а выход формирователя 6 подключен ко второму входу схемы И 10, выход которой является выходом дискриминатора 5 удара. Последний подключе к первому входу триггера 11 управления аналоговым переключателем 12, вы ходы последнего подключены к первым двум входам аналогового переключателя 12, выходы которого подключены К формирователю 13 прямоугольных импульсов и дискриминатору 1 переднего фронта импульсов, содержащего(фиг. З) последовательно соединенные формирователь 15 запускающих импульсов, формирователь 16 опорных импульсов длительностью 1 мкс, формирователя 17 импульсов заднего фронта, а также последовательно соединенные аналоговый ключ 18 и пороговый формирователь 19 импульсов, причем первый вход аналогового ключа 18 соединен с входом формирователя 15 запускающих импульсов, а второй вход - с вторым выходом формирователя 16 опорных импульсов. Выход формирователя 17 импульсов заднего фронта дискриминатора I переднего фронта подключен к второму входу триггера 11 управления аналоговым переключателем 12, а выходь порогового формирователя 19 импульсов дискриминатора lit переднего фронта импульсов и формирователя 13 прямоугольных импульсов подключены ко входам схемы ИЛИ 20, выход которой подключен к первому входу триггера 21 управления, выход которого подключен к управляющему входу аналогового ключа 22. Второй выход дискриминатора 4 нижнего уровня подключен к третьему входу аналогового переключателя 12, а также к входу линии 23 задержки, выход которой подключен к управляющему входу аналогового ключа 22, а выход аналогового ключа 22 параллельно подключен к блоку 2k обработки информации и формирователю 25 импульсов зоднего фронта, выход которого подключен ко второму входу триггера 21 управления . Устройство работает следующим образом. Акустические колебания преобразуются акустическим датчиком 1 в два электрических колебания, одно из которых задержано на 30 мкс за счет распространения в пьезоэлектрическом стержне, и поступают на входы двухканального предусилителя 2 и далее на блок 3 выделения полуволны. Выделенные полуволны сигналов поступают на двухканальный дискриминатор нижнего уровня, где по каждому каналу осуществляется компенсация флюктуационных помех. Сигналы с первого выхода дискриминатора Ц пос- упают на параллельно включенные инвертор 6 и формирователь 7 импульсов по переднему фронту дискриминатора 5 удара. Инвертор 6 формирует из полуволны прямоугольный импульс и инвертирует его. Формирователь 7 формирует из принятой полуволны прямоугольный импульс и по переднему фронту сформиро ванного прямоугольного импульса формирует короткий импульс, который поступает на вход ждущего мультивибратора 8, где вырабатываетсяПрямоугольный импульс длительностью 30 мк Этот импульс поступает на вход формирователя 9 импульсов по заднему фронту. Сформированный в формирователе 9 по заднему фронту поступившего прямоугольного импульса короткий импульс поступает на вход схемы И 10 Одновременно на первый ее вход по ступает с выхода инвертора 6 импульс прямоугольной формы с длительностью, равной длительности принятой полуволны. Если длительность полуволны меньше или равна длительности 30 мкс то на выходе схемы И 10 отсутствует сигнал, и триггер 11 управления анал говым переключателем 12 находится в исходном состоянии, а выделенная полуволна, поступая на третий вход ана логового переключателя 12, проходит на вход формирователя 13 прямоугольных импульсов. Если же длительность полуволны больше длительности 30 мкс, то на выходе схемы И 1 О появляется короткий, ийпульс, который переводит триггер 11 управления аналоговым переключателем 12 в такое положение, ког да потенциалы последнего воздействуют на управляемые входы аналогового переключателя 12, устанавливая после ний в положение, когда выделенная полуволна с выхода переключателя 12 поступает на параллельно включенные по входу фиг. З) формирователь 15 запускающих импульсов дискриминатора k переднего фронта, где формируется из принятой полуволны короткий импульс, который поступает на вход формирователя 16 опорных импульсов с длительностью, равной 1 мкс, а с выхода формирователя 16 опорных импульсов, прямоугольный импульс посту пает на формирователь 17 импульсов заднего фронта и на управляемый вход аналогового ключа 18 дискриминатора Ш переднего фронта импульсов и на его неуправляемый вход фиг.З С выхода аналогового ключа 18 вырезанный импульс длительностью, 1 мкс поступает на пороговый формирователь 19 импульсов дискриминатора Т переднего фронта, где по превышению установленного порога селектируемым сигналом вырабатывается импульс, который поступает на второй вход схемы ИЛИ 20. Одновременно сигнал с выхода формирователя 17 импульсов заднего фронта дискриминатора поступает на второй вход триггера 11 управления аналоговым переключателем 12, устанавливая его в исходнс5е состояние. Сигнал с выхода схемы ИЛИ 20 поступает на первый вход триггера 21 управления. Потенциалом с триггера 21 управления открывается аналоговый ключ 22 и полуволны, снятые со второго канала двухканального дискриминатора k нижнего уровня, через линию 23 задержки, создающую задержку в 1 мкс, поступают через аналоговый ключ 22 в блок 2 обработки информации и на формирователь 25 импульсов по заднему фронту, с выхода которого короткий импульс поступает на второй вход триггера 21 управления, переводя последний в исходное состояние, т.е. когда потенциал с выхода триггера 21 закрывает аналоговый ключ 22. Таким образом, устройство позволяет повысить достоверность выделения с игналов от трещин и увеличить диапазон регистрируемых длин трещин. Формула изобретения Устройство для выделения сигналов акустической эмиссии, генерируемых развивающейся трещиной из , создаваемых ударами, содержащее последовательно соединенные акустический датчик, выполненный в виде двух апериодических пьезопреобразователей, закрепленных на одном стержне, двухканальный предварительный усилитель, двухканальный блок выделения полуволны, двухканальцый дискриминатор нижнего уровня, а также дискриминатор удара, дискриминатор переднего фронта, формирователь прямоугольных импульсов, аналоговый ключ, блок обработки информации и формирователь заднего фронта, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности выделения и увеличения диапазона регистрируемых длин трещин, оно снабжено аналоговым переключателем с триггером управления, схемой ИЛИ,

линией задержки и триггером управления аналоговым ключом, причем выход дискриминатора удара подключен к первому входу триггера управления аналогового переключателя, выход аналогового переключателя подключен к входу формирователя прямоугольных импульсов и к входу дискриминатора переднего фронта, первый выход которого подключен к второму входу триггера управления аналоговым переключателем, а второй выход дискриминатора переднего фронта и выход формирователя прямоугольных импульсов подключены к входам схемы ИЛИ, выход которой подключен к первому входу триггера управлениТя аналоговым ключом,

а выход последнего подключен к управляющему входу аналогового ключа, выход дискриминатора нижнего уровня подключен к неуправляемому входу аналогового, переключателя и через линию задержки,- к неуправляемому входу аналогового ключа, выход которого подключен к входу блока обработки информации и к входу формирователя заднего фронта, выход которого подключен к второму входу тргера управления аналоговым ключом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР nVзаявке № 24073 9/28, кл. G01 N , 1977.

ff

/cf

/7

fff

5«.J