Устройство для акустико-эмиссионного контроля материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано для определения координат дефектов по сигналам акустической эмиссииИзвестно устройство для определения координат источников сигналов акустической эмиссии, содержащее не менее трех каналов приема, каждый из которых состоит из соединенных последовательно преобразователя, усилителя и блока фильтров, блока определения разности времени прихода сигналов и блока вычислений . Недостатком этого устройства является малая достоверность, обусловленная сложной математической обработкой полученной информации, заключающейся в решении триангуляционной задачи для сигналов акустической эмиссии, пришедших на преобразователи. Наиболее близким к изобретению по технической сушности является устройство для акустико-эмиссионного контроля материалов, содержащее не менее трех каналов приема сигналов, каждый из которых состоит из соединенных последовательно электроакустического преобразователя и усилителя, первого и второго фильтров, входы которых соединены с выходом усилителя, измерителя временных интервалов, цифрового блока памяти, блока вывода информации, соединенных последовательно и подключенных к выходу усилителя блока контроля и блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом цифрового блока памяти, второй - с управляющим входом цифрового блока памяти, второй - с управляющим входом блока вывода информации 2. Недостатком известного устройства является малая достоверность контроля, обусловленная погрешностью измерения разности времени прихода сигналов различных частот, входящих в энергетический спектр сигналов акустической эмиссии. I Целью изобретения является повышение достоверности контроля. Эта цель достигается тем, что в устройстве для акустико-эмиссионного контроля материалов, содержащем не менее трех каналов приема сигналов, каждый из которых состоит из соединенных последовательно электроакустического преобразователя и усилителя,первого и второго фильтров, входы которых соединены с выходом усилителя, измерителя временных интервалов, цифрового блока памяти, блока вывода информации, соединенных последовательно и подключенных к выходу усилителя блока контроля и блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом цифрового блока памяти, второй - с управляющим входом блока вывода информации, каждый канал приема сигналов снабжен соединенными последовательно и включеннь1ми между первым фильтром и первым входом измерителя временных интервалов первым детектором, первым дифференцирующим блоком и первым блоком сравнения, первым аналоговым блоком памяти, вход которого соединен с выходом первого детектора, выход первого детектора соединен с вторым входом первого блока сравнения, соединенными последовательно и включенными между вторым фильтром и вторым входом измерителя временных интервалов вторым детектором, вторым дифференцирующим блоком и вторым блоком сравнения, вторым аналоговым блоком памяти, вход которого соединен с выходом второго детектора, выход второго детектора соединен с вторым входом блока сравнения, соединенными последовательно аналоговым вольтметром, блоком логарифмирования, блоком умножения и цифровым вольтметром, входы аналогового вольтметра соединены соответственно с выходом первого и второго аналоговых блоков памяти, третий выход блока управления соединен с управляющим входом измерителя временных интервалов, четвертый выход блока управления соединен с вторым входом блока умножения, его пятый выход - с управляющим входом цифрового вольтметра, второй выход блока логарифмирования подключен к второму входу цифрового вольтметра, выход измерителя временных интервалов подключен к входу цифрового вольтметра - с первым входом блока вывода информации, выход цифрового блока памяти - с вторым входом блока вывода информации, выход блока умножения - с третьим входом блока вывода информации, вход синхронизации и выход синхронизации блока управления соединены с соответствующими выходами и входами блоков управления остальных каналов приема. На чертеже представлено устройство для акустико-эмиссионного контроля материалов. Устройство содержит каналы 1-3 приема сигналов, каждый из которых состоит из соединенных последовательно электроакустического преобразователя 4 и усилителя 5, первого 6 и второго 7 фильтров, входы которых соединены с выходом усилителя 5, измерителя 8 временных интервалов, цифрового блока 9 памяти, блока 10 вывода информации, соединенных последовательно и подключенных к выходу усилителя 5 блока 11 контроля и блока 12 управления, первый выход которого соединен с управляющим входом цифрового блока 9 памяти, второй - с управляющим входом блока 10 вывода информации. Каждый канал 1-3 приема сигналов снабжен соединенными последовательно и включенными между первым фильтром 6

и первым входом измерителя 8 временных интервалов первым детектором 13, первым дифференцирующим блоком 14 и первым блоком 15 сравнения, первым аналоговым блоком 16 памяти, вход которого соединен с выходом первого детектора 13, выход которого соединен с вторым входом перво го блока 15 сравнения, соединенными последовательно и включенными между вторым фильтром 7 и вторым входом измерителя .8 временных интервалов вторым детектором 17, вторым дифференцирующим блоком 18 и вторым блоком 19 сравнения, вторым аналоговым блоком 20 памяти, вход которого соединен с выходом второго детектора 17, выход которого соединен с вторым входом второго блока 19 сравнения, соединенными последовательно аналоговым вольтметром 21, блоком 22 логариф мирования, блоком 23 умножения и цифровым вольтметром 24, входы аналогового вольтметра 21 соединены соответственно с выходом первого и второго аналоговых блоков 16 и 20 памяти, третий выход блока 12 управления соединен с управляющим входом измерителя 8 временных интервалов, четвертый выход блока 12 управления соединен с вторым входом блока 23 умножения, его пятый выход - с управляющим входом цифрового вольтметра 24, второй выход блока 22 логарифмирования подключен к второму входу цифрового вольтметра 24, выход измерителя 8 временных интервалов подключен к входу цифрового блока 9 памяти, первый выход цифрового вольтметра 24 соединен с вторым входом цифрового блока 9 памяти, второй выход цифрового вольтметра 24 соеди-нен с первым входом блока 10 вывода информации, выход цифрового блока 9 памяти - с вторым входом блока 10 вывода информации, выход блока 23 умножения - с третьим входом блока 10 вывода информации, вход синхронизации и вШход синхронизации блока 12 управления соединены с соответствующими выходами и входами блоков управления каналов 2 и 3 приема.

Устройство работает следующим образом.

На .контролируемое изделие произвольным образом устанавливаются электроакустические преобразователи, при этом местоположение источника акустической эмиссии определяется пересечением окружностей с центрами вточках установки преобразователей и радиусами, равными вычисленным расстояниям от них до источника сигнала. Из сигнала, зарегистрированного электроакустическим преобразователем 4 и прошедщего усилитель 5, выделяются две гармоники разных частот с помощью первого и второго фильтров 6 и 7, скорости распространения которых и затухание в материале изделия различны. Расстояние I от источника акустической эмиссии

до электроакустического преобразователя записывается при этом выражением:

Vi

In

U,

где Ut и U2 - амплитуды сигнала гармоники низщей и высшей частот соответственно.

Отсутствие дисперсии звука в жидкости на частотах до 2 мГц используется в устройстве для определения пути распростра нения сигнала, который может распространяться как поповерхности контролируемого материала изделия (полезный сигнал), так и через жидкость, заполняющую изделие, выполненное например, в виде сосуда высокого давления. С этой целью производит ся измерение временных интервалов.

Первым фильтром 6 выделяется низкочастотная составляющая (500 кГц), вторым фильтром 7 . - высокочастотная (800 кГц). На первом и втором детекторах 13 и 17 выделяется огибающая гармонических составляю1цих сигнала. Далее амплитуда огибающих гармонических составляющих запоминается в первом и втором аналоговых блоках 16 и 20 памяти. Затем эта информация подается на .входы аналогового вольтметра 21, который измеряет отнощение .амплитуд огибающих гармонических составляющих сигнала. Это отношение амплитуд логарифмируется в блоке 22 логарифмирования и поступает на блок 23 умножения, если устройство находится в рабочем режиме, и на цифровой вольтметр 24 при калибровке устройства. В рабочем ре жиме информация с блока 22 логарифмирования подается на блок 23 умножения. Установка коэффициента пропорциональности, определенного в режиме калибровки, в блоке 23 умножения производится через блок 12 управления. Напряжение на выходе блока 23 умножения измеряется цифровым вольтметром 24 и через блок 10 вывода информации выводится на цифровой индикатор устройства. Эта же информация о расстоянии от источника до преобразователя записывается в цифровой блок 9 памяти, что дает возможность многократно воспроизводить ее после окончания измерений.

Измерение временных интервалов производится следующим образом.

С выходов детекторов 13 и 17 огибающие гармонических составляющих сигнала подаются на выходы дифференцирующих блоков 14 и 18 и блоков 15 и 19 сравнения. Блоки 15 и 19 сравнения формируют импульсы в момент равенства на иХ входах мгновенных значений напряжений огибающей и его продифференцированного сигнала. Эти импульсы определяют момент времени прихода сигналов к электроакустическому преобразователю 4. Импульсы с выходов

блоков 15 и 19 сравнения поступают на измеритель 8 временных интервалов, где и производится измерение их временной разности.

Таким образом, данное устройство позволяет повысить достоверность контроля

путем введения новых блоков, обеспечивающих измерение расстояния до источника сигналов акустической эмиссии по затуханию различных гармонических составляющих, и определения реального пути распространения сигналов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИКОЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ, содержашее не менее трех каналов приема сигналов, каждый из которых состоит из соединенных последовательно, электроакустического преобразователя и усилителя, первого и второго фильтров, входы которых соединены с выходом усилителя, измерителя временных интервалов, цифрового блока памяти, блока вывода информации, соединенных последовательно и подключенных к выходу усилителя блока контроля и блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом цифрового блока памяти, второй - с управляюшим входом блока вывода информации, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности, каждый канал приема сигналов снабжен соединенными последовательно и включенными между первым фильтром и первым входом измерителя временных интервалов первым детектором, первым дифференцирующим блоком и первым блоком сравнения, первым аналоговым блоком памяти, вход которого соединен с выходом первого детектора, выход первого детектора соединен с вторым входом первого блока сравнения, соединенными последовательно н включенными между вторым фильтром и вторым входом измерителя временных интервалов вторым детектором, вторым дифференцирующим блоком и вторым- блоком сравнения, вторым аналоговым блоком памяти, вход которого соединен с выходом второго детектора, выход второго детектора соединен с вторым входом второго блока сравнения, соединенными последовательно аналоговым вольтметром, блоком логарифмирования, блоком умножения и цифровым вольтметром, входы аналогового вольтметра соединены соответственно с выходом первого и второго аналоговых блоков памяти, третий аыход блока управ(Л ления соединен с управляющим входом измерителя временных интервалов, четвертый выход блока управления соединен -с вторым входом блока умножения его пятый выход - с управляющим входом цифрового вольтметра, второй выход блока логарифмирования подключен к второму входу цифрового вольтметра, выход измерителя временных интервалов подключен к входу цифрового блока памяти, первый выход цифрового вольтметра соединен с вторым входом цифрового блока памяти, второй выход цифросо вого вольтметра - с первым входом блока 00 вывода информации, выход цифрового блоto ка памяти - с вторым входом блока высо вода информации, выход блока умножения -с третьим входом блока вывода информации, вход синхронизации и выход синхронизации блока управления соединены с соответствующими выходами и входами блоков управления остальных каналов приема.