Многоканальное устройство для определения координат развивающейся трещины Советский патент 1984 года по МПК G01N29/04 

11 Изобретение относится к неразруш ющему контролю и может быть использовано при механических испытаниях различных конструкций. Известно многоканальное устройст для определения координат развивающейся треп1Ины, содержащее п каналов включающих измерительный преобразов тель, усилитель с пороговьм устройством, логические схемы ИЛИ и НЕ и триггерЫг а также измерители интерв лов времени, шифратор, коммутатор, схему задержки, схему объединения, счетчик, согласующий блок, электронно-вычислительный блок и регистратор Недостаток данного устройства состоит в низкой точности определения координат трещины, так как в расчете координат учитываются сигналы только трех измерительных преобразователей Наиболее близким -к изобретению по технической сущности является многоканальное устр ойство для определения координат развивающейся трещины, содержащее каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных преобразователя, усилите ля и формирователя, два триггера, последовательно соединенньш электрон но-вычислительный блок и регистратор счетчик, шифратор, последс-вательно соединенные генератор тактовых импульсов и схему И, регистры сдвига по числу каналов, первый вход каждого из которых подключен к выходу шифратора, первую схему ИЛИ, входы которой подключены к выходам регистров сдвига, а выход соединен с первы ми входами двух триггеров,, вторую схему ИЛИ, первый вход которой соединен с вторым выходом электронно вычислительного .блока, второй вход с первьи выходом счетчика, а выход с вторыми входами регистров сдвига и вторым входом первого триггера, и третью схему ИЛИ, первый вход кото рой подключен к выходу второй схемы ИЛИ, второй вход - к третьему выходу электронно-вычислительного бпска а выход - к второму входу второго триггера, первые входы шифратора подключены к выходам формирователей каждого канала, второй вход - к первому выходу первого триггера, второй выход его соединен с первьв входом счетчика, третьи входы регистров сдвига соединены с вторым входом счетчика и выходом схемы И, а выхо681ды - с первым входом электрспшноЕычислительного блока, второй вход электронно-вычислительного блока соединен с выходом второго триггера и вторым входом схемы И, а третий вход - с вторыми выходами счетчика t23. Однако известное устройство не обладает требуемой точностью определения координат развивающейся трещины, что связано с ограниченной производительностью злектронно-вычислительнего блока, а также схемы измерения разности времен прихода, .имеющей период запирания входных цепей при считывании информации о предыд тцем акте акустической эмиссии. Кроме TOFO, структура устройства ограничивает возможност.и варьирования числа каналов в зависимости от геометрических размеров контролируемого объекта и требуемой точности определения координат,, так как увеличение числа каналов увеличивает разрядность двоичного кода номера преобразователя, а следовательно, и количество требуемых регистров сдвига. Цель изобретения - повышение точности определения координат. Поставленная цель достигается тем, что многоканальное устройство для определения координат развивающейся трещины, содержащее каналы, каждый из которых включает последовательно соединенные преобразователь, усилитель и формирователь, а также генератор тактовых импульсов, счетчик, регист- ры по числу каналов, последовательно соединенные электронно--вычислительнь й блок и регистратор, снабжено блоками измерения параметров сигналов и блоками первичной обработки, каждый канал содержит блок измерения параметров сигналов, включенный между выходом усилителя и вторым входом регистра, подключенного первым входом к выходу формирователя, каналы объединены в группы, каждая из которых содержит по меньшей мере три канала ,и включает блок пбфвичной обработки, соединенный входом с общей шиной, объединяющей выходы всех регистров этой группы каналов, вход электронновычислительного блока соединен с второй общей шиной,объединяющей выходы всех блоков первичной обработки, выход генератора тактовых импульсов подключен ко входу счетчика, а выход последнего соединен с третьими входами регистров каждого канала. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Многоканальное устройство для определения координат развивающейся трещины содержит объединенные по группам п каналов, состоящих из последовательно соединенных преобразова теля 1, усилителя 2 и формирователя 3 регистра 4, первый вход которого соединен с выходом формирователя 3, и блока 5 измерения параметров сигналов, вход которого соединен с выходом усилителя 2, а выход - с вторым входом регистра А. Кроме того, устройство содержит блоки 6 первичной обработки, последовательно соединенные электронно-вычислительньй блок 7 и регистратор 8, а также последовательно соединенные генератор 9 тактовых импульсов и счетчик 10, соединенный выходом с третьими входами регист ров 4 каждого канала. Сформированные группы 11 и 12 объединяют по меньшей мере три канала, а на чертеже - два, в частности каналы 13 и 14. Выходы регистров 4 каждой группы, например 11, объединены общей шиной 15 и подключены к входу соответствующего этой группе блока 6 первичной обработки. Выходы последних соединены общей шиной 16, подключенной к входу электронно-вычислительного блока 7 о Преобразователи 1 выполняются пьезоэлектрическими. Формирователи 3 выполняют дискриминацию и нормализацию сигнала по длительности и амплитуде. Формирователи 3 могут быть выполнены с использованием микросхем 521 СА1. Статические параллельные регист ры 4 со стробированием по входу могут быть собраны на микросхемах К 15 ИР1, а двоичный счетчик 10 - на микросхемах К 155 ИЕ7. В качестве измер емых характеристик сигнала акустичес кой эмиссии могут быть выбраны ампли туда, длительность или энергия этого сигнала, а блок И 5 измерения параметров может быть выполнен на основе схем измерения указанных характеристик. Блоки 6 первичной обработки могут, быть выполнены на базе микропроцессорного комплекса БИС серии К580. Функции электронно-вычислительного блока 7 и регистратора 8 может выполнять любая универсальная ЭВМ с достаточным быстродействием и объемом памяти, укомплектованная набором периферийных устройств, например ЭВМ СМ-4. Устройство работает следующим образом. Возникшие в результате появления трещин и деформации конструкции волны напряжения преобразуются преобразователем 1 в электрический сигнал и далее усиливаются усилителем 2. Нормированный по длительности и амплитуде сигнал с выхода формирователя 3 переписывает в регистр 4 слово состояния счетчика 10, которое определяет время от начала испытания с дискретностью, соответствующей частоте импульсов с генератора 9 тактовых импульсов. Из блока 5 измерения параметров сигналов в регистр 4 переписьтается код значения параметров электрического эквивалента сигнала акустической эмиссии. Кроме того, в регистре 4 постоянно записан код номера канала, к которому относится данный регистр. Кодовое слово с регистра 4 поступает в блок 6 первичной обработки, где по мере поступления информации от каналов данной группы производится пространственно-временная селекция сигналов акустической эмиссии и расчет координат источника данного сигнала. Результаты вычислений от блока 6 первичной обработки поступают в электронно-вычислительный блок 7, где производится накопление и статическая обработка по соответствующей программе информации от всех групп каналов с целью определения местоположения и степени опасности дефектов контролируемой конструкции. При этом в зависимости от требований, предъявляемых к системе неразрушающего контроля в целом, значения параметров сигналов акустической эмиссии могут быть использованы в электронновычислительном блоке 7, например, для оценки размеров и скорости раз- вития трещины. Результаты обработки выдаются на регистратор 8. Координаты дефектов конструкции определяются как результат статистической обработки многократных наблюдений измеряемой величины (координат источников отдельных актов акустической эмиссии). При этом точность существенно зависит от количества

наблюдений. Кроме того, погрешность

Ъпределения значений интегральных ;параметров, необходимых для оценки опасности развивающихся дефектов, Также зависит от числа принятых (обработанных) сигналов эмиссии. Пред.пагаёмое устройство позволяет за счет арактяческя безынерционной схемы измерения и ввода текущего временя и развитой иерархической структуры обрабатывать большую часть акустических сигналов даже при значительЯом количестве источников эмиссии с высокой (порядка сотен импульсов

8 секунду) активностью, что имеет место при контроле изделий из неко,торых марок стали, авиационных конструкций и т.п., а значит и характеризуется более высокой в сравнении с известными устройствами точностм

; определения координат трещин и ств.пени их опасности.

Кроме того, структура устройства позволяет легко варьировать количество каналов, требуемых для контроля конкретного объекта, путем подключеНИН необходимого их числа к шинам на входах блоков первичной обработки или подключения необходимого числа групп каналов к шине на входе электронно-вычислительного блока, Использование в предлагаемом устройстве единого для всех каналов отсчета тёкуяего времени дает возможность вычислять координаты источников сиг1 алЬв в разных блоках первичной обрабо-TKHi не теряя при этом информаяни о динамике трещинообразования в конструкции в целом.

Улучшение характеристик предлага « го устройства по сравнению с известН№1 достигнуто за счет увеличения объема аппаратуры, однако его сложность уменьшилась за счет применения в ос,новном однотипных элементов.

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ РАЗВИВАЮЩЕЙСЯ ТРЕЩИНЫ, содержащее каналы, каждый из которых включает последовательно соединенные преобразователь, усилитель и формирователь, а также генератор тактовых импульсов, счетчик, регистры по числу каналов, последова- i тельно соединенные электронно-вычислительный блок и регистратор, о т л ич а ю щ е .е с я тем, что, с целью ;повьавення точности определения хоординат, оно снабжено блоками измерения параметров сигналов н блоками первичной обработки, каждый канал содержит блок измерения параметров сигналов, включенный между выходом усилителя; и вторим входом регистра, подключенного первым входом к выходу формиро вателя, каналы объединены в группы, каждая из которых содержит по меныаей мере три канала и включает блок первичной обработки, соединенный входом с первой общей виной, объединяющей выходы всех регистров этой груптш каналов, вход электронно-вычислительного блока соединен с второй общей шиной, объединяющей выходы всех блоков первичной обработки, выход генератора тактовых импульсов подключен к входу счетчика, а выход последнего соединен с третьими входами регистров каждого канала. Осо ф ел Од 00