Многоканальное устройство для локации источников акустической эмисии Советский патент 1985 года по МПК G01N29/04 

к второму входу третьей схемы И, общими для всего устройства генератором тактовых импульсов, выход которого подключен к вторым входам формирователей синхронизированных одиночных импульсов и к прямым входам вторых схем запрета каждого канала, последовательно соединенными второй схемой объединения, входы которой подключены к выходам четвертых схем И каждого канала, второй схемой задержки и вторым счетчиком импульсов, многоразрядной схемой объединения, входы которой подключены к выходам многоразрядных вентилей каждого канала,и дополнительной схемой сравнения и дополнительной схемой И, первый вход которой подключен к выходу дополнительной схемы сравнения, а выход - к вторым входам первых схем ИЖ каяодого канала, выполненных с двумя входами, выход первой схемы задержки подключен к прямым входам третьих схем запрета каждого канала, выкод первого

счетчика импульсов подключен к первому входу дополнительной схемы сравнения и к информационным входам регистров каждого канала, выход второго счетчика импульсов подключен к второму входу дополнительной схемы сравнения и к вторым входам схем сравнения каждого канала, выход второй схемы объединения подключен к iTofoMy входу дополнительной схемы И и к первому входу электронно-вычислительного блока, второй вход которого подключен к выходу многоразрядной схемы объединения, а второй выход - к вторым входам вторых схем И каждого канала, вход инвертора и вторые входы третьей схемы ИЛИ и первой схемы И каждого канала, кроме пер-вого, подключены к выходу третьей схемы ИЛИ канала с номероМд на единицу меньшим, чем номер данного канала, а в первом канале указанные входы предназначены для подключения к источнику логического нуля.

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЦИИ ИСТОЧНИКОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ, содержащее п каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные электроакустический преобразователь и усилитель-формирователь, три триггера, первую схему ИЛИ, первьй вход которой соединен с выходом первого триггера, и первую схему запрета, инверсный вход которой соединен с выходом первой схемы ИЛИ, а выход - с первыми входами первого и второго триггеров, последовательно соединенные первую схему объединения, входы которой подключены к выходам первых схем запрета каждого канала, первую схему задержки и первый счетчик импульсов, и последовательно соединенные электронно-вычислительный блок и регистратор, отличающееся тем что, с целью повышения достоверности определения координат, оно снабжено в каждом канале тактовых импульсов, выход переноса которого подключен к первому входу третьего триггера, регистром номера канала, многоразрядшлм вентилем, информационный вход которого подключен к выходам счетчика тактовых импульсов, третьего триггера и регистра номера канала, формирователем синхронизированных одиночных импульсов, первый вход которого подключен к выходу усилителя-формирователя, а выход - к прямому входу первой схемы запрета, регистром, вход записи которого подключен к выходу первой схемы запрета, схемой сравнения первый вход которой подключен к регистра, второй схемой запрета, инверсный вход которой подключен к вы(Л ходу первого триггера, а выход - к первому входу счетчика тактовых импульсов, второй схемой ИЛИ, выход которой подключен к вторым входам счетчика тактовых импульсов и третьего триггера, первой схемой И,выход которой подключен к первому входу второй схемы ШШ, третьей схемой запрета, инверсный вход которой подклю4 СО чеи к выходу второго триггера, а выход - к вторым входам первого триггера и второй схемы ШШ, второй схесд мой И, выход которой подключен к второму входу второго триггера, третьей схемой ИЛИ, третьей схемой И, выход которой подключен к первому входу второй схемы Ник управлявщему входу многоразрядного вентиля, четвертой схемой И, первый вход которой подклю чен к выходу второго триггера, второй - к выходу схемы сравнения, а выход - к первым входам первой и третьей схем И и третьей схемы ИЛИ, .и инвертором, выход которого подключен

Изобретение относится к неразрушакяцему контролю и может быть использовано для определения координа развивающихся дефектов в изделиях. Известно многоканальное устройст во для локации источников акустичес кой эмиссии, содержащее регистры, схемы ИЛИ, триггеры, генератор тактовых импульсов, схему И, счетчик тактовых импульсов, электронно-вычи лительный блок, регистратор и канал состоящие из преобразователя и усилителя-формирователя. Кроме того, устройство также содержит шифратор l . Недостатком такого устройства яв ляется низкое быстродействие, так как при его работе предусмотрен период запирания входных цепей на вре мя считывания в злектронно-вычислительньй блок информации о предьщущем акте акустической эмиссии, срав нимый по величине с максимальной разностью времен прихода, принятой для заданного расположения цреобразователей. Кроме того, устройство может не зафиксировать (или зафиксировать неправильно) номер преобразователя в случае одновременного прихода фронта волны на несколько преобразователей, вероятность чего может достигать значительной величины лри большом количестве преобразователей и высокой активности акустической эмиссии. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является многоканальное устройство для локации источников акустической эмиссии, содержащее П каналов, каждьй из которых содержит последовательно соединенные электроакустический преобразователь и усилитель-формирователь, три триггера, первую схему ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом первого триггера, и первую схему запрета, инверсньй вход которой соединен с выходом первой схемы ИЛИ, а выход - с первыми входами первого и второго триггеров, последовательно соединенные первую схему объединения, входы

которой подключены к выходам первых схем запрета каждого канала, первую схему задержки и первый счетчик импульсов, и последовательно соединенные электронно-вычислительный блок и регистратор. Кроме того, устройство содержит два измерителя времен№ х интервалов, шифратор, коммутатор и согласуняций блок 2j

Недостатком известного устройства является низкая достоверность определения координат, так как учитывается информация только от трех первых срабатывающих каналов, что исключает возможность пространственно-временной фильтрации сигналов три первых преобразователя могут принадлежать различным группам (антеннам) и срабатывать от разных источников, таким образом, зафиксированная при этом информация будет недостаточной для расчета координат; при одновременном приходе фронта волны на два или более преобразователя номера их могут быть зафиксированы неправильно из-за ерабатывания нескольких одноименньк триггеров в разных каналах. Кроме того, в устройстве запираются все п каналов на время считывания информации в электронно-вычислительный блок, что является еще одним недостатком при контроле изделий ,с высоким уровнем активности акустической эмиссии.

Цель изобретения - повьппение достоверности определения координат.

Поставленная цель достигается тем, что многоканальное устройство для локации источников акустической эмиссии содержащее п каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные электроакустический преобразователь и усилитель-формирователь, три триггера, первую схему ИЛИ, первый вход которой соединен с выходом первого триггера, и первую схему запрета, инверсньй вход которой соединен с выходом первой схемы ИЛИ, а выход - с первыми входами первого и второго триггеров, последовательно соединенные первую схему объединения, входы которой подключены к выходам первых схем запрета каждого канала, первую схему задержки и первый счетчик импульсов, и последовательно соединенные электронно-вычислительный блок и регистратор, снабжено в каждом канале счетчиком тактовых импульсов, выход переноса которого подключен, к

первому входу третьего триггера, регистром номера канала, многоразрядным вентилем, информационный вход которого подключен к выходам счетчика тактовых импульсов, третьего триггера и регистра номера канала, формирователем синхронизированных одиночных импульсов, первый вход которого подключен к выходу усилителя-формировафля, а выход - к прямому входу первой схемы запрета, регистром, вход записи которого подключен к выходу перво схемы запрета, схемой сравнения, певый вход которой подключен к выходу регистра, второй схемой запрета, инверсный вход которой подключен к выходу первого триггера, а выход - к первому входу счетчика тактовых импульсов, второй схемой ИЛИ, выход которой подключен к вторым входам счетчика тактовых импульсов и третьего триггера, первой схемой И, выход которой подключен к первому входу второй схемы ИЛИ, третьей схемой запрета, инверсный вход которой подключен к выходу второго триггера, а выход - к вторым входам первого триггера и второй схемы ИЛИ, второй схемой И, выход которой подключен к второму входу второго триггера, третьей схемой ИЛИ, третьей схемой И, выход которой подключен к первому входу второй схемы И и к з равляющему входу многоразрядного вентиля, четвертой схемой И, первый вход которой подключен к выходу второго триггера, второй - к вшсоду схемы сравнения, а выход - к первым входам первой и третьей схем И и третьей схемы ИЛИ, и инвертором, выход которого подключен к второму входу третьей схемы И, общими для всего устройства генератором тактовых импульсов, выход которого подключен к вторым входам формирователей синхронизированных одиночных импульсов и к прямым входам вторых схем запрета каждого канала, последовательно соединенными второй схемой объединения, входы которой подключены к выходам четвертых схем И каждого канала, второй схемой задержки и вторым счетчиком импульсов, многоразрядной схемой объединения, входы которой подключены к выходам многоразрядных вентилей каждого канала, и дополнительной схемой сравнения и дополнительной схемой И, первый вход которой подключен к выходу дополнительной схемы сравнения, а выход - к вторым входам первых схем ИЛИ каждого канала, вьшолненных с двумя входами, выход первой схемы задержки под ключей к прямым входам третьих схем запрета каждого канала, выход первого счетчика импульсов подключен к первому входу дополнительной схемы сравнения и к информационным входам регистров каждого канала, выход второго счетчика импульсов подключен к второму входу дополнительной схемы сравнения и к вторым входам схем сравнения каждого канала, выход второй схемы объединения подключен к второму входу дополнительной схемы И и к первому входу электронно-вычислительного блока, второй вход которого подключен к выходу многоразрядной схемы объединения, а второй выход к вторым входам вторых схем И каждого канала, вход инвертора и вторые входы третьей схемы ИЛИ и первой схемы И каждого канала, кроме первого, подключены к выходу третьей схемы ЕЛИ канала с номером, на единицу меньшим чем номер данного канала, а в первом канале указанные входы предназначены для подключения к источнику логического нуля. На фиг.1 приведена функциональная схема многоканального устройства для локации источников акустической эмиссии; на фиг.2 - временные эпюры, по- зз ясняклцие работу устройства. Устройство содержит И каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных электроакустического преобразователя 1, усилителя-формирователя 2 и формирователя 3 синхронизированных одиночных импульсов, первой схемы 4 запрета,вход которой подключен к выходу формирова теля 3 синхронизированных одиночных импульсов, первого триггера 5, второ го триггера 6, первые входы которых подключены к вькоду первой схемы 4 запрета, первой схемы ИЖ 7, первый вход которой подключен к выходу первого триггера 5, а выход - к инверсному входу первой схемы 4 запрета, последовательно соединенных второй схемы В запрета, инверсньй вход кото рой подключен к выходу первого триг- 55

гера 5, и йчетчика 9 тактовых импульсов, третьего триггера 10, первый вход которого подключен к выходу пе1

вход - к выходу второй схемы 27 объединения, а выход - к вторым входам первых схем ИЛИ 7 каждого канала. 59 реноса счетчика 9 тактовьтх импульсов, регистра 11 номера канала, многоразрядного вентиля 12, информационный вход которого соединен с выходами счетчика 9 тактовых импульсов, третьего триггера 10 и регистра 11 номера канала, второй схемы ИЛИ 13, выкод которой подключен к вторым входам счетчика 9 тактовых импульсов и третьего триггера 10, последовательно соединенных регистра 14, вход записи которого подключен к выходу первой схемы 4 запрета, и схемы 15 сравнения, первой схемы И 16, выход которой подключен к первому входу второй схемы ШШ 13, третьей схемы 17 запрета, инверсный вход которой подключен к выходу второго триггера 6, а выход - к вторым входам второй схе- . мы ШЖ 13 и первого триггера 5, второй схемы И 18, выход которой подключен к второму входу второго триггера 6, третьей схемы ИЛИ 19, третьей схемы И 20, выход которой подключен к первому входу второй схемы И 18 и к управляющему входу многоразрядного вентиля 12, четвертой схемы И 21, первьй вход которой подключен к выходу второго триггера 6, второй вход к выходу схемы 15 сравнения, а выход - к первым входам первой схемы и 16, третьей схемы И 20 и третьей схемы ИЛИ 19 и инвертора 22, выход которого подключен к второму входу третьей схемы И 20, общие для всего устройства генератор 23 тактовмх импульсов, выход которого подключен к прямым входам вторых схем 8 запрета и вторым входам формирователей 3 синхронизированных одиночных импульсов каждого канала, последовательно соединенные первую схему 24 объединения, входы которой подключены к выходам лервых схем 4 запрета каждого канала, первую схему 25 задержки и первьй счетчик 26 импульсов, последовательно соединенные вторую схему 27 объединения , входы которой подключены к выходам четвертых схем И 21 каждого канала, вторую схему 28 задержки и второй счетчик 29 импульсов, дополнительную схему 30 сравнения, дополнительную схему И 31, первьй вход которой подключен к выходу дополнительной схемы 30 сравнения, второй

многоразрядную схему 32 объединения, входы которой подключены к выходам многоразрядных вентилей 12 каждого канала, и последовательно соединенные электронно-вычислительный блок 33, первый вход которого подключен к выходу второй схемы 27 объединения а второй вход - к выходу многоразрядной схемы 32 объединения, и регистратор 34. Выход первой схемы 25 задержки подключен к прямым входам третьих схем 17 запрета каяадого канала. Второй выход электронно-вычислительного блока 33 подключен к вторым входам вторых схем И 18 каждого канала. Выход первого счетчика 26 импульсов подключен к первому входу дополнительной схемы 30 сравнения и к информационным входам регистров 14 каждого канала, а выход второго счетчика 29 импульсов - к второму входу дополнительной схемы 30 сравнения и к вторым входам схем 15 сравнения каждого канала. Вход инвертора 22 и вторые входы третьей схемы ИЛИ 19 и первой схемы И 16 каждого канала, кроме первого, подключены к выходу третьей схемы ИЛИ 19 какала с номером, на единицу меньшим, чем номер данного канала, а в первом канале указанные входы предназначены для подключения к источнику 35 логического нуля.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии (при отсутствии сигналов акустической эмиссии в течение некоторого времени) первый и второй счетчики 26 и 29 импульсов находятся в одинаковом, например, jp-OM состоянии, первые и вторые триггеры 5 и 6 каждого канала сброшены, счетчики 9 тактовых импульсов каждого канала синхронно отсчитьюают временной интервал от последнего принятого устройством сигнала акустической эмиссии. Третьи триггеры 10 каждого канала, фиксирующие переполнение счетчиков 9 тактовых импульсов находятся в состоянии, соответствен- 50

но, единицы или нуля, в зависимости от того, превысила или нет величина указанного интервала значение

где f.T(j частота следования тактовых

импульсов, вьфабатываемых генератором 23;

S - количество разрядов в счетчике 9 тактовых импульсов. Возникшие волны напряжения, в результате развития дефектов и деформации конструкции, преобразуются ближайшим к источнику преобразователем 1,например, канала в электрический сигнал и далее усиливаются и нормализуются усилителем-формирователем 2. Выходной сигнал его показан на эпюре 36 (фиг.2). Импульс 37 по переднему фронту этого сигнала синхронизированный с тактовыми импульсами 38, с выхода форкирователя 3 синхронизированных одиночных импульсов проходит через открытую первую схему 4 запрета, устанавливает по своему заднему фронту первый и второй триггеры 5 и 6 в единицу (эпюры 39 и 40 соответственно) и переписьшает в регистр 14 код состояния j первого счетчика 26 импульсов. При этом вторая схема 8 запрета блокирует дальнейшее поступление импульсов 41 на вход счетчика 9 тактовых импульсов, первая схема 4 запрета блокирует прохождение других импульсов 37 в данном канале, в случае их возникновения. Схема 15 сравнения,вследствие совпадения кодов регистра 14 и второго счетчика 29 импульсов, вырабатывает потенциал, проходящий через четвертую схему И 21 и вторую схему 27 объединения на первый вход электронно-вычислительного блока 33 в качестве сигнала 42 запроса на ввод информации. Этот же потенциал через третью схему И 20 открывает многоразрядный вентиль 12. Таким образом, код номера канала зафиксированный на счетчике 9 тактовых имI

пульсов код временного интервала вместе с разрядом переполнения с третьего триггера 10 поступают через многоразрядньй вентиль 12 и многоразрядную схему 32 объединения на второй вход электронно-вычислительного блока 33 для ввода, например, по каналу прямого доступа к памяти в буимпульс с выхода первой схемы 4 запрета через первую схему 24 объединения и первую схему 25 за,цержки пе.реводит первый счетчик 26 импульсов в следующее (j + O-e состояние (эпюра 43) и далее, через открытые третьи схемы 17 запрета всех каналов, кроме данного, устанавливает в нуль ферную область его ОЗУ. Кроме того.

счетчики 9 тактовых импульсов и третьи триггера 10 всех каналов, кроме данного, после чего в них начинается синхронный отсчет нового временного интервала. После окончания сеан са, .ввода электронно-вычислительный блок 33 формирует на втором выходе сигнал 44 окончания ввода, который через вторую схему И 18 сбрасывает второй триггер 6 данного канала (эпюра 40). Третья схема 17 запрета данного канала открывается, многоразрядный вентиль 12 закрьшается, сигнал 42 запроса на ввод снимается, и по его заднему фронту, задер-; жанному на второй схеме 28 задержки, во второй счетчик 29 импульсов добавляется единица. Далее волна напряжения появляется в канале, преобразователь 1 которого расположен на большем расстоянии от источника, передний фронт усиленного и нормализованного сигнала 45, синхронизированный с тактовыми импульсами, проходит через те же элементы в этом канале (эпюрам 37, 39, 40 и 41 соответствуют эпюры 46, 47, 48, 49), фиксирует на счетчике 9 тактовых импульсов этого канала значение временного интервала, который отсчитывался от момента прихода волны к преобразователю 1 предьщущего, в данном случае канала, инициирует ввод кода этого интервала, а также кода номера данного канала в электронно-вычислительный блок 33, затем через первую схему 24 объединения, первую схему 25 задержки и третьи схемы 17 запрета сбрасывает счетчики 9 тактовых импульсов и третьи триггера to других каналов, в том числе и i,-го канала, начиная, таким образом, в них отсчет следующего временного интервала, а также первый триггер 5 1|-го канала (эпюра 39), разрешая, тем самым, причем в нем нового сигнала акустической эмиссии, и добавляет единицу, в первый счетчик 26 импульсов. По окончании сеанса ввода, как и в предьщущем случае, выполняется сброс второго триггера 6 данного канала, который подготавливает сброс первого триггера 5 данного канала ггоследукицим сигналом акустической эьшссии, принятым по любому другому каналу, а также прибавляется единица во второй счетчик 29 импульсов. При поступлении новых сигналов

акустической эмиссии процесс повторяется .

В случае, если во время ввода очередной информации в электронно-вьгчислительньй блок 33 сработает еще один или несколько каналов, им всем в порядке срабатывания будут присвоены последовательные номера, формируемые первым счетчиком 26 импульсов, причем, так как он считает по модулю 2 , где m - разрядность первого и второго счетчиков 26 и 29 импульсов, за самым старшим номером автоматически следует нулевой номер. После окончания начатого ранее сеанса ввода и прибавления единицы во второй счетчик 29 импульсов начинается ввод информации от канала, сработавшего ранее других, так как именно в его регистре 14 хранится код, совпадающий на схеме 15 сравнения с кодом текущего состояния второго счетчика 29 импульсов и т.д., до тех пор, пока не будет введена вся накопленная в каналах информация. В устройстве предусмотрена защита от сбоев в определении порядка считывания информации, когда число каналов или групп одновременно сработавших каналов, требующих сеанса связи с электронно-вычислительным блоком 33, достигло Z. В этом случае все возможные номера j оказываются использованными, и дальнейшая нумерация каналов становится невозможной до тех пор, пока не будет считана информация хотя бы из одного канала (или группы каналов, в случае их одновременного срабатывания). Признаком такой критической ситуации является совпадение кодов в первом и втором счетчиках 26 и -29 импульсов, а также, в отличие от состояния покоя наличие сигнала запроса на ввод. При этом на выходе дополнительной схе- мы И 31 вырабатывается сигнал, которьй через первые схемы ИЛИ 7 каждого канала закрывает первые схемы 4 запрета, блокируя тем самым прохождение новых сигналов акустической эмиссии.

При одновременном, с точностью до одного периода следования тактовых импульсов, срабатьюании одного или нескольких каналов, в их регистры 14 одновременно записьшается одинаковьй номер j. В этом случае вопрос приоритетности каналов при считывании решается в зависимости от порядка пространственного расположения этих каналов в устройстве так, что наивысший приоритет получает канал с наименьшим номером i. Для этого сиг нал запроса от канала с наименьшим номером i, проходя через цепочку третьих схем ИЛИ 19, блокирует вьща чу информации с других каналов с по мощью инверторов 22 и третьих схем И 20. Одновременно в каналах с тем же текущим номером j, но больши номером i, на выходах первых схем И 16 вьфабатывается сигнал, которьй, проходя через вторые схемы ИЛИ 13, сбрасывает счетчики 9 тактовых импульсов и третьи триггеры 10 этих каналов, устанавливая тем самым нулевые временные интервалы между одновременно сработавпшми каналами, Сраэу после ввода информации от канала с наименьшим номером i начинается ввод от следующего по порядку пространственного расположения канала, и т.д., причем сигнал запроса на ввод не прерывается. После ввода информации от последнего из группы одновре1 нно сработавших каналов формируется задний фронт сигнала эа 912 проса, во второй счетчик 29 импульсов прибавляется единица, и дальнейший ввод информации осуществляет ся в порядке следования номеров j, определяющих порядок срабатывания каналов. Электронно-вычислительный блок 33 по мере накопления информации, например, в буферной области своего ОЗУ вьшолняет ее пространственновременную фильтрацию и определяет координаты источников акустической эмиссии. Результаты вычислений выводятся на регистратор 34. Изобретение позволяет производить отсчет временных интервалов практически по всем каналам, принявпмм данный сигнал акустической эмиссии, что существенно расширяет возможности пространственно-временной фильтра ции и позволяет повысить достоверность определения координат. Кроме того, обеспечивает возможность измерения при высокой активности акустичаской эмиссии, устраняет ограничения, связанные с одновременностью срабатывания каналов.