Устройство для определения местоположения источника акустической эмиссии Советский патент 1985 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразру- тающему контролю качества изделий с использованием акустической эмиссии (АЭ) и может применяться для не- разрушающего контроля материалов и изделий при их нагружении, а также при контроле технологических процессов для выявления дефектов структуры материалов. Целью изобретения является повы- шение точности нахождения места ра положения дефектов в изделиях, излучающих сигнал акустической эмис сии за счет использования суперпозиции волн различных типов. На чертеже представлено устройство для определения местополо- жения источника акустической эмисси Устройство содержит несколько каналов приема. Каждый канал приема содержит акустическтй преобразователь 1 в виде совмещенных прием19лк преобразователей 2 и 3 продольной и поперечной волн. В корпусе преобразователя 1 рас- положены два концентрические кольца внешнее, выполненное из пьезокерами ки Х-среза, и внутреннее - из пьезо керамики У-среза, принимакщие соответственно продольную и поперечную волну. Каждый из преобразователей 2 и 3 подключен соответственно к последовательно соединенным усилителю 4 и 5, дифференциальному усилителю 6 и 7, вентилю 8 и 9, дифференцирующей цепи 10 и 11, компаратору 12 и 13, второй вход которого подключен к выходу вентиля 8 и 9, а выход - ко входу измерителя 14 временных интервалов. Выход усилителя 4 подключен к пер вому входу дифференциального усилителя 6 и второму входу дифференциального усилителя 7, а выход дополнительного усилителя 5 соединен со вторым входом дифференциального усилителя 6 и первым входом дифференциального усилителя 7. Цепь из дифференциального усилителя 6, вентиля 8 и компаратора 12 представляет собой формирователь интервалов времени. Выход измерителя 14 временных интервалов соединен через ключ 15 с вычислительным блоком 16. Устройство содержит также формирователь 17 импульса окончания сиг- . налов акустической эмиссии , вход которого подключен к выходу усилителя 4, а выход - ко входу Сброс измерителя 14 временных интервалов и к управляющему входу ключа 15. Устройство работает следующим образом. Сигнал АЭ распространяется в изделии в виде некоторой суперпозиции волн различных типов. Основными из них являются продольные волны, направление распространения которых совпадает с направлением смещения и скоростей частиц среды, и сдвиговые или поперечные волны, смещения частиц в которых перпендикулярны направлению распространения волн, а деформации являются деформациями сдвига. При этом отношение величины скорости продольной волны к величине скорости поперечной, например, в металле составляет величину порядка 1,7-1,8. Следовательно, время их распространения от источника до приемника сигнала неодинаково. Таким образом, по разности времени прихода этих волн к приемному преобразователю можно судить о расстоянии от источника до приемника A3 из соотношения 1 l---.t V..r L - LI - расстояние от источника до приемника сигналов; С,,Сг скорости распространения соответственно продольной и поперечной волны; - разность времени прихода этих волн к приемному преобразователю. В ограниченных твердых телах, какими всегда являются конкретные изделия, в продольных волнах существует компонента деформации сдвига и, наоборот, - в сдвиговых волнах существуют продольные деформации. Продольная волна сигнала, пришедшая на внешний преобразователь 2, трансформируется в нем в электрический сигнал, который затем усиливается ус-илителем 4. Достигая внутреннего преобразователя 3, эта волна тоже наводит в нем ЭДС, но по амплитуде значительно меньшей. Дифференциальные усилители 6 и 7 производят вычитание этих сигналов.. Следовательно, момент появг ления сигнала и его длительность на катоде первого вентиля 8 соответствует моменту появления и длительности воздействия про дольной волны на электроакустический преобразователь 1, а на катоде второго вентиля 9 сигнал соответствует моменту появления и дительности поперечной волны на этот преобразователь. С катодов вентилей 8 и 9 огибающие сиг1налов дифференцируются, сравниваются с мгновенным значением амплитуды входного сигнала. Компараторы 12 и 13 формируют передний фронт импульса в момент равенства на их вх дах мгновенных значений огибающей и ее продифференцированного сигнал Передний фронт этих импульсов опре деляет момент времени прихода сигнала к приемному преобразователю 1 594 Измеритель 14 временных интервалов измеряет длительность имеритель- ного импульса, соответствуйщую разности времени прихода к приемному преобразователю t продольной волны относительно поперечной. Приведенный алгоритм измерения временных интервалов осуществляется вычислительным блоком 16i Формирователь 17 импульса окончания сигналов акустической эмиссии управляет работой измерителя 14 временных интервалов и ключа 15. Определение расстояния до исто ника по данной расчетной формуле ёбеспечивает меньшую погрешность измерения, чем определение расстояния до источника по триангуляционным уравнениям в других устройствах.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ, содержащее в каждом канале приема последовательно соединенные акустический преобразователь, усилитель и формирователь интервалов времени, измеритель интервалов времени и вычислительный блок, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, оно снабжено в каждом канале ключом между выходом измерителя временных интервалов и входом вычислительного блока, формирователем импульса окон- чания сигналов акустической эмиссии и дополнительными последовательно соединенными усилителем и формирователем интервалов времени, акустический преобразователь выполнен совмещенным из приемных преобразователей продольной и поперечной волн, подключенных соответственно к входам усилителей, каждый из формирователей интервалов времени выполнен из последовательно соединенных дифференциального усилителя, вентиля, дифференцирующей цепи и компаратора, второй вход которого связан с выходом вентиля, а выход - с входом измерителя временных интервалов, выход усилителя подключен к первому входу перS вого дифференциального усилителя (Л и второму входу второго дифференциального усилителя, выход дополнительного усилителя подключен к второму входу первого дифференциального усилителя и первому входу второго дифференциального усилителя, вход ю формирователя импульсов окончания о сигналов акустической эмиссии подключен к выходу одного из усилителей, а выход - к входу Сброс измерителя ел временных интервалов и управляющему со входу ключа.