Устройство для контроля изделий по сигналам акустической эмиссии Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля качества изделий и предназначено для выявления развивающихся дефектов и определения их координат путем регистрации излучаемых дефектами сигналов акустической эмисии (АЭ).

Цель изобретения - повышение надежности и достоверности результатов контроля за счет устранения ложных срабатываний индикатора нри получении неполной серии импульсов от источника АЭ.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля изделий по сигналам АЭ, на фиг. 2 - эпюры напряжений в различных точках устройства; на фиг. 3 - участок структурной схемы, включающий логический блок и преобразователи, время-амплитуда; на фиг. 4 - эпюры напряжений в различных точках схемы; на фиг. 5 -- структурная схема логического блока; на фиг. 6 - эпюры напряжений логического бока; на фиг. 7 - структурная схема запоминающих преобразователей время-амплитуда; на фиг. 8 - эпюры напряжений в различных точках схемы.

Устройство для контроля изделий по сигналам акустической эмиссии содержит четыре канала. В нервом канале содержатся последовательно соединенные акустический преобразователь 1, усилитель 2 и детектор 3, во втором канале - последовательно соединенные акустический преобразователь 4, усилитель 5 и детектор 6, в третьем канале - последовательно соединенные акустический преобразователь 7, усилитель 8 и детектор 9 и в четвертом каналепоследовательно соединенные акустический преоб.разователь 10, усилитель 1 и детектор 12. Выходы детекторов через амплитудный селектор 13 и четыре формирователя 14 - 17соединены с входами логического блока 18и блока 19 формирования строб-импульса. Четыре выхода логического блока 18 через запоминающие преобразователи 2023 время-амплитуда, ключи 24-27 и блок 28 согласования соединены с двухкоординатным индикатором 29, а выход блока 19 формирования строб-импульса соединен управляющими входами ключей 24-27. Блок 19 формирования строб-имнульса 45 состоит из четырех дополнительных ключей 30-33, выходы которых через ждущие мультивибраторы 34-37 соединены с элементом И 38, с элементами ИЛИ 39-42, а также через дифференцирующие цепочки 43-46 и соединенные последовательно с ними инверторы 47-50 с элементом ИЛИ 51, а его выход соединен с разрядными элементами ждущих мультивибраторов 34-37. Выход элемента И 38 соединен с входом дополнительного ждущего мультивибратора 52, а его выход - с вторыми входами элементов ИЛИ 39-42, а также с управляющими входами ключей 24 - 27.

Выходы элементов ИЛИ 39-42 соединены соответственно с управляющими входами ключей 30-33.

Блок 18 (фиг. 5) состоит из четырех RS-триггеров 53-56, выходы которых соединены с входами элемента И 57, а также через дифференцирующие цепочки 58 - 61с сумматором 62, выход которого через последовательно соединенные пиковый детектор 63, компаратор 64, дифференцирующую цепочку 65 и инвертор 66 соединен с одним из входов сумматора 67, выход которого соединен с параллельно соединенными S-входами триггеров 53-56, а второй вход -с выходом эле.мента И 57.

Каждый блок 20-23 запоминающего преобразователя время-амплитуда (фиг. 7)

состоит из генератора Ьо тока, который через нормально закрытый ключ 69 соединен с зарядовым элементом (конденсатором) 70, параллельно которо.му включен второй нормально закрытый ключ 71, управляющий вход которого через последовательно соединенные инвертор 72, дифференцирующую цепочку 73, мультивибратор 74 и вторую дифференцирующую цепочку 75 соединен с управляющим входом ключа 69.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы АЭ принимаются разнесенными и укрепленны.ми на поверхности контролируемого изделия акустическими преобразователями 1, 4, 7 и 10. Сигналы, снимаемые с преобразователей, усиливаются усилителями 2, 5, 8 и 11, а затем детектируются детекторами 3, 6, 9 и 12, на выходах которых получаем видеоимпульсы, сдвинутые во времени один относительно другого на временные интервалы, зависящие от взаимной ориентации источника сигнала АЭ и акустических преобразователей , 4, 7 и 10. Эти видеоимпульсы поступают на четыре входа амплитудного селектора 13, где происходит их селектирование по амплитудно-временной зависимости, характерной для сигналов от. какого-либо одного источника АЭ. С выходов амплитудного селектора 13 импульсы проходят через фор.мирователи 14-17 и поступают на логический блок 18, вырабатывающий прямоугольные видеоимпульсы с длительностью, равной времени задержки между импульсом в каждом ,канале и импульсом, прищедщим от того же источника АЭ последним. Эти видеоимпульсы разной длительности поступают на входы четырех запоминающих преобразователей 20-23 время-амплитуда, вырабатывающих и запоминающих на выходе напряжения, пропорциональные длительности поступающих на входы преобразователей импульсов. Эти напряжения приложены к входам нормально закрытых ключей 24-27, которые открываются видеоимпульсом U, поступаюоткпывяются випеоимпу.льгом I ппгтупяющим на управляющие входы ключей 24-27 с выхода блока 19 формирования стробимпульса только в том случае, если на вход блока поступает полная серия сигналов Ui.-U4 от регистрируемого источника АЭ. Если какой-либо из сигналов Ui-Ua или Ui отсутствуют, то видеоимпульс Ur не вырабатывается и ключи 24-27 не открываются, что предотвращает выработку неправильной информации о координатах источника АЭ. После открывания ключей 24-27 напряжения с преобразователей 20-23 (одно из них равно нулю) поступают на блок 28 согласования, составленный из резисторов, а с его выхода - на двухкоординатный индикатор 29, показывающий в масштабе координаты источника АЭ. Напряжения Ui-U4 с выходов формирователей 14-17 поступают на входы нормально открытых дополнительных ключей 30- 33, установленных на входе блоке 19 формирования строб-импульса. Пройдя через ключи, эти напряжения запускают ждущие мультивибраторы 34-37, работающие в ждущем режиме. Постоянные времени RCцепей мультивибраторов выбраны такими, чтобы они вырабатывали видеоимпульсы Ue-Ug с длительностями, равными времени прохождения сигналов АЭ от наиболее удаленных участков или равными времени срабатывания остальных блоков устройства. Кроме того, в ждущих мультивибраторах. 34-37 предусмотрена возможность их перевода в стабильное состояние до окончания вырабатываемого ими импульса. Для этого параллельно их накопительным элементам (конденсаторы во времязадающих цепях) подсоединены нормально закрытые разрядные элементы, например полевые транзисторы, открываемые импульсным сигналом Ui2. Видеоимпульс Ue, выработанный раньще, чем импульсы в других каналах, поступает на дифференцирующую цепочку 43, и сигнал Uio, соответствующий заднему фронту импульса Ue, проходит через инвертор 47, поступает на один из входов элемента ИЛИ 51, а с его выхода- на разрядные элементы ждущих мультивибраторов 34-37 и переводит их в устойчивое состояние. При поступлении на входы блока 19 формирования строб-импульса двух, трех или какого-либо одного напряжения Ui - U4 вырабатываются также одно, два или три напряжения Ue-Ug и сигнал UIQ на выходе элемента И 38 и не появляется. Импульсы Ug-Ug поступают также через элементы ИЛИ 39-42 на управляющие входы ключей 30-33 и закрывают те из них, на которые поступили входные импульсы Ui, U2, Us или U4. Это предохраняет ждущие мультивибраторы 34-37 от последующих срабатываний при наличии нескольких видеоимпульсов в одном канале на входах ключей 30-32 или 33. После возвращения в первоначальное состояние одного из мультивибраторов 34-37 импульс, получаемый при дифференцировании заднего фронта сигналов Ue-Ua или Ug, переводит остальные мультивибраторы в устойчивое состояние, и блок 19 формирования стробимпульса возвращается снова в устойчивое состояние. При поступлении на блок 19 формирования строб-импульса всех четырех сигналов Ui - U4 от одного источника АЭ перекрывающие части импульсов Ue-Ug вызывают появление на выходе элемента И 38 и сигнала U 11, который запускает дополнительный ждущий мультивибратор 52, работающий в ждущем режиме и вырабатывающий видеоимпульс Us равный по длительности т - времени срабатывания. индикатора 29 устройства. Этот видеоимпульс через элементы ИЛИ 39-42 закрывает дополнительные ключи 32 и 33 на время т, а также открывает ключи 24-27, напряжение с выходом преобразователей времяамплитуда 20-23 поступает на блок 28 согласования, а затем на двухкоординатный индикатор 29. После прекращения импульса Ur, ключи 24-27 закрываются, а дополнительные ключи 30-33 открываются, и блок 19 формирования строб-импульса снова приходит в рабочее состояние. После прихода новой последовательности импульсов Ui - U4 срабатывает блок 19 формирования строб-импульса, а затем через интервал т возвращается в первоначальное состояние. На четыре входа логического блока 18 в общем виде поступает последовательность сдвинутых во времени импульсов Ui - Lj4, распределяемых случайным образом по каналам. На выходах блока 18 формируются три видеоимпульса Ui3-Uis, длительность которых равна временному интервалу между импульсами Ui - Ua и импульсом U4, принятым последним. Кроме того, может формироваться короткий импульс и 16, по длительности примерно равный длительности сигнала U4. Сигналы Uis-Ulg поступают на запоминающие время - амплитудные преобразователи 23, 22, 21, 20, вырабатывающие напряжения Ui/ - Uig с амплитудой плоской вершины, пропорциональной величине интервалов TI-г.з. Амплитуда сигнала U20 будет около нуля ввиду малой длительности сигнала UIG. Время запоминания Т4 выбирают примерно равным длительности видеоимпульса Us (фиг. 4), после чего происходит сброс напряжений Ui -U2ii на ноль. Импульсы Ui - U4 (фиг. 5) поступают на R-входы триггеров 53-56 и перебрасывают их в единичное состояние. На выходах триггеров формируются сигналы Uia - Uir,. При появлении последнего по времени сигнала Ui6 на выходе схе.мы 57 совпадения вырабатывается сигнал U2i, который через сумматор поступает на S-входы триггеров 53-56 и перебрасывает их в нулевое состояние. Длительность сигнала Uie при этом равна сумме времен переключений блоков 34, 44 и 33 и для реальных случаев контроля значительно меньше длительности сигналов Ui3-Ui6- Поэтому наличие сигнала Ui6 не приводит к каким-либо заметным погрешностям при определении координат источников АЭ. Выработка напряжения U2i происходит только в том случае, когда все четыре триггера 53-56 перебрасываются в единичное состояние. Поэтому при приходе только части сигналов Ui-U4 напряжение U2i не вырабатывается и перебрасывания триггеров в нулевое состояние не происходит, что может привести к сбоям в работе всего устройства. Поэтому в блоке 18 предусмотрено дополнительное (через определенный интервал) перебрасывание триггеров в нулевое состояние. Для этого напряжения Uia-Uie дифференцируются и сигналы U22-U25, соответствующие их передним фронтам, через сумматор 62 поступают на вход пикового детектора 63 с временем разрядаТ равным максимально вероятной величине интервала ть Если за это время не вырабатывается сигнал U2I, то напряжение Ua на входе детектора уменьшается до нуля. Компаратор 64 при этом переходит в нулевое состояние, а на выходе инвертора 66 вырабатывается импульс Uso, соответствующий заднему фронту сигнала 67, и перебрасывает триггеры 53-56 в нулевое состояние. Напряжения Uia-Uie с выходов триггеров поступают на входы запоминающих преобразователей 20-23 время - аплитуда. Видеоимпульс Uia открывает ключ 69, и элемент 70 заряжается до напряжения Un, пропорционального длительности TI После дифференцирования импульса lJi3 часть напряжения Uai, соответствующая заднему фронту импульса Uis, запускает мультивибратор 74, вырабатывающий (видеоимпульс U32 длительностью Т4, После дифференцирования и инвертирования сигнал U34, соответствующий заднему фронту импульса U32, открывает ключ 71 и элемент 70 разряжается через него до нуля. Таким образом, в предлагаемом устройстве в результате введения четырех ключей и блока формирования строб-импульса устранены ложные срабатывания индикатора при отсутствии сигнала в каком-либо из каналов, а индикация координат источника АЭ производится только в том случае, если имеется полная последовательность информативных сигналов, снимаемых со всех каналов. Формула изобретения Устройство для контроля изделий по сигналам акустической эмиссии, содержащее четыре канала из последовательно соединенных акустического преобразователя, усилителя и детектора, амплитудного селектора, входы которого подключены к выходам детекторов, логический блок и четыре формирователя, включенные между выходами амплитудного селектора и входами логического блока, четыре запоминающих преобразователя время-амплитуда, входы которых соединены с выходами логического блока, блок согласования и двухкоординатный индикатор, подключенный к выходам блока согласования, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, оно снабжено четырьмя ключами, установленными соответственно между выходами четырех преобразователей время - амплитуда и входами блока согласования, и блоком формирования стробимпульса, выход которого соединен с управляющими входами четырех ключей, а четыре входа соединены с выходами формирователей, блок формирования строб-импульса выполнен в виде пяти элементов ИЛИ, четырех каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных дополнительного ключа, ждущего мультивибратора, дифференцирующей цепочки и инвертора, выход каждого инвертора соединен с входами первого элемента ИЛИ, а его выход - с входами сброса ждущих мультивибраторов, выходы которых соединены первыми входами остальных элементов ИЛИ, последовательно соединенных элемента И и дополнительного ждущего мультивибратора, выход которого является выходом блока формирования строб-импульса и соединен с вторыми входами остальных элементов ИЛИ, выход каждого из них соединен с управляющим входом дополнительного ключа соответствующего канала, а сигнальный вход является одним из четырех входов блока формирования строб-импульса.

-

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля качества изделий и предназначено для выявления развивающихся дефектов и определения их координат путем регистрации излучаемых дефектами сигналов акустической эмиссии (АЭ), Целью изобретения является повышение надежности и достоверности результатов контроля за счет устранения ложных срабатываний индикатора при получении. неполной серии импульсов от источника АЭ, Сигналы АЭ, снимаемые с преобразователей, усиливаются усилителями, детектируются детекторами. На выходах последних получаются видеоимпульсы, сдвинутые во времени один относительно другого .на временные интервалы, зависящие от взаимной ориентации источника сигнала АЭ и акустических преобразователей. Эти видеоимпульсы поступают на вход амплитудного селектора, где видеоимпульс, пришедший раньше, запускает селектор и пропускается на его выход, а видеоимпульсы, полученные в других каналах и поступившие на входы селектора позже, пропускаются им только в том случае, если их амплитуда находится в определенной функциональной зависимости от амплитуды первого видеои.мпульса. Это имеет место в том случае, если принимаются сигналы от одного источника .ЛЭ. Видеоимпульсы, соответствующие одному источнику АЭ, с выходов селектора через формирователи поступают в блок фор.мирования строб-импульса и логический блок, вырабатывающий видеои.мпульсы с длительностью, равной времени задержки, между импульсом в каждом канале и импульсом из той же серии, но пришедшим самым последним. Эти видеоимпульсы разной длительности поступают на входы четырех запоминающих преобразователей время-амплитуда, а с их выходов nOvTy4eHHbie напряжения через ключи, управляемые блоко.м формирова ния строб-импульса. - на мостовую схему и двухкоординатный самописец, показы(Л вающий в определенном масштабе координаты источника АЭ. При поступлении на входы блока формирования строб-импульса двух, трех или одного напряжения от формирователей на его выходе управляющего сигнала не будет и ключи будут закрыты, причем закрываются и внутренние дополнительNP ные ключи блока формирования строб-имО5 пульса, предохраняющие от последующих to срабатываний. При поступлении на блок формирования строб-импульса всех четырех со а сигналов от формирователей на -выходе этого б.юка появляется видеоимпульс, равсо ный по длительности времени срабатывания индикатора устройства. После этого блок снова приходит в рабочее состояние. Устранение ложных срабатываний индикатора позволяет повысить надежность и достоверность результатов контроля. 8 ил.

сриг.З

i/26

фиг л

ut иг

L/1

ш

UI3 и№ Ш5

иг ип

UI

иа из

Ш5

иг: игг игя

их

Фиг. 6

т

65

6

66

фиг. 5

L/r

фиг. 7