Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии Советский патент 1987 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрутча- щему контролю материалов и изделий к-устико эмисс1-к 1 ъым методом и может ыть использовано для оценки дефектости объектов контроля по энергии игналов акустической эмиссии (АЭ),

Цель изобретения - повышение достоверности и точности измерения энерии сигналов АЭ за счет того, что вантующие импульсы формируются из сигнала промежуточной частоты и плоадь под кривой, соответствующей квадрату значений анализируемого сигнала, аппроксимируется суммой площаей трапеций.

На фиг,1 показана структурная схема устройства для измерения энергии сигналов АЭ; на фиг.2 - эпюры напряжений в отдельных точках структурной схемы устройства; на фиг.З - график процесса измерения энергии АЭ.

Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии содержит последовательно приемный преобразователь 1, преобразователь 2 частоты и усилитель 3 промежуточной частоты, тг каналов J, каждый из которых содержит амплитудный дискриминатор 4 - 7j D-триггер 12 - 15, логический элемент И 16 - 19 и делитель 20 - 23 частоты импульсов.

Кроме того каждьш нечетный канал содержит формирователь 8, 9 переднего фронта импульсов, а каждьш четный канал содержит формирователь 10, 11 заднего фронта импульсов. Вход формирователя 8 (9 - 11) соединен с выходом амплитудного дискриминатора 4 (5-7), В каждом канале прямой выход формирователя 8 (9 - I1) фронта импульсов соединен с первым входом

логического элемента И 16 (17 - 19), инверсный выход формирователя 8 (9 - 11). фронта импульсов соединен со счетным входом D-триггера 12 (13 - 15),инверсный выход D-триггера 12 (13 - 15)соединен с его входом БЭ прямой выход D-триггера 12 (13 - 15) соединен с вторым входом логического элемента И 16-19, выход которого соединен с входом делителя 20 23 частоты.I Выходы делителей 20 - 23 частоты соединены с соответствующими входами логического элемента ИЛИ 24J выход логического элемента ИЛИ 24 соединен с входом счетчика 25, выход которого соединен с входом регистра 26. Вход S D-тригге ра 13 (14 и

5

0

5

15) каждого канала, за ИСКЛЮЧРЧНР.М последнего, соединен с инверсным выходом формирователя 8 (10 и 11) фронта импульсов соседнего старшего по УРОВНЮ дискриминации канала. Входы амплитудных дискриминаторов 4-7 соединены с выходом усилителя 3 промежуточной частоты.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы АЭ принимаются приемным преобразователем 1 и преобразуются им в переменное электрическое напряжение. Преобразователь 2 частоты преобразует это напряжение таким образом, что его спектр переносится с несущей частоты (за которую принимается частота основного резонанса приемного преобразователя 1) на промежуточную частоту. Усилитель 3 промежуточной частоты производит дополнительное усиление сигнала на промежуточной частоте с одновременным обеспечением частотной избирательности. С выхода усилителя 3 промежуточной частоты центрированный сигнал поступает одновременно на входы амплитудных дискриминаторов 4-7 всех каналов .

При работе одного канала, напри- мер младшего, в первом случае входной радиосигнал промежуточной частоты превышает уровень дискриминации 11 только амплитудного дискриминатора 7, На выходе дискриминатора 7 при этом формируется последовательность прямоугольных импульсов Un, , причем длительность каждого импульса равна интервалу времени, в течение которого входной радиосигнал промежуточной частоты превышает уровень и дискриминации амплитудного дискриминатора 7. Далее формирователь 9 переднего фронта формирует на своем прямом выходе короткие импульсы 11,-,, совпадающие по времени с переднШ и

S

фронтами исходных прямоугольных импульсов Ил,. Соответственно, на ин- Q версном выходе формирователя 9 формируются инвертированные импульсы

0

5

0

и

Т1

С прямого выхода формирователя

9 импульсы U-J-I поступают на первый вход логического элемента И, , ас: инверсного выхода формирователя 9 импульсы U-T) поступают на счетньй вход D-триггера 15. D-триггер 15 делит на два число импульсов U, поступающих на его вход. На прлмом выходе Dтриггера 5 формируются импульсы U, которые поступают на второй вход логического, элемента И 19, При совпадении импульсов на входах логического элемента И 19 на его выходе формируются импульсы Ид, , которые поступают на вход делителя 23 частоты.

Если входной радиосигнал промежуточной частоты U|,p превышает уровень дискриминации Ug амплитудного дискриминатора 6 второго канала, то на его выходе также формируются прямоугольные импульсы U

92

из которых

формирователь 11 заднего фронта формирует на своем прямом выходе короткие импульсы , совпадающие по времени с задними фронтами прямоугольных импульсов

На инверсном выходе формирователя 1 1 формируются инвертированные импульсы U-f , которые поступают на счетный вход D-триггера 14 и т.д.,

т.е, канал работает также, как до этого работал первый канал. Однакоs кроме того, инвертированные т- пульсы U-I-2 поступают и на установочный S вход D-триггера 15 первого канала. При этом, если .до прихода импульса и.2 0 тркггера 15 находится в пии О, то с приходом импульса LV2 он устанавливается в состояние i. Таким образом, импзшьсы UT поступающие на 5 вход -триггера 15, переводят его из режима деления на два в режим деления на единицу, т.е, на вход делителя 13 поступает при этом такое лее количество импульсов f как и на вход формирователя 9, Аналогично работают и все остальные каналы уст- ройства, т.е, на входы делителей 2023 частоты каждого 1-го канала поступает либо число импульсов А, , равное числу импульсов, сформированных соответствующим амплитудным дискриминатором 4-7 (если работает и ближайший старший канал) ,, либо

А;ближайший старший канал не работает)t I . .

Делители 20 - 23 частоты делят число импульсов, поступающих на их входы, в соответствии с установленны ми в них коэффициентами деления. Выходные импульсы делителей 20-23 частоты объединяются логическим элементов ИЛИ 24, суммируются счетчиком 25 и регистрируются регистратором 26, Коэффициенты К; деления делителей

так, чтобы общее счетчике .25 было ргии сигналов аку2 1

Un - Ur,-, - К;

и.

-1

,

fO

f5

20

где и.. - уровень дискриьшнации амплитудного дискриминатора 4(5 - 7) канала{

и. - уровень дискриминации амплитудного дискриминатора 4 (5-7) i-ro канала.

Процесс измерения энергии заключается -в следующем. В устройстве происходит определение площади под условной кривой, соответствующей квадрату огибающей входного радиосигнала промежуточной частоты.

На графике (фиг.З) обозначены: Upp- входной радиосигнал промежуточной частоты, поступающий на амплитудные дискриминаторы з силителя 3 промежуточной частоты} - услов- уг ная огибающая входного сигнала{ Unpo квадрат условной огибающей; U -Uj- уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов; 11( обычно устанавливается несколько выше уровня шумов.

Площадь под кривой определяется в устройстве как сумма площадей трапеций А и Б и С, причем трапеция С для старшего из сработавших кана- . лов вырождается в треугольник. Пло- щадь каждой трапеции равна сумме 3-5 площадей прямоугольника и двух треугольников. Если основание каждой i-й трапеции выразить через число импульсов М , равное , то площадь трапеции определяется:

30

40

45

,+ | (М;-м., )j. (uf, -и ).

а

м,ч,+ -| СМ;- М.,, )J N; .

50

т.е. S;

I о о N;(U. -и ).

Как следует из описания работы устройства, в каждом i-м канале при отсутствии срабатывания старшего со- седнего канала происходит деление на два, т.е. вырабатывается число има в

пульсов, равное у (М, - К, ) случае срабатывания старшего соседнего канала деление на два прекращается и вырабатьгоается число импульсов, равное М .

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить достоверность и точность измерения энергии сигналов АЭ за счет того, что в качестве квантующих импульсов использу ются импульсы, сформированные из сигнала промежуточной частоты, что ав томатически обеспечивает разноску квантзтощих импульсов каналов во времени, а также измерения энергии сиг нала АЭ площади под условной кривой; аппроксимируемой суммой площадей трапеций ,

Форму л аиз обретения

Устройство для намерения энергии сигналов акустической эмиссии, содержащее приемный преобразователь,, последовательно соединенные логический элемент ИЛИ, счетчик и регистратор, и каналов, каждый из Которых содержит амплитудньй дискриминатор и делитель часто ты t .входы амплитуднь Х дискриминаторов соединены между собой, выходы делителей частоты соединены с соотвествующимн входами логи

5

0

5

0

ческого элемента ИЛИ, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности и точности, оно снабжено последовательно соединенными прео,бразователем частоты и усилителем промежзггочной частоты, включенными между приемным преобразователем и амплитудными дискриминаторами, D- триггерами и логическими элементами Ид включенными в каждый канал, формирователем передних фронтов импульсов, включенными в каждый нечетный канал, формирователями задних фронтов импульсов, включенными в каждьй четный канал, в каждом канале вход формирователя фронтов соединен с выходом амплитудного дискриминатора, прямой выход формирователя фронтов соединен с первым -входом логического элемента И,

инверсный выход формирователя фронтов соединен со счетным входом D- триггера, инверсньм выход D-триггера соединен с его входом D,, прямой выход D-триггера соединен с вторым входом логического элемента И, выход которого соединен с входом делителя частоты, вход S D-триггера каждого канала, за исключением последнего, ; соединен с инверсным выходом формирователя фронтов соседнего старшего по уровню дискриминации канала,

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий акустико-эмиссионным методом и может быть использовано для оценки дефектно.сти объектов контроля по энергии сигналов акустической эмиссии (АЭ) . Целью изобретения является повьшение достоверности и точности измерения энергии сигналов АЭ, Производится частотное преобразование сигнала АЭ . преобразователем 2 частоты и усилителем 3 промежуточной частоты. В качестве квантующих импул1зсов используют импульсы, сформированные из си1- нала промежуточной частоты, что автоматически обеспечивает- разноску квантующих импульсов каналов по времени, Измерение энергии сигналов АЭ производится аппроксимацией площади под условной кривой, соответствующей квадрату значения анализируемого сигнала, суммой площадей трапеций. 3 ил. I (Л

ид,

I |V7 ;w;i ii i|i I 1 i Ц

I , I il

(,

1 f-{H-f-rHf; ri rl I

Г I I I

i-I M

;i ii i|i Ц

I , I il

H-f-rHf ri rl I

i-I M

t i

Фиг.д

Составитель К, Хилков Редактор О, Бугир Техред А.Кравчук КорректорН. Король

Заказ 613/52 .Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

.по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г Ужгород, ул. Проектная, 4