Устройство для акустико-эмиссионного контроля материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть исполь- зовано для акустико-эмиссионного контроля материалов.

. Ц§ль изобретения - повышение достоверности контроля за счет фазового разделения актов акустической эмиссии,

На фиг. 1 представлена структурная

жены на диаграммах 3 и 4. Формирователи 5 и 11 формируют из положительных и отрицательных полуволн, поступающих на их входы, положительные и отрицательные нормированные импульсы соответственно (диаграммы 5 и 6). Из этих диаграмм видно, что длительность каждого последующего нормированного имсхема устройства; на фиг. 2 -времен- Q пульса равна длительности предыдущего.

В моменты времени, когда на звучащий пьезопреобразователь 1 поступает новьй упругий импульс, фаза его

нал диаграмма работы устройства.

Пьезопреобразователь 1 последовательно соединен с усилителем 2, выход которого соединен с входами блоков 3 и 4 отсечки импульсов .положительной полярности и импульсов отрицательной полярности соответственно. С блоком 3 отсечки последовательно соединены формирователь 5, элемент 6 задержки, элемент И-НЕ 7, преобразователь 8 длительность-амплитуда, компаратор 9 и счетчик 10. С блоком 4 отсечки последовательно соединены формирователь 11 отрицательной полярности, формирователь 12 положительной полярности и инвертор 13, выход которого подключен к второму входу элемента И-НЕ 7. Источник 14 опорного напряжения под- .ключен к другому входу компаратора 9, а генератор 15 стробов связан с другим входом счетчика 10.

Устройство работает следующим образом.

Поступающие на пьезопреобразователь 1 импульсы акустической эмиссии от развивающегося дефекта (диаграмма 1) преобразуются в электрические колебания резонансной частоты (диаграмма 2). Продолжительность колебаний пьезопреобразователя 1 значительно больше, чем постоянная затухания импульса в материале. Поэтому весьма высока вероятность поступления упругих импульсов на еще звучащий от предьщущего импульса пьезопреобразо- ватель 1, т.е. вероятность непрерывной эмиссии (моментывремени а, б, в, г, е на временной диаграмме 1). Следствием этого является изменение фазыколебаний пьезопреобразователя 1 (диаграмма 2).

Блоки 3 и 4 отсечки импульсов положительной и отрицательной полярности служат для отстройки от электронных шумов аппаратуры и для дальнейше15

20

25

30

колебаний изменяется равенство по дли длительности нормированных импульсов нарушается. Поступающий на вход формирователя 12 импульс отрицательной полярности преобразуется в импульс положительной полярности и инвертируется инвертором 13, с выхода которого (диаграмма 7) нормированные импуль сы положительной полярности поступают на второй вход элемента И-НЕ 7. Нормированные положительные импульсы с выхода формирователя 5 поступают на элемент 6 задержки, на котором они задерживаются во времени на 1/2 периода резонансных колебаний пьезопреобразователя (диаграмма 8).

С выхода элемента 6 задержки задержанные импульсы положительной полярности поступают на первый вход элемента И-НЕ 7. Импульсы на выходе элемента И-НЕ 7 имеют вид, представ- 35 ленный диаграммой 9. Из этой диаграммы видно, что по фронтам посту- паюищх на входы элемента И-НЕ 7 импульсов на его выходе образуются очень узкие импульсы, когда фаза колебаний пьезопреобразователя не ме- . няется.

В моменты времени, когда фаза колебаний вследствие поступления на звучащий пьезопреобразователь упругого импульса акустической эмиссии (моменты времени а, б, в, г) меняется, на выходе элемента И-НЕ 7 образуется значительно более широкий импульс, который поступает на вход пре- образователя 8 длительность-амплитуда. Амплитуда импульсов этого преобразователя линейно зависит от длительности подаваемого на его вход импульса. Узкие импульсы, образовавшиеся

Ю

15

50

го формирования нормированных импуль-gg на выходе элемента И-НЕ 7 по фронтам

сов положительной и отрицательной полярности. Положительные и отрицательные полуволны электрических колебаний с выходов блоков 3 и 4 изобрасовпадающих по длительности входных импульсов, преобразуются преобразователем 8 в импульсы очень малой амплитуды, которые в дальнейшем отсекаются

жены на диаграммах 3 и 4. Формирователи 5 и 11 формируют из положительных и отрицательных полуволн, поступающих на их входы, положительные и отрицательные нормированные импульсы соответственно (диаграммы 5 и 6). Из этих диаграмм видно, что длительность каждого последующего нормированного импульса равна длительности предыдущего.

5

0

5

0

колебаний изменяется равенство по дли- длительности нормированных импульсов нарушается. Поступающий на вход формирователя 12 импульс отрицательной полярности преобразуется в импульс положительной полярности и инвертируется инвертором 13, с выхода которого (диаграмма 7) нормированные импульсы положительной полярности поступают на второй вход элемента И-НЕ 7. Нормированные положительные импульсы с выхода формирователя 5 поступают на элемент 6 задержки, на котором они задерживаются во времени на 1/2 периода резонансных колебаний пьезопреобразователя (диаграмма 8).

С выхода элемента 6 задержки задержанные импульсы положительной полярности поступают на первый вход элемента И-НЕ 7. Импульсы на выходе элемента И-НЕ 7 имеют вид, представ- 5 ленный диаграммой 9. Из этой диаграммы видно, что по фронтам посту- паюищх на входы элемента И-НЕ 7 импульсов на его выходе образуются очень узкие импульсы, когда фаза колебаний пьезопреобразователя не ме- . няется.

В моменты времени, когда фаза колебаний вследствие поступления на звучащий пьезопреобразователь упругого импульса акустической эмиссии (моменты времени а, б, в, г) меняется, на выходе элемента И-НЕ 7 образуется значительно более широкий импульс, который поступает на вход пре- . образователя 8 длительность-амплитуда. Амплитуда импульсов этого преобразователя линейно зависит от длительности подаваемого на его вход импульса. Узкие импульсы, образовавшиеся

5

0

совпадающих по длительности входных импульсов, преобразуются преобразователем 8 в импульсы очень малой амплитуды, которые в дальнейшем отсекаются

компаратором очень малой амплитуды, которые в дальнейшем отсекаются компаратором 9.

Более широкие импульсы, образовав- шнеся на выходе элемента И-НЕ 7 от несовпадающих по дпит.ельности входных импульсов, соответствующих моменту изменения фазу колебаний пьезо- преобразователя 1, преобразуются пре- образователем 8 в импульсы значительно большей амплитуды (диаграмма 10). С выхода элемента И-НЕ 7 импульсы поступают на первьш вход компаратора 9. На второй вход его подано поро- 15 формирователь и элемент задержки.

говое напряжение от источника 14 опорного напряжения. Уровень напряжения порога выбирается несколько превьша- ющим амплитуду импульсов, формирующихся по фронтам узких импульсов эле ментом И-НЕ 7 (пунктир на диаграмме 10). С выхода компаратора 9 формируются прямоугольные импульсы по входным импульсам высокой амплитуды, превышающим уровень порога.

Таким образом, импульсы с выхода компаратора 9 являются признаком момента поступления упругого импульс акустической эмиссии на звучащий пьезопреобразователь 1. Подсчет та- ких импульсов за время строба (задаваемого генератором 15 строба) счетчиком 10 позволяет измерить интенсивность акустической эмиссии при ее непрерьшном

характере. Так как пер

вичным признаком является изменение фазы колебаний, появляется возможность измерять интенсивность упругих импульсов и импульсов очень малой амплитуды.

Формула изобретения

Устройство для акустико-эмиссион- ного контроля материалов, содержащее последовательно соединенные пьезо- преобразователь, усилитель и блок отсечки, последовательно соединенные

последовательно соединенные источник опорного напряжения и компаратор и последовательно соединенные генератор стробов и счетчик, отличающееся тем, что, с целью повьше- ния достоверности контроля, оно снабжено последовательно соединенными дополнительным блоком отсечки, вход которого подключен к выходу усилителя, формирователем отрицательной полярности, формирователем положнтель- ной полярности, инвертором, элементом И-НЕ, второй вход которого связан с выходом элемента задержки, и преобразователем длительность-амплитуда, выход которого подключен к второму входу компаратора, подсоединенного выходом к счетному входу счетчика, а выход блока отсечки связан с входом

|Г1Ш1Л1иШШШШ1 Ш ГШ,

шшлгшлг jmuunjuiAMJirniLRnji..

шжм 1Г1Л1иш1Аштт пл.

JJJUJJiJLJIlJJJJUyUi

w

Unop

11

A

A

JL

LJI

фиг.2

Изобретение относится к области неразрушающего контроля методом акустической эмиссии. Цель изобретения повышение достоверности контроля за счет фазового разделения актов акустической эмиссии. Пьезопреобраэова- . тель 1 принимает сигналы акустической эмиссии, которые преобразуются с помощью формирователей 5, 11 и 12, элемента 6 задержки, инвертора 13 и элемента И-НЕ 7 в последовательность, импульсов с различной длительностью. Импульсы с наибольшей длительностью, соответствующие моментам последующего акта акустической эмиссии, селектируются компаратором 9 и подсчитываются счетчиком 10. 2 ил. СО СП о О5 о ю Фиг. 1