Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

00 СП

со

Изобретение относится к неразру- шакяцему контролю материалов и изделий методом акустической эмиссии и может быть использовано в различных областях промьшшенности. Цель изобретения - повышение точности измерения энергии за счет аппроксимации площади над условной кривой, соответствующей квадрату исследуемого сигнала, суммой площадей трапеций. От контролируемого изделия принимают сигналы акустической эмиссии и обрабатывают в п каналах преобразования путем амплитудной дискриминации и преобразования в число счетньпс импульсов. Выходные сигналы времяимпульсных преобразователей 13-16, аппроксимирующие площадь под кривой сигнала акустической эмиссии площадью суммы трапеций, умножают при помощи делителей 17-20 частоты на коэффициент, пропорциональный квадрату значений сигнала .акустической эмиссии, а затем сумми- рутат и подают на регистратор 6. 2 ил. i СО

Фие.7

Изобретение относится к неразруша- юцему контролю материалов и изделий методом акустической эмиссии и может быть использовано для контроля объек- тов машиностроения, строительной индустрии и в других областях промьпи- ленности.

Целью изобретения является повышение точности измерения энергии за счет аппроксимации площади под условной кривой, соответствующей квадрату исследуемого сигнала, суммой площадей трапеций.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства в четырехканальном варианте; на фиг,2 - график процесса измерения энергии. :

Устройство содержит соединенные последовательно приемный преобразователь 1, усилитель 2, детектор 3, соединенные последовательно логический элемент ИЛИ 4 счетчик 5 и регистратор 6, соединенные последовательно генератор 7 счетных импульсов и рас- пределитель 8 счетных импульсов, п каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные амплитуд- ньм дискриминатор 9 (10-12), время- импульсный преобразователь 13 (14-16) и делитель 17 (18-20) частоты, выход которого подключен к соответствующему входу элемента ИЛИ.

Времяимпульсный преобразователь п-го канала выполнен в виде элемента 21 И, включенного между.выходом амплитудного дискриминатора, связанного с вторым входом первого элемента И (n-l)-ro канала, и входом делителя 17 частоты. Времяимпульсные преобра- зователи 14-16 выполнены в последовательно соединенных элемента 22 (23, 24) И, элемента 25 (26, 27) ИЛИ -« элемента 28 (29, 30) И, выход которого является выходом соответствующе- го времяимпульсного преобразователя. Выход амплитудного дискриминатора 10 (11, 12) каждого канала соединен с первым входом элемента 22 (23, 24) И вторым входом элемента 28 (29, 30) И этого же канала и с вторым входом элемента 23 (24) И предьщущего канала.

Первый выход распределителя 8 счетных импульсов соединен с вторым входом элемента 21 И, а остальные выходы соединены соответственно с третьим входом элемента 22 (23, 24) И

.

5

0 5 Q

.Q дс

35

50

55

и вторым входом элемента 25 (26, 27) ИЖ.

Устройство работает следующим образом. Сигналы акустической эмиссии принимаются приемным преобразователем 1 и преобразуются им в электрические сигналы. Последние усиливаются усилителем 2 и затем детектором 3 преобразуются в электрические сигналы одной полярности. С выхода детектора 3 сигнал поступает параллельно на входы амплитудных дискриминаторов 9-12. Уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов 9-12 выбраны разными и такими, чтобы обеспечить измерение энергии сигналов акустической эмиссии в пределах требуемого динамического диапазона. На выходах амплитудных дискриминаторов 9-12 формируются импульсы с длительностью, равной времени, в течение которого выходной сигнал детектора 3 превьпиает уровень дискриминации соответствующего амплитудного дискриминатора 9- 12. Генератор 7 счетных импульсов вырабатывает квантующие импульсы одинакового постоянного периода следования. Распределитель 8 счетных импульсов, имеющий в данном случае 2п - 1 7 выходов, вьщает на своих выходах непрерывные последовательности квантующих импульсов одинакового периода следования. Эти последовательности импульсов сдвинуты по фазе таким образом, чтобы исключить их взаимное перекрытие в какой-либо.момент времени. Импульсы с каждого выхода рас пределителя 8 счетньк импульсов поступают или на второй вход элемента 21-24 И одного из каналов, или на второй вход элемента 25-27 ИЛИ одного из каналов. Если сигнал с выхода детектора 3 превышает уровень дискриминации только амплитудного дискриминатора 12 первого (младшего) канала, то с выхода амплитудного дискри минатора 12 поступает открывающий импульс на первый вход элемента 24 И. Так как на третьем входе элемента 24 И присутствует запрещающий сигнал с выхода амплитудного дискриминатора 11, то импульсы с одного из выходов распределителя 8 счетных импульсов, поступающие на второй вход элемента 24 И, не проходят на выход последнего. В то же время импульсы с другого выхода распределителя 8 счетных импульсов, поступающие на второй

31

вход элемента- 27 ИЛИ, проходят на вход второго элемента 30 И. Эти импульсы в течение времени наличия импульса на выходе амплитудного дискриминатора 12 проходят через второй элемент 30 И на вход делителя 20 частоты. Если сигнал с выхода детектора 3 превьпиает уровень дискриминации и амплитудного дискриминатора 11 второго: гканала, то он начинает работать так, как до этого работал первый. Однако первый канал при этом изменяет режим работы, так как на третьем входе элемента 24 И появляется сигнал с выхода амплитудного дискриминатора 11. При этом импульсы с выхода распределителя 8 счетных импульсов, поступающие на второй вход элемента 24 И, проходят на выход последнего и далее на первый вход элемента 27 ИЛИ Таким образом, на выходе элемента 27 ИЛИ имеем сумму импульсов, посту- с двух разных выходов распределителя 8 счетных импульсов, т.е. последовательность импульсов удвоенной частоты. Эти импульсы далее через элемент 30 И поступают на вход делителя 20 частоты.

Аналогично работают и все остальные каналы, т.е. на входы делителей 18-20 частоты каждого i-ro канала поступают импульсы с частотой f, равной удвоенной частоте импульсов на одном из выходов распределителя 8 счетных импульсов (если работает и последукнций канал) , либо f -/2 (если последующий канал не работает),

На вход делителя 17 частоты поступают импульсы с частотой fj/2.

Делители 17-20 частот делят число импульсов, поступающих на их входы за время измерения в соответствии с установленными в них коэффициентами деления.

Выходные импульсы делителей 17-20 частоты объединяются элементом 4 ИЛИ, суммируйтся счетчиком 5 и регистрируются регистратором 6. Коэффициенты деления делителей 17-20 выбраны так, чтобы общее число импульсов на счет- чике 5 было пропорционально энергии анализируемого сигнала.

Процесс измерения энергии заключается в следующем (фиг.2).

В устройстве происходит определе- ние площади под условной кривой, соответствующей квадрату исследуемого сигнала.

194

На фиг. обозначены U - сигнал, поступающий с выхода детектора 3; Ui условная кривая, соответствующая квадрату сигнала, поступающего с выхода детектора 3; U,-U4 уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов 12, 11, 10 и 9 соответственно.

и устанавливается обьгчно несколько выше уровня щумов. Площадь под кривой и, пропорциональная энергии исследуемого сигнала, определяется в предлагаемом устройстве как сумма площадей трапеций А, Б и С, причем трапеция С для старшего из сработавших каналов вырождается в треугольник. Площадь каждой трапеции равна сумме площадей прямоугольника и двух треугольников. Если основание каждой i-и трапеции выразить через число импульсов М-; то площадь трапеций определится как

S, М,,, -н 1(М. - Mi,,).(U,,

- Uf),

а площадь под кривой U будет равна

55;.

В каждом i-M канале при отсутствии срабатывания последующего соседнего канала происходит деление частоты f| на два, т.е. вьфабатьтается число импульсов 1/2(М j - М ,., ), а в случае срабатывания последующего соседнего канала деление на два прекращается и вырабатьюается число импульсов,равное М .

Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет введения распределителя 8 счетных импульсов обеспечивается гарантированная разноска кванти- рующих импульсов во времени. Кроме того, обеспечивается более точное измерение энергии сигнала АЭ за счет аппроксимации площади под условной кривой, соответствующей квадрату исследуемого сигнала, суммой площадей трапеций.

Формула, изобретения

Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные приемный преобразователь, усилитель и детектор, последовательно соединенные элемент ИЛИ, счетчик и регистра- . тор, п каналов, каждьй из которых содержит последовательно соединенные

5U

амплитудный дискриминатор, вход которого подключен к выходу детектора, времяимпульсный преобразователь и делитель частоты, выход которого под- ключей к соответствуклдему входу элемента ИЛИ.,, и генератор счетных импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено распределителем счетных им- пульсов с числом выходов 2п-1, вход которого связан с выходом генератора счетных импульсов, времяимпульсный преобразователь каждого канала, кроме п-го, выполнен в виде последова- тельно соединенных первого элемента И, элемента ИЛИ и второго элемента И зыхоц которого является выходом вре- мяимпульсного преобразователя, выход амплитудного дискриминатора каждого

Редактор Е.Копча

Составитель Б.Ломакин.

Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 3776/46

Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

канала соединен с первым входом первого элемента И, вторым вкодом второго элемента И этого же канала и с вторым входом первого элемента И пре- дьщущего канала, времяимпульсный преобразователь п-го канала выполнен в виде элемента И, включенного между выходом амплитудного дискриминатора п-го канала, связанного с вторым входом первого элемента И (n-l)-ro канала, и входом делителя частоты п-го канала, первый выход распределителя счетных импульсов соединен с вторым входом элемента И времяимпульсного преобразователя п-го канала, а остальные выходы соединены соответственно с третьими входами первых элементов И и вторыми входами элементов ИЛИ остальных каналов.

Подписное