Установка для акустико-эмиссионного контроля Советский патент 1990 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для исследования прочности конструкций.

Цель изобретения - повышение точности, уменьшение времени и трудоемкости контроля за счет автоматизации процедуры определения конструкционной прочности, увеличения динамического диапазона измерений и параллельного частотного анализа.

На чертеже представлена блок-схема установки для акустико-эмиссионно- го контроля.

Установка для акустико-змиссионног го контроля содержит последовательно

соединенные электроакустический преобразователь 1, усилитель 2 и блок 3 полосовых фильтров, и индикатор 4 параметров, подключенные к соответствующим выходам блока 3 полосовых фильтров п измерительных каналов, каждый из которых содержит аналоговый ключ 5 и последовательно соединенные первый амплитудный компаратор 6, вход- которого объединен с входом аналогового ключа 5, и служит входом измерительного канала, расширитель 7 импульсов, второй амплитудный компаратор 8 и счетчик 9 импульсов, соединенные последовательно .(Первый интегратор 10, вход которого подключен

сд

casc

к выходу аналогового ключа 5, третий амплитудный компаратор 11, соединенный обратной связью с входом сброса первого интегратора 10, счетчик 12 переполнений первого интегратора 10, и второй интегратор 13, вход которого соединен с выходом первого амплитудного компаратора б, общие для всех п измерительных каналов первый мультиплексор 14, соответствутощие входы которого соединены с выходами счетчиков 9 импульсов и счетч иков 12 переполнения каждого измерительного канала, аналоговый коммутатор 15, соответствующие входы которого соединены с -выходами первого 10 и второго 13 интеграторов каждого капалаj подключенный к выходу аналогового коммутатора 15 аналого-цифровой преобразователь 165 кнопку 17 Пуск, соединенные входами, с последней ..таймер 18 и одновибратор 19 цикла, последовательно соединенные тактовый генератор 20 и схему 21 запрета, второй вход которой соединен с выходом одновибратора 19 цикла, третий вход - с выходом таймера 18, а выход - с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 16. Установка также содержит подключенные к выходу схемы 21 запрета последовательно соединенные первый адресный счетчик 22 и первый дешифратор 23, выходы которого соединены с вторыми входами счетчиков 9 импульсов, первых 10 и вторых 13 интегра торов и счетчиков 12 переполнения интеграторов во всех п из- мерительных каналах, подключенные к выходу таймера 18 последовательно соединенные второй адресньш счетчик 24 э второй вход которого подключен к выходу тактового генератора 20, и второй дешифратор 25, сумматор 26, первая группа входов которого соединена с выходом первого мультиплексора 14, а вторая группа - с выходом аналого-цифрового преобразователя 16, подключенное к выходу сумматора 26 первое запоминающее устройство 27., второй вход которого подключен к второму выходу аналого-цифрового преобразователя 16, третий вход - к выходу схемы 21 запрета, а выход соединен обратной связью с третьей группой входов сумматора 26, мультиплексор 28 адреса, первый вход которого соедин--. иен с выходом первого адресного счетчика 22, а выход - с управляющим

10

15

0

5

0

0

5

0

5

входом первого запоминающего устройства 27. Кроме того, установка содержит подключенные к выходу первого запоминающего устройства 2-7 последовательно соединенные блок 29 логарифмирования, буферный регистр 30, второй вход которого подключен к первому выходу второго дешифратора 25, второй мультиплексор 31, второй вход которого подключен к второму выходу второго дешифратора 25, блок 32 вычитания , второй вход которого соединен с выходом блока 29 логарифмирования, второе запоминающее устройство 33, управляющий вход которого соединен с вторым адресным счетчиком 24, а выход с индикатором 4 параметров, подключенные к выходу второго эапомянающёго уст.ройства 33 после- дова е11ьно соединенныеч.схему 34 срав- и индикатор 35 пре вышения пара- -метров 5 подключенные к выводу второго адресного счетчика 24 последовательно соединенные перестраиваемое пороговое запоминающее устройство 36, выход которого подключен к второму входу блока 34 сравнения, и индикатор 37 пороговых значений и регистратор 38, управляющий вход которого подключен к выходу второго адресного счетчика 24, первый информационный вход подключен к выходу второго запоминающего устройства 33, а второй информационный вход - к выходу перестраиваемого порогового запоминающего устройства 36. В,торой вход мультиплексора 28 адреса соединен с выходом второго адресного счетчика 24, выход старшего разряда первого дешифратора 23 соединен обратной связью с входом одновибратора 19 цикла, а выход первого адресного счетчика 22 соединен с управляющими входами первого мультиплексора 14 и аналогового коммутатора 15.

Установка работает следующим образом. Механические импульсы АЭ преобразователи I преобразуются в электрические импульсы, последние усиливаются в усилителе 2, поступают на вход блока 3 полосовых фильтров, с выхода которого электрические импульсы поступают на входы п измерительных каналов . Положительные полупериоды импульсов АЭ, превьппающие пороговый уровень регистрации, вызывают срабатывание первого амплитудного компара-| тора 6, Расширитель 7 импульсов удли-i

14

няет задний фронт импульсов первого

компаратора 6 таким образом, чтобы соответствующие соседним полупериодам импульсы перекрылись. Второй амплитудный компаратор 8 формирует суммарный по длительности (равной длительности импульса АЭ) и нормированный по амплитуде импульс. Число N импульсов АЭ за время дикла измерения регистрируется счетчиком 9 импульсов. Выход этого счетчика соединен с одним из входов первого мультиплексора 14. По сигналу первого амплитудного компаратора 6 аналоговый ключ 15 пропускает положительные полупериоды импульса АЭ на вход пеово- го интегратора 10. При достижении выходным сигналом этого интегратора максимального значения происходит срабатывание третьего амплитудного компаратора 11 и сбрасывание первого интегратора 10 в исходное состояние. Число сбросов за время полного цикла измерения, который задается таймером 18 и представляет собой кратное число циклов измерения, подсчитывается счетчиком 12 переполнения интегратора. Измеряемая величина А складывается из показаний счетчика 12 и ос- татка выходного напряжения первого интегратора 10, двоичный код которого получают с помощью аналого-цифрового преобразователя 16, вход которого через аналоговый коммутатор 15 в конце цикла измерения соединяется с выходом первого интегратора 10, Второй интегратор -13 измеряет суммарную длительность положительных полупериодов импульсов АЭ - Тц, пропус- каемых первым амплитудным компаратором 6. Выход этого интегратора подключен к одному из входов аналогового коммутатора 15. Работа каждого.измерительного канала происходит в течение всего полного цикла измерений при нажатии кнопки Пуск 17. Длительность одного цикла измерения в полном цикле регистрации АЭ задается одновибратором 19 цикла, который по окончании цикла разрешает работу распределителя импульсов, выполненного из первого адресного счетчика 22 и первого дешифратора 23. Под управлением последнего информация о параметрах Кц, Тц каждого из измерительных каналов (например, для че- тьфехканального устройства п 4 таких параметров будет 12) последова

JQ j 5 20 25 зо ,

35

5

тельно поступает с помощью первого мультиплексора 14, аналогового комму татора 15 и аналогового цифров ого преобразователя 16, кодирующего аналоговые величины, на вход сумматора 26. Совместно с первым запоминающим устройством 27 сумматор 26 осуществляет суммирование одноименных параметров по всем отдельным циклш- измерения и накопление их в первом за- поминающем устройстве 27.

Управление процессом передачи суммирования и накопления информации., приведением измерительных каналов в исходное состояние производится последовательно с помощью управляющих импульсов с частотой тактового генератора 20, вырабатьгоаемз х первым дешифратором 23, который своим последним импульсом каждый раз вновь запускает одновибратор 19 цикла. При этом время этого цикла составляет малзто часть от всего времени регистрации сигналов АЭ .(экспозиции) (первоначальный запуск одновиб- ратора цикла осуществляется от кнопки 17 Пуск). Haкoплeшie информации заканчивается с окончанием времени экспозиции, которое задает таймер 18„ Время экспозиции задается перед началом измерений и может быть любым, По окончании экспозиции начинается процесс обработки начальных данных. Он осуществляется под управлением второго распределителя импульсов, выполненного из второго адресного счетчика 24 и втдрого дешифратора 25, и заключается в преобразовании информации, записанной в первом запоминающем устройстве 27 в логарифмическую форму, вычисления с помощью блока 29 логарифмирования (двоичные коды чисел, соответствующие п х 4 параметрам, последовательно выбираются из первого запоминающего устройства 27 и преобразуются блоком 29 логарифмирования) . Преобразование кодов, соответствующих Тц/Мц и Au,/N4, в логарифмическую форму осуществляется с помощью буферного регистра 30 и второго мультиплексора 31, подающего на вход блока 32 вычитания код с выхода буферного регистра 30 или код, равный О, когда вычитание н6 требуется, во второе запоминающее устройство 33. Код чисел, соответствующий параметрам Ац, Кц, Тц, Ац/Мц Тц/Ыц.по окончании измерения (по

истечении времени, устанавливаемого таймером 18), последовательно могут быть выведены через индикатор 4 параметров. По окончании записи всех четырех параметров сигналов АЭ в запоминающем устройстве 33 происходит их Последовательное сравнение в блоке 34 сравнения. На второй вход блока 34 сравнения последовательно поступают установленные заранее в перестраиваемом пороговом запоминающем устройстве 36 пороговые значения одноименных четырех величин (соответственно , () (T/N Р® ) ,

В блоке 34 сравнения происходит выполнение логического действия, например если () и () и (AA)() и (T/N}(T/N ), то вырабатывается сигнал об обнаружении брака, где А, N, A/N и T/N - зафиксированные во время измерений параметры сигналов АЭ. Сигнал Брак, сформированный по каждой из групп четырех параметров для каждого из п измерительных каналов, поступает на индикатор 35 превьппения параметров. Перестраиваемое пороговое запо- мииеющее устройство 36 связано с индикатором 37 пороговых значений, который используется во время записи в него перёд измерением (контролем качества партии изделий) предельных величин четырех параметров сигналов АЭ, или для проверки правильности срабатывания индикатора превышений

в любой момент испытаний изделий. I

4

Для документальной фиксации результатов контроля акустико-эмиссион ное устройство имеет регистратор 38, на который по окончании процесса измерений выводится информация о зарегистрированных параметрах сигналов АЭ. Установка сокращает трудоемкость процесса контроля конструкции, поз-- воляет автоматизировать этот процесс повьшает точность результатов контроля и исключает вероятность субъективных ошибок при определении качества конструкций, обеспечивает возможность регистрации сигналов АЭ в большом динамическом диапазоне свыше 150 дБ, что позволяет уменьшить время на технологическую подготовку операции контроля качества готовых изделий и получить более полную информацию об изменении параметров AI/

0

5

0

5

0

5

0

5

при изучении кинетики разрушения твердых тел. - .

Формула изобретения

Установка для акустико-змиссион- ного контроля, содержащая последовательно соединенные электроакустический преобразователь, усилитель и блок полосовых фильтров и индикатор параметров, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, уменьшения времени и трудоемкости контроля, она снабжена подкл1дченными к соответствующим выходам блока полосовых фильтров п измерительными каналами, каждый;из которых содержит аналоговый ключ и последовательно соединенные первый амплитудный компаратор, вход которого объединен с входом аналогового ключа и служит входом измерительного канала, расширитель импульсов, второй амплитудный компаратор и счетчик импульсов, соединенные последовательно первый интегратор 5 вхрд которого подключен к выходу аналогового ключа, третий амплитудный компаратор, соединенный обратной связью с входом сброса первого интегратора, счетчик переполнений т первого интегратора и второй интегратор , вход которого соединен с выходом первого амплитудного компаратора, общими для всех п измерительных каналов первым мультиплексором, соответствующие входы которого соединены с выходами счетчиков импульсов и счетчиков переполнения каждого измерительного канала, аналоговым коммутатором, соответствующие входы которого соединены с выходами первого и второго интеграторов каждого канала, подключенным к выходу аналогового коммутатора аналого-цифровым преобразователем, кнопкой Пуск, соединенными входами с последней таймером и одновибратором цикла, последовательно соединенными тактовым генератором и схемой запрета, второй вход которого соединен с выходом одновиб- ратора цикла, третий вход - с выходом таймера, а выход - с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, подключенными к выходу схемы запрета последовательно соединенными первым адресным счетчиком и первым дешифратором, выходы которого соединены с вторыми входами счетчиков им-пульсов, первых и вторых интеграторов и счетчиков переполнения интеграторов -всех п измерительных каналов, подключенными к выходу таймера последо-- вательно соединенными вторым адресным счетчиком, второй вход которого подключен к выходу тактового генератора, и вторым дешифратором, сумматором, первая группа входов которого соединена с выходом первого мультиплексо- ра, а вторая группа - с выходом аналого-цифрового преобразователя, подключенным к выходу сумматора первым запоминающим устройством, второй вход которого подключен к выходу аналого- цифрового преобразователя, третий вход - к выходу схемы запрета, а выход соединен обратной связью, с третьей группой входов сумматора, г-1ульг типлексором адреса, первый вход которого соединен с выходом первого адресного счетчика, а выход - с управляющим входом первого запоминающего устройства, подключенными к выходу первого запоминающего устройства последовательно соединенными блоком - тогариф- мирования, буферным регистром, второй вход которого подключен к первому выходу второго дешифратора, вторым мультиплексором, второй вход которо., го подключен к второму выходу второго дешифратора, блоком вычитания.

3I6

10

5

0

второй вход которого соединен с выхо - дом блока логарифмирования, и вторым запоминающим устройством, управляющий вход которого соединен со вторым адресным счетчиком, а выход - с индикатором параметров, подключенными к выходу второго запоминающего устройства последовательно соединенными схемой сравнения и индикатором превышения параметров, подключенными к выходу второго адресного счетчика последовательно соединенными перест- раиваемьм пороговым запоминающим устройством, выход которого подключен к второму входу -блока сравнения, и индикатором пороговых значений и регистратором, управляющий вход которого подключен к выходу второго адресного счетчика, его первый информационный вход подключен к выходу второго зaпo fflнaющeгo устройства, а второй информационный вход - к вько- ду перестраиваемого порогового запоминающего устройства, второй вход мультиплексора адреса соединен с выходом второго адресного счетчика, выход старшего разряда первого дешифратора соединен обратной связью с входом одновибратора цикла, а выход первого адресного счетчика соединен с управляющими входами первого мультиплексора, и аналогового коммутатора.

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для исследования прочности конструкций. Цель изобретения - повышение точности, уменьшение времени и трудоемкости контроля конструкций за счет автоматизации процедуры определения конструкционной прочности, увеличения динамического диапазона измерений и параллельного частотного анализа. В установке осуществляется прием сигналов акустической эмиссии, их усиление и частотный анализ в блоке полосовых фильтров. Каждая из выявленных частотных составляющих обрабатывается параллельно в нескольких измерительных каналах, где измеряются параметры акустической эмиссии. Ряд измеренных значений параметров сравниваются с эталонными пороговыми значениями и результаты сравнения выводятся на индикаторы, по показаниям которых судят о дефектности и прочности конструкции. 1 ил.