Устройство для акустического контроля изделий Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

1 , .

Изобретение относится к акустическому контролю и может быть использо- вано для диагностики нагрзшаемых до разрушения изделий.

Цель изобретения - повьшгение надежности и достоверности контроля в условиях ограниченного объема поступающей информации за счет использования дополнительной информации об очередности растрескивания хрупкого покрытия на контролируемых участках поверхности изделия.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для акустического контроля изделий; на фиг. 2 - вариант выполнения анализатора импульсов.

Устройство для акустического контроля изделия содержит генератор 1 счетньк импульсов, синхронизатор 2, регистратор 3 и несколько каналов приема и обработки сигналов, каждый из KOTOiftK состоит из последовательно соединенных приемного злектроаку- ;

стического преобразователя 4, усилителя 5, фильтра 6, порогового элемента 7 и ключа 8 выход которого подключен к соответствукяцему входу регистратора 3, и измерителя 9 временных интервалов, первый вход которого подрслючен к выходу синхронизатора 2, второй вход - к выходу генератора счетных импульсов, а выход - к второму входу ключа 8 п излучателей сигналов акустической эмиссии, выполненных из слоев хрупких покрытий 10, . нанесенных на контролируемые участки ;.поверхности изделия 11, и п элементов ИЛИ 12, выходы которых подключены к соответствующим дополнительным входам регистратора 3, а каждый канал приема и обработки сигналов снабжен подключенными к выходу соответствующего фильтра 6 п анализаторами 13 1 тульсов, вторые входы которых подключены к выходу генератора I счет- иь1х импульсов а выходы подключены

(Л

с

41 Од

:D (

nfiik

со

к входам соответствующих элементов ИЛИ 12.

Анализаторы 13 импульсов выполнены из последовательно соединенных детектора 14, второго порогового элемента 15, счетчика 16 импульсов второго ключа 17, третьего порогового элемента 18 и элемента 19 совпадений, выход которого служит выходом анали- затора 13 импульсов, полосового фипьтра 20, вход которого служит первым входом анализатора 13 импульсов, а выход подключен к входу детектора 14, подключенного к выходу полосового фильтра 20 четвертого порогового элемента 21, выход которого подключен к второму входу элемента 19 совпадений, делителя 22 частоты, вход которого служит вторым входом анализатора 13 импульсов, а , выход подключен к второму входу второго ключа 17, и подключенного к вьгходу делителя 22 частоты блока 23 задержки, выход которого подключен к второму входу счетчика 16 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

На поверхность изделия 11 наносят хрупкое покрытие 10 в виде нескольких прилегающих один к другому участков (источников сигналов акустической эмиссии) с различньми для каждо- го участка параметрами его растрес

зованием счетных импульсов, вырабатываемых генератором 1, осуществляют измерение (счет) текущего интервала нагружения изделия. При превышении амплитудой электрического сигнала, поступающего с выхода фильтров 6, уровня помех в тракте измерения, пороговый элемент 7 вырабатывает сигнал, которым открьтается ключ 8. С выхода последнего сигнал о величине 4t поступает на входы регистратора 3. По измеренным для каждого преобразователя 4 величинам /3t определяется разница во времени прибытия каждого сигнала от каждого преобразователя и по ней находят место расположения источника сигналов акустической эмиссии.

Одновременно с анализом относительного временного положения электрического сигнала, поступающего с вькода фильтров 6, в анализаторе 13 импульсов осуществляется вьщеленйе и анализ амплитудного уровня составляющих этого же сигнала, соответствующих отдельным участкам хрупкого покрытия 10. Выбор конкретных параметров растрескивания хрупкого покрытия для отдельных его участков, а отсюда, и техническая реализация анализаторов 13 импульсов определяется спецификой решаемых на практике задач. При этом могут бытьиспОЛЬзова

Изобретение относится к акустическому контролю и может быть использовано для диагностики нагружаемых .до разрушения изделий. Цель изобретения - повышение надежности и достоверности контроля в условиях ограниченного объема поступающей информации за счет использования дополнительной информации об очередности растрескивания хрупкого покрытия на контролируемых участках поверхности изделия. 1 з.п. ф-лы, 2 ип.

40

кивания и модулем упругости покрытия, jg ны, например, следукицие параметры: приблизительно равным модулю упругости материала поверхности изделия 11. Изделие нагружают до разрушения, при- Ht94am при помощи преобразователей 4 акустические колебания, вызванные акустической эмиссией материала изделия М и растрескиванием хрупкого покрытия 10, усиливают принятые сигналы с помощью усилителей 5 и подвергают фильтрации с помощью фильтров 45 6. С выхода фильтров 6 электрический сигнал поступает на входы соответст- вукйцих пороговых элементов 7. Затем с помощью измерителя 9 временных интервалов, ключа 8 по сигналу порогового элемента 7 форм1фуется сигнал 0 велич1Ше интервала flt между началом нагружения изделия и моментом превы-, щення этим сигналом порогового значения. Сигнал о начале нагружения изделия формируется синхронизатором , 2 и поступает на первый.вход измерителей 9 временных интервалов, после чего последние обнуляются и с ; | фль50

55

число импульсов в единицу времени; суммарное число импульсов, наблюдае мых за определенньй интервал времен НИ} форма огибающей импульсов; частотный спектр и производные от нег параметры, например преобладающие частоты; амплитудное распределение импульсов - закон распределения по амплитудам импульсов, принятых за интервал времени или за время наблю дения.

Обеспечение различий составлякнци электрического сигнала по отмеченны и другим их параметрам осуществляет ся путем нанесения хрупких покрытий с отличающимися по участкам физико- механическими свойствами, с отличаю щейся геометрической (поверхностной или внутренней) конфигурацией, например в виде трафаретной сетки с разной конфигурацией отверстий. В случаях необходимости (при.отсутствии или недостатке априорных данных может быть проведена эксперименталь

ны, например, следукицие параметры:

число импульсов в единицу времени; суммарное число импульсов, наблюдаемых за определенньй интервал времен НИ} форма огибающей импульсов; частотный спектр и производные от него параметры, например преобладающие частоты; амплитудное распределение импульсов - закон распределения по амплитудам импульсов, принятых за интервал времени или за время наблюдения.

Обеспечение различий составлякнцих электрического сигнала по отмеченные и другим их параметрам осуществляется путем нанесения хрупких покрытий с отличающимися по участкам физико- механическими свойствами, с отличающейся геометрической (поверхностной или внутренней) конфигурацией, например в виде трафаретной сетки с разной конфигурацией отверстий. В случаях необходимости (при.отсутствии или недостатке априорных данных) может быть проведена эксперименталь5

ная оценка значений параметров растрескивания хрупкого покрытия для каждого его участка, например, путем их измерения при нагружении изделия или его элементов до разрушения. Результаты такой оценки используются для настройки анализаторов 13 импульсов .

На фиг. 2 изображена блок-схема |анализатора 13 импульсов , который реализует вьщеление составляющей электрического сигнала с выхода фильтров 6 и их анализ по двум парамет- , растрескивания хрупкого покрытия преобладающим частотам fipj (р - но мер частоты) спектра импульсов и числу га 1пульсов с этими частотами, наблюдаемых на интервалах времени пер1юдически повторяемых и соизмеримых с максимально возможным интервалом следдвания импульсов растрескивания хрупкого покрытия.

Электрический сигнал с каждого из фильтров 6 поступает через об1 единен ные первые входы соответствунмце.й ему группе блоков 13 V (i I, п) на вход полосового фильтра 20, с помощью которого выделяются составляющие этого сигнала с преобладающими частотами, соответствующими по каждой составляющей частотам растрескивания хрупко - го покрытия одного из его участков. Вьцхеленная фильтром 20 составляющая электрического, сигнала (представляющая собой многокомпонентный сигнал, близкий по форме к серии импульсов акустических колебаний, возникающих от растрескивания хрупкого покрытия на соответствующем участке) поступает на вход порогового элемента 21, Задаваемого элементом 21, который вьфабатьюает сигнал, свидетельствую- сщй о интенсификации амплитудного уровия данной (i-й) составляющей электрического сигнала и соответству- /ющей ей составляющей акустических колебаний от растрескивания хрупкого покрытия одного из его участков. Сигнал с выхода элемента 21 поступает на второй вход блока 19 совпадения, на первьй вход которого поступает сигнал о нахождении значения второго параметра (и,) растрескивания хрупкого покрыт11Я i-ro участка между нижним и верхним пороговьми значениями, реализуемыми в пороговом элементе 18. Параметр in . определяется путем периодического подсчитывания счетчиком

4436

16 импульсов, которые формируются с по мощью детектора 14 огибающей и порогового элемента 15. Детектор 14 огибающей вьделяет огибающую сигнала с выхода полосового фильтра 20. Выделенный сигнал поступает на вход порогового элемента 15. В случае превышения величины порога амплитудой

сигнала огибающей элемент 15 выраба- тьвает сигнал (импульс), который поступает на вход счетчика .16. Интервал времени, в течение которого счетчиком 16 периодически ведется счет импульсов, формируется делителем 22 частоты следования импульсов, которые поступают на его вход с выхода генератора 1. Очередным импульсом с выхода делителя 22 открьгоается ключ 17, который пропускает при этом сигнал о величине и; на вход порогового элемента 18 и после некоторой его задержки во времени в блоке 23 задержки обнуляется счетчик 16. Время эадержки для блока 23 выбирается исходя из инерционности срабатывания порогового элемента 18.

При наличии на обоих входах элемента 19 совпадения соответствующих

сигналов i вырабатьшается сигнал появления i-й составляющей электрического сигнала с параь;етрами f ,-р и п, который с выхода анализатора 13 импульсов поступает один из

элементов ИЛИ 12 на регистратор 3.

По зарегистрированным перед моментом разрушения изделия сигналам составляющих электрического сигнала от преобразователей 4 определяют очередность следования этих сигналов во времени, а также очередность их исчезновения, по этим очередкостям находят место расположения источника акустических колебаний, а по нему

определяют наименее прочньй элемент изделия.

Формула изобретения 1. Устройство дпя акустического

контроля изделий, содержащее генератор счетных импульсов, синхронизатор, регистратор и несколько каналов приема и обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных приемного электроакустического преобразователя, усилителя, фипьтра, порогового, элемента и ключа, выход которого подключен к соответствующему входу регистратора,

и измерителя временных, интервалов, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора, второй вход - к выходу генератора счетных импуль- сов, а выход - к второму входу ключа, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности и достоверности контроля, оно снабжено п излучателями сигналов акустической эмиссии, выполненньми из слоев хрупких покрытий, нанесеннык на контролируемые участки поверхности изделия и п элементами.ИЛИ, выходы которых подключень к соответствующим дополни тельным входам регистратора, а каждый канал приема и обработки сигналов снабжен подключенньми к выходу соответствующего фильтра п анализаторами импульсов, вторые входы которых подключены к выходу генератора счетных импульсов, а выходы подключены к входам соответствующих элементов ИЛИ

ч а

из анализаторов импульсов выполнен из последовательно соединенных детектора, второго порогового элемента, счетчика импульсов, второго ключа, третьего порогового элемента и элемента совпадений, выход которого служит выходом анализатора импульсов, полосового фильтра, вход которого слу58ит первым входом анализатора импульсов, а выход подключен к входу детектора, подключенного к выходу полосового фильтра четвертого порогового элемента, выход которого подключен к второму входу элемента совпадений, делителя частоты, вход которого служит вторым входом анализатора импульсов, а выход подключен к второму входу второго ключа, и подключенного к выходу делителя частоты блока задержки, выход которого подключен к второму входу счетчика импульсов.

Фи.1

F i

и

f ф I

п

0t/e 2