Устройство для акустико-эмиссионного контроля Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий с использованием акустической эмиссии (АЭ) .

Целью изобретения является повышение достоверности при регистрации огибающей импульсов акустической эмиссии за счет получения информации о текущем направлении изменения огибающей.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для акустико-эмиссионного контроля; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит последователь- но соединенные электроакустический преобразователь 1, предусилитель 2, блок 3 фильтров и блок 4 выделения огибающей импульсов АЭ, первый, втоды блока 22 промежуточного хранения информации соединены с выходами элемента 20 задержки, схем 17 и 18 И и первого реверсивного счетчика 11,

Устройство работает следующим образом.

Импульсы акустической эмиссии преобразуются электроакустическим преобразователем 1 в электрические, усиливаются предусилителем 2 и подвергаются частотной селекции в блоке 3 фильтров. Блок 4 выделяет огибающую импульсов акустической эмиссии.

После затухания предыдущего импульса акустической эмиссии напряжение на выходе блока 4 становится меньше порогового напряжения И„ вырабатываемого источником 21 опорно

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий с использованием акустической эмиссии (АЭ). Целью изобретения является повышение достоверности при регистрации огибающей импульсов АЭ за счет получения информации о текущем направлении изменения огибающей. Цифровой код текущего значения огибающей в любой момент времени находится в блоке 22 промежуточного хранения информации. Одновременно в блоке 22 хранится цифровой код текущего направления изменения огибающей, который записывается с выходов схем И 17 и 18. Если код равен 10, значит RS - триггер 15 находится в состоянии логической "1" и в данный момент времени идет нарастание значения огибающей очередного импульса АЭ. При спаде импульса RS - триггер 15 переходит в состояние логического "0" и в блоке 22 записывается код 01. Таким образом, состояние RS - триггера 15 отражает текущее направление изменения величины огибающей. Если же код равен 00, значит величина огибающей меньше порогового напряжения U_N, что свидетельствует об отсутствии на входе импульсов АЭ. Далее информация из блока 22 может быть считана для дальнейшей обработки. 2 ил.

рой и третий компараторы 5,6 и 7, го напряжения. Если шаг дискретизации

ключенные к ним первый, второй и третий формирователи 8,9 и 10, в качестве которых использованы триггеры Имит- та, первый и второй реверсивные счетчики 11 и 12, первый и второй цифро- аналоговые преобразователи 13 и 14, RS-триггер 15, схему 16 НЕ, первую и вторую схемы 17 и 18 И, схему 19 ИЛИ, элемент 20 задержки, источник 21 опорного напряжения и блок 22 промежуточного хранения информации. Первые входы компараторов 5,6 и 7 соединены с выходом блока 4 выделения огибающей импульсов АЭ, Второй вход третьего компаратора 7 соединен с выходом источника 21 опорного напряжения. Суммирующие входы реверсивных счетчиков 11 и 12 подключены к выходу первого триггера 8 Ымитта, вычитающие - к выходу второго триггера 9 Ымитта, а входы предустановки - к выходу третьего триггера 10 Шмитта. Первый и второй входы схемы 19 ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго,триггеров 8 и 9 Шмитта. Входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей 13 и 14 (ЦАП) соединены с выходами сортветствукнцих ре- версивных счетчиков 11 и 12, а выходы - с вторыми входами соответствующих компараторов 5 и 6. Вход схемы 16 НЕ соединен с выходом третьего триггера 10 Шмитта, а выход - с первыми входами схем 17 и 18 И, вторые входы коцифроаналогового преобразователя ра

вен U

о

то ,

где целое число m

25

30

35

выбирают таким образом, чтобы порог вое напряжение U было несколько больше уровня собственного шума апп ратуры.

При этом срабатывает компаратор и триггер 10 Шмитта, с выхода котор го логическая 1 подается на входы предустановки счетчиков 11 и .Сче чики устанавливаются в начальное состояние, которое выбирается следую щим образом: в счетчике 11 записывается число т+1, а в счетчике 12 - число m+1-ne, где ширина зоны удержания. На фиг. 2 приведены эпюры напряжений в случае . На выходе ЦАП 13 напряжение (m+1)U0, на выходе ЦАП 14 - (m-1)U0.

При появлении импульса акустической эмиссии огибающая превышает уровень U4, срабатывает компаратор 7 и триггер 10 Шмитта сбрасывается в О входы счетчиков 11 и 12 открываются 45 При превышении огибающей уровня (m+1)U0 срабатывает компаратор 5 и триггер 8 Шмитта перебрасывается в состояние 1. По переднему фронту этого импульса к содержимому счетчиков 11 и 12 прибавляется 1 и напряжения на выходе ЦАП 13 и 14 становят ся равными соотйетственно (m+2)Ue и mU0. Компаратор 5 выключается и на выходе триггера 8 снова устанавлива40

50

торых соединены с выходами RS-тригге- ется логический 0 . При дальнейшем

О и. „,.

ра 15, входами соединенного с выходами первого и второго триггеров 8 и 9 Шмитта. Вход элемента 20 задержки подключен к выходу схемы 19 ИЛИ. Вхоросте огибающей процесс будет повторяться, содержимое счетчика 11, отоб ражающее текущее значение огибающей, будет увеличиваться и в момент дости

цифроаналогового преобразователя равен U

о

то ,

где целое число m

5

0

5

выбирают таким образом, чтобы пороговое напряжение U было несколько больше уровня собственного шума аппаратуры.

При этом срабатывает компаратор 7 и триггер 10 Шмитта, с выхода которого логическая 1 подается на входы предустановки счетчиков 11 и .Счетчики устанавливаются в начальное состояние, которое выбирается следующим образом: в счетчике 11 записывается число т+1, а в счетчике 12 - число m+1-ne, где ширина зоны удержания. На фиг. 2 приведены эпюры напряжений в случае . На выходе ЦАП 13 напряжение (m+1)U0, на выходе ЦАП 14 - (m-1)U0.

При появлении импульса акустической эмиссии огибающая превышает уровень U4, срабатывает компаратор 7 и триггер 10 Шмитта сбрасывается в О, входы счетчиков 11 и 12 открываются. 5 При превышении огибающей уровня (m+1)U0 срабатывает компаратор 5 и триггер 8 Шмитта перебрасывается в состояние 1. По переднему фронту этого импульса к содержимому счетчиков 11 и 12 прибавляется 1 и напряжения на выходе ЦАП 13 и 14 становятся равными соотйетственно (m+2)Ue и mU0. Компаратор 5 выключается и на выходе триггера 8 снова устанавлива0

0

. „,.

росте огибающей процесс будет повторяться, содержимое счетчика 11, отображающее текущее значение огибающей, будет увеличиваться и в момент дости314

жекия максимума будет равно, например, числу К.

При спаде огибающей ниже уровня (К-2) срабатывает компаратор 6 и триг гер 9 Шмитта, и содержимое счетчиков 11 и 12 уменьшается на 1. При этом напряжение на выходе ЦАП 14 становится равным (K-3)U0, компаратор 6 выключается, триггер 9 Шмитта возвращается в состояние О.

При дальнейшем спаде огибающей импульса акустической эмиссии процесс будет повторяться, содержимое счетчиков уменьшаться. При изменении вели- чины огибающей напряжения на выходах ЦАП 13 и 14 будут отслеживать кривую огибающей таким образом, что огибающая всегда будет находиться в зоне удержания шириной nQU0.-

При каждом изменении состояния счетчиков прямоугольный импульс с выходов триггера 8 Шмитта или триггера 9 Шмитта включает схему 9 ИЛИ, задерживается элементом 20 задержки на время, необходимое для срабатывания счетчика 11, и поступает на блок 22 промежуточного хранения в качестве синхроимпульса, по переднему фронту оторого содержимое счетчика 11, а Јакже RS-триггера 15 записывается в блок 22. RS-триггер 15 при нарастании огибающей устанавливается в 1 первым же импульсом с выхода триггера 8 Шмитта, а при спаде огибающей уста- навливается в О первым импульсом с выхода триггера 9 Шмитта,

После затухания импульса акустической эмиссии логическая. 1 с выхо- да триггера 10 Шмитта, инверторовэнная схемой 16 НЕ, закрывает-схемы 17 и 18 И и в блок 22 записываются с их выхода логические О.

m-

Таким образом, устройство не только позволяет в любой момент времени зарегистрировать значение огибающей сигнала акустической эмиссии с достаточно высокой точностью, но и фиксировать направление изменения огибающей, фиксировать экстремумы по изменению этого направления, а также отсутствие импульсов акустической эмиссии на входе устройства.

. о

5 0

5 0 $

о

5

0

194

Формула изобретения Устройство для акустико-эмиссион- ного контроля, содержащее последовательно соединенные электроакустический преобразователь и предусилитель, источник опорного напряжения, первый, второй и третий компараторы, подключенные к их выходам первый, второй и третий формирователи, первую и вторую схемы И и схему ИЛИ, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности при регистрации огибающей импульсов акустической эмиссии, оно снабжено подключенными к выходу предусилителя последовательно соединёнными блоком фильтров и блоком выделения огибающей импульсов акустической эмиссии, первым и вторым реверсивными счетчиками/КЗ-триггером, схемой НЕ, элементом задержки, первым и вторым цифроаналоговыми преобразователями и блоком промежуточного хранения информации, первые входы компара- - торов соединены с выходом блока выделения огибающейчимпульсов акустической эмиссии, второй вход третьего компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, суммирующие входы реверсивных счетчиков подключены к выходу первого формирователя, вычитающие - к выходу второго формирователя, а входы предустановки - к выходу третьего формирователя, первый и второй входы схемы ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго формирователей, входы первого и второго цифроанало- говых преобразователей соединены с выходами соответствующих реверсивных счетчиков, а выходы - с вторыми входами соответствующих компараторов, вход схемы НЕ соединен с выходом третьего формирователя, а выход - с первыми входами схем И, вторые входы которых соединены с выходами RS- триггера, входами соединенного с выходами первого и второго формирователей, вход элемента задержки подключен к выходу схемы ИЛИ, входы блока промежуточного хранения информации соединены с выходами элемента задержки, схем И и первого реверсивного счетчика, а в качестве формирователей использованы триггеры Шмитта.

U