Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к нера-зру- шающему контролю материалов и изделий методом акустической эмиссии и может быть использовано для контроля объектов машиностроения, строительной индустрии и в других областях промыпшенности.

Цель изобретения - повышение достоверности измерений за счет разноса во времени счетных импульсов в каналах.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства в трехканальном варианте; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства в различных точках схемы; на фиг.З - график процесса измерения энергии.

Устройство содержит (фиг.1) последовательно соединенные приемный преобразователь 1 и усилитель 2, амплитудные дискриминаторы 3, 4 и 5,

одновибраторы 6, 7 и 8 с повторным запуском, генераторы 9, Ю и 11 импульсов, элементы И 12, 13 и 14, последовательно соединенные логический элемент ИЛИ 15, счетчик 16 и регистратор 17; входы амплитудных дискриминаторов 3, 4 и 5 объеди нены и соединены с выходом усилителя. 2, в каждом канале вход одновибратора 6, 7 или 8 соединен с выходом амплитудно-. го дискриминатора 3, 4 или 5, первый вход логического элемента И соединен с прямым выходом одновибратора, второй вход логического элемента И соединен с выходом генератора импульсов, третий вход логического элемента И 13, 14 соединен с инверсным выходом однооибратора 6, 7 соседнего старшего предыдущего канала. Выходы логических элементов И соединены с cooтвeтcтвyюши tи входами логического элемента ИЛИ.

4; со

о

о: со tc

Устройство работает следующим образом.

Сигналы акустической эмиссии принимаются приемным преобразователем 1 и преобразуются в электрические сигналы. Электрические сигналы усиливаются усилителем 2 и поступают на входы амплитудных дискриминаторов 3, 4 и 5 (см. фиг.2а). Уровни дис- криминации амплитудных дискриминаторов выбираются таким образом, чтобы обеспечить измерение энергии сигналов акустической эмиссии с минимальной погрешностью в пределах требуемо го динамического диапазона.На фиг.2а уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов 5, 4, 3 изображены, как и , и, Ug. Одновибраторы с перезапуском в данном устройстве вы- полняют роль цифровых детекторов. Пачка импульсов, поступающая на вход одновибратора, преобразуется на его выходе в один- прямоугольный импульс, длительность которого COOT- ветствует длительности пачки импульсов, поступившей на вход. Этот происходит благодаря тому, что постоянная времени одновибраторов выбирается несколько большей периода следования импульсов в пачке. При этом осуществляется постоянная подзарядка времязадающей емкости одно- вибратора и выходной импульс получается сплошным. Такое решение позволило обойтись без аналогового детектирования и фильтрации, которые неизбежно сужают динамический диапазон и полосу пропускания устройства Кроме того, решается проблема борьбы с дребезгом, возникающим на фронтах выходных импульсов амплитудных дискриминаторов 3, А и 5. Сигналы, формируемые на выходах одновибраторов 6, 7 и 8, изображены на временных- диаграммах фиг.2б,в,г.

Логические элементы И 12, 13 и 14 пропускают на выход импульсы генератора 9, 10 и 11 в сво ем канале в течение интервала времени, когда уровень входного сигнала превышает уровень дискриминации амплитудного дискриминатора своего канала, но не превышает уровня дискриминации соседнего старшего канала. Сигналы, формируемые на выходах логических элементов И 14, 13 и 12, изображены на временных диаграммах фиг.2д, е, ж. Далее сметные импульсы со все каналов проходят через логический

элемент ИЛИ 15 и суммируются в счетчике 16. Регистратор 17 фиксирует через установленные промежутки времени накопленную сумму. Частоты настройки генераторов импульсов определяются в соответствии с выражением

г 2 Ui 2

где U;

и

+ 1

уровень дискриминации амплитудного дискриминатора i-rp канала; уровень дискриминации амплитудного дискриминатора соседнего старшего канала;

С - константа, определяющая масштаб преобразования Процесс измерения энергии заключается в следующем (фиг.З).

В устройстве осуществляется определение площади под условной кривой, соответствующей квадрату огибающей входного сигнала. На фиг.З обозначены:

и - сигнал на входе амплитудных дискриминаторов;

и.

- условная огибакмцая входно

го сигнала;

и - квадрат условной огибающей входного сигнала;

и, - и, - уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов;

uj - условный уровень дискриминации, выбранный для расчета частоты генератора импульсов старшего канала;

t, - tg - моменты времени, соответствующие пересечению входным сигналом уровней дискриминации.

Площадь под кривой U, пропорциональная энергии входного сигнала, определяется в предлегаемом устройстве, как сумма площадей прямоугольников А, В, С, Д, Е. Площадь каждого из них равна

Si

fi At;;

г С

частота генератора импульсов i-ro канала;

(t;, - t;; - интервал врё мени, в течение которого импульсы генератора i-ro канала пропускают на вход схемы суммирования.

в любой момент времени счетные импульсы поступают на логический элемент ИЛИ только по одному каналу. Это полностью исключает возможность накладок, позволяет повысить частоту заполнения, увеличить число уровней дискриминации. Введение в каждом канале перестраиваемого генератора импульсов позволяет устанавливать любые значения уровней дискриминации. Положительным эффектом можно считать и упрощение схемы устройства по сравнению с прототипом, что привело к снижению потребляемой мощности, уменьшению габаритов.

Формула изобретения

Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии, содержащее последовательно соединен14906326

ные приемный преобразователь и усили0

5

0

элемент ИЛИ, счетчик и регистратор, п каналов, включенных параллельно между выходом усилителя и входами элемента ИЛИ, каждый из которых содержит амплитудный дискриминатор и элемент И, вход и выход которых яв- ляются соответственно входом и выходом канала, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности, каждый из каналов выполнен с генератором импульсов,подключенным к первом входу элемента И, и с одновибратором с повторым запуском, включенным между выходом амплитудного дискриминатора и вторьм входом элемента И, третий вход которого соединен с инверсным выходом од- новибратора предьдущего канала.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий методом акустической эмиссии и может быть использовано для контроля в машиностроении и других областях промышленности. Цель изобретения - повышение достоверности за счет разноса во времени счетных импульсов в каналах. Принятый сигнал усиливают усилителем 2 и подают на амплитудные дискриминаторы 3, 4 и 5 в каждом канале. Уровни дискриминации позволяют сформировать прямоугольные импульсы, заполняемые счетными импульсами с генераторов 9, 10 и 11. Частоту заполнения подбирают в зависимости от шага уровней дискриминации. Сумма полученных импульсов соответствует энергии сигнала акустической эмиссии и пропорциональна сумме ряда прямоугольников под огибающей этого сигнала. 3 ил.

Фи.г

Ь

lib