Устройство регистрации сигналов акустической эмиссии Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выделения и регистрации сигналов акустической эмиссии (A3).

Целью изобретения является повышение достоверности выделения и регистрации сигналов АЭ на фоне нестационарных помех и ложных сигналов, амплитуда которых сравнима с амплитудой сигналов АЭ,

На фиг.1 показана структурная схема устройства регистрации сигналов акустической эмиссии; на фиг.2 - схема блока управления; на фиг.З - структурная схема арифметико-логического блока; на фиг.4 - временные диаграммы сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство регистра1щи сигналов акустической эмиссии содержит (фиг.1 ) последовательно соединенные приемник 1 сигналов акустической эмиссии, аналого-цифровой преобразователь 2, буферный накопитель 3 и регистратор 4, а также последовательно соединенные нуль-орган 5, первый ключ 6, счетчик 7 и схему 8 сравнения. Вход нуль-органа 5 соединен с выходом приемника 1, а выход - с вторым входом буферного накопителя 3. Устройство также содержит блок 9 опорного сигнала, выход которого подключен к второму входу перяой схемы 8 сравнения, тактовый генератор 10, блок 11 задания пороги обнаружения помехи, блок 12 упрар.пения, первый вход которого соединен г выСл

Ot)

со

о

ходом тактового генератора JO, второй пход - с выходом Первой схеья; 8 сравнения, первый выход - со вторым входом аналого-цифрового преоб- разопателл 2, а второй выход подключен к третьему входу буферного накопителя 3, и арифметико-логический Слок 13, первый вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 2, второй вход - с выходом блока .11 задания порога обнаружения помехи, третий вход подключен к третьему пыходу блока 12 управления, а выход соединен с четвертым входом буфешюго накопителя 3 Выход блока 9 опорного сигнала соединен с вторым входом первой схемы 8 сравнения, а выход тактового генератора 10 - с вторым входом ключа 6

Блок 12 управления содержит сдвигающий регистр 14 (фиг,2), первый вход которого подключен к выходу тактового генератора 10, первый выход подключен к второму входу аналого-цифрового преобразователя 2, и, второй 15, третий 16 и четвертый 17 ключи, первые входы которых соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым выходом сдвигающего регистра 14, вторые входы подключены к выходу первой схемы 8 сравнения, а выходы второго 15 и третьего 16 ключа соединены с третьим входом буферного накопителя 3.

Арифметико-логический блок 13 (фиг.З) содержит последовательно соединенные первый коммутатор 18, регистр 19, вторую схему 20 сравнения, второй коммутатор 21,первьш сумматор 22, третью схему 23 сравнения, схем И 24 и второй сумматор 25. Блок такж содержит третий коммутатор 26, первы вход которого соединен с вторым выходом второй схемы 20 сравнения и вторым входом схемы И 24, второй вхо соединен с первым входом первого коммутатора 18, с вторым входом второго коммутатора 21 и выходом аналого-цифрового преобразователя 2, третий вход - с первым выходом второй схемы 20 сравнения и третьим входом схемы И 24, а четвертый вход подключен к выходу регистра 19, к третьему входу второго коммутатора 21 и третьему входу второго сумматора 25. Второй вход последнего соединен с вторым входом третьей схемы 23 сравнения и выходом блока 11 зада-.

нид порога обнаружения помехи, а выход соединен с вторым входом первого коммутатора 18. Второй вход второй схемы 20 сравне1тя подключен к Первому входу первого коммутатора 18 и к выходу аналого-цифрового преобразователя 2, выход третьего коммутатора соединен с вто0 рым входом первого cyNiMaTopa 22, второй вход регистра 19 соединен с выходом четвертого ключа 17, а первый выход третьей схемы 23 сравнения подключен к четвертому

5 входу буферного накопителя 3.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы акустической эмиссии принимаются, преобразовываются в ви0 деосигналы и усиливаются приемником 1, с выхода которого поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 2 и па вход нуль-органа 3 (фиг.4, диаграмма а ). На выходе

5 последнего формируются нормированные импульсы с длительностью принятого сигнала (фиг.4, диаграмма е), которые поступают на первый вход ключа 6 и на второй вход буферного

0 накопителя 3.

Обработка сигналов акустической эмиссии начинается с запуска тактового генератора 10 (фиг.4, диаграм-. ма Б), импульсы с которого (фиг.4,

с диаграмма в) поступают на первый вход блока 12 управления и на второй вход ключа 6. На первом выходе блока 12 управления формируются импульсы запуска аналого-цифрового преобО разователя 2 (фиг.4, диаграмма г), на выходе которого в эти моменты времени вырабатываются двоичные коды амплитуды входного сигнала, поступающие по шине данных на первый

5 вход арифметико-логического блока 13 и на первый вход буферного накопителя 3 (фиг.4, диаграмма ()), В случае отсутствия сигнала на выходе нуль-органа 5 первый ключ 6 разрешает прохождение импульсов с тактового генератора 10 на вход счетчика 7, на выходе которого формируется цифровой код длительности временного интервала между двумя соседни ми импульсами. Этот код сравнипактся первой схемой 8 сравнения с кодом из блока 9 опорного сигнала. При равенстве двух кодов на выходе первой схемы 8 сравнения вырабатывается

0

5

сигнал управления, сохраняющийся до тех пор, пока цифровой код на выходе счетчика 7 превосходит код с выхода блока 9 опорного сигнала. Обнуление счетчика 7 осуществляется по переднему фронту сигнала с выхода нуль органа 5 (не показано). Сигнал совпадения кодов поступает на второй вход блока 12 управления и разрешает юрмирование сигналов управления на его птором и третьем выходах (фиг,4, диаграммы , и ), которые поступают соответственно на третий вход буферног накопителя 3 и на третий вход арифмети- ко-логического блока 13. При совпадении сигнала с нуль-органа 5 и сигнала с второго выхода блока 12 управления в буферный накопитель 3 записывается цифровой код амплиту ды с выхода аналого-цифрового преобразователя ,

Арифмстико-логичйский блок работает следующим образом.

Зо второй схеме 20 сравнения срав ниваются цифровые коды амплитуды сигналов, поступающих из аналого- цифрового преобразователя 2 с кодом храня1цимся R регистре 19. С начала работы устройства содержимое регистр 19 обнулено. При работе устройства в этот регистр автоматически записывается . текуьдее значение амплитуды помех. В зависимости от результата сравнения происходит переключение второго 21 и третьего 26 коммутаторов и цифровые коды из аналого-цифрового преобразователя 2 и регистра 19 поступают в первый сумматор 22, где происходит вычитание меньшего значения из большего. Код разности между амплитудой сигнала и текущей амплитудой помех из первого сумматора 22 поступает на первый вход третьей схемы 23 сравнения, где он сравнивается с кодом из блока 1 задания порога обнаружения помехи Если эта разность меньше порога обнар -жения, то в арифметико-логическом блоке обрабатывается сигнал типа помеха : с второго выхода третьей схемы 23 сравнения управляющий импульс переключает первый коммутатор 18 и код амплитуды помехи из аналого-цифрового преобразователя 2 записывается в регистр 19. Сигнало к записи мри этом служит управляющий импульс с третьего выхода блока 12 управления (с выхода четвертого клю

Q 5 0

5 о Q г Q с

5

П6

ча 17), В случае, если разность болт-- ше порога обнаружения помехи, то на выходе третьей схемы 23 сравнения формируется сигнал, поступающий на четвертый вход буферного накопителя 3. В результате этого содержимое буферного накопителя передается на регистратор 4, Одновременно с этим на выходе схемы И 24 арифметико- логического блока формируется нал управления для второго сумматора 25, задавая режим суммирования или вычитания цифровых кодов из регистра 19 и из блока 11 задания порога обнаружения помехи. Суммирование осуществляется в том случае, если, амплитуда Принятого сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя больше значения, хранящегося в регистре 19, а вычитание - в противном случае. Таким образом, нп выходе второго сумматора вырабатывается код оценки текущей амплитуды иестацио нарной помехи, который черс.з первыГ коммутатор 18 записывается в регистр 19, При чередовании полезных и ложных сигналов содержимое регистра 19 адаптируется к текуп1ему значению амплитуды помехи.

Таким образом, за счет непрерывной оценки уровня помех на переходных режимах в устройстве .ствляется выделение полезных сигналов на фоне нестационарных помех, что снижает вероятность ошибки и попытает достоверность регистрации сигналов акустической эмиссии на переходных процессах.

Формула изобретения

Устройство регистрации сигналов акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные приемник, аналого-цифровой преобраэова- тьль, буферный накопитель и регистратор, последовательно соединенные нуль-орган, вход которого подключен к выходу приемника, а выход - к второму входу буферного накопителя, первый ключ, счетчик и первую схему сравнения, блок опорного сигнала, выход которого соединен с вторым входом первой схемы сравнения, и тактовый генератор, выход которого соединен с вторым входом к.,1, отличающееся , что, с целью повышения достове л -т11

регистрации сигналов акустической эмиссии при наличии нестационарной помехи, оно снабжено блоком задания порога обнаружения помехи, блоком управления и арифметико-логическим блоком, первый и второй входы блока управления соединены соответственно с выходами тактового генератора и первой схемы сравнения, первый, второй и третий выходы соединены соответственно с вторым входом аналого- цифрового преобразователя, третьим входом буферного накопителя и тре- тьим входом арифметико-логического блока, первый и второй входы последнего соединены соответственно с выходами аналого-цифрового преобразователя и блока задания порога обнаружения помехи, выход соединен с четвертым входом буферного накопителя, блок управления вьшолнен в виде сдвигаюп1его регистра и второго, и тртьего и четвертого ключей, первые входа которых соединены соответствен но с вторым, третьим и четвертым выходами сдвигающего регистра, вход последнего является первым входом блока управления, вторые входы ключей соединены между собой и являются вторым входом блока управления, первый выход сдвигающего регистра является Первым выходом, параллельно соединенные выходы второго и третьег ключей - вторым выходом, а выход четвертого ключа - третьим выходом

0

5

5

0

0

5

блока управления, а арифметико-логический блок вьшолнен в виде последовательно соединенных первого коммутатора, регистра, второй схемы сравнения, второго коммутатора, первого сумматора, третьей схемы сравнения, схемы И и второго сумматора, третьего коммутатора, первый вход которого соединен с вторым выходом второй схемы сравнени и с вторым входом схемы И, второй вход соединен с Первым входом первого коммутатора, с вторым входом второго коьпчутатора, с вторым входом второй схемы сравнения и является Первым входом арифметико-логического блока, третий вход третьего коммутатора соединен с первым выходом второй схемы сравнения и с третьим входом схемы И, а четвертый вход подключен к выходу регистра, к третьему входу второго коммутатора и к третьему входу второго сумматора, второй вход последнего соединен с вторым входом третьей схемы сравнения и является вторым входом арифметико- логического блока, выход второго сумматора соединен с вторым входом первого коммутатора, выход третьего коммутатора соединен с вторым входом первого сумматора, второй вход регистра является третьим входом арифметико- логического блока, а первый выход третьей схемы сравнения - его выходом.

Изобретение относится к неразрушающему контролю с помощью сигналов акустической эмиссии. Цель изобретения -повышение достоверности выделения и регистрации сигналов акустической эмиссии на фоне нестационарных помех и ложных сигналов, амплитуда которых сравнима с амплитудой полезного сигнала. В устройстве выделения и регистрации сигналов АЭ в дискретные моменты времени осуществляется оценка текущего значения амплитуды помех, которая используется для разделения всех принятых сигналов на полезные и ложные. Анализ принятых сигналов проводится арифметико-логическим блоком в реальном масштабе времени. Текущее значение амплитуды помех записывается и хранится в регистре памяти, содержимое которого адаптируется при изменении амплитуды принятого сигнала. 4 ил.

дзиг.1

Фиг. г

12

17

18

20

/«

19

3

/«

21

%

22

73

б

(pus.3

13

ФигМ