Устройство для определения направления прихода сигналов акустической эмиссии Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения направления прихода акустических сигналов к месту их приема в изделиях из листовых материалов.

Цель изобретения - повьппение достоверности .определения направления прихода сигналов акустической эмиссии за счет учета затухания акустического сигнала.

На фиг . 1 представлена функциональная схема устройства для определения направления прихода сигналов акустической эмиссии;.на фиг,2 - расположение пьезопреобразователей

на исследуемом объекте; на фиг.3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит четыре одинаковых канала приема сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных пьезопреобразова- теля 1 (2-4) и усилителя 5 (6-8), элемента И 9 (10-12) и общего для всех каналов регистратора 13.

Кроме того, устройство содержит в каждом канале подключенные к выходу усилителя 5 (6-8) последоватрльно соединенные пороговый элеменi 14 (15-17), триггер 18 (19-2 Г и элемент ИЛИ 22 (23-25) и подклн чряныо

СЛ

О СО 05

о:

к выходу усилителя 5 (6-8) последовательно соединенные второй пороговый элемент 26 (27-29) и второй три гер 30 (31-33), выход которого подключен к элементу И 9 (10-12) данного канала, а выход последнего - к второму входу элемента ИЛИ 22 (23- 25), последовательно соединенные элемент ИСКЛЮЧАМЦЕЕ ИПИ 34, входы которого подключе1П 1 соответственно к выходам элементов ИЛИ 22 и 3 первого и второго каналов, второй элемент И 35 и счетчик 36, Быход которого под :КлЮчен к первому входу регистратора 13,,последовательно соеднненные второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ РШИ 37, входы которого подключены соответственно к выходам элементов ИЛИ 2А и 25 третьего и четвертого каналов, третий элемент И 38 и второй счетчик 39 выход которого подключен к второму входу регистратора 13, и генератор выход которого подключен к вторым входам второго 35 и третьего 38 эле ментов И, в ыходы первых триггеров 18-21 первого, второго, третьего и четвертого каналов подключены соотвственно к вторым входам элементов И 10,9,12 и 11 второго, первого, четвертого и третьего каналов, а вхды сброса первого, 36 и второго 39 счетчиков и всех триггеров 18-21 и 30-33 объединены (входы сброса триггеров не показаны) и предназначены для подачи сигнала, переводящего усройство в исходное состояние.

Пьезопреобразователи 1-4 устанавливают на контролируемом изделии по окружности диаметром D так, что пье зопреобразователи 1,2 и 3,4 образую два взаимно перпендикулярные пары.

Устройство работает следующим обзом.

Сигналы АЭ принимаются пьезопрео разователЯми 1-4, Пусть первым сигналы ЛЭ воспринимает пьезопреобра- зователь 1. На выходах пьезопреобра зователей 1 и 2 получают электрические сигналы вида

и, DO sinw t i .f

U де и,,и2

(.0

f

sincjt ,

амплитуды сигналов соответственно на выходе пьезопреобразовате- лей 1 и 2; круговая частота} декремент затухания.

0

5

0

5

45 мента

Принятый пьезопреобразователем I сигнал АЭ усиливается усилителем 5, Сигнал с выхода усилителя 5 поступает на входы пороговых элементов 14 и 26, Пороги срабатывания каждой пары пороговых устройств установлены соответственно равными U nopt o момент равенства сигнала с выхода усилителя порогу срабатывания и„„„, (или II

пор 1

пор 2

0

5

0

0

5

одного из

пороговых устройств на выходах последних появляются прямоуголььые импульсы, которые устанавливают триггеры 18 и 30 в единичное состояние (фиг,3,а,б,в,г ), При этом сигнал с выхода триггера 18 через элемент . ИЛИ 22, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 34 и элемент И 35 разрешает прохождение прямоугольных импульсов с выхода задающего генератора 40 на счетный вход счетчика 36, который начинает работу (фиг,3,и,л,м), Сигнал АЭ, распространяясь по конструкции с затуханием, достигает второго пьезопреобразова- теля 2 данной диаметральной пары, усиливается усилителем 6 и поступает на вход двух пороговых элементов 15 и 27, которые при равенстве их порогов срабатывания с усиленш 1м сигналом АЭ устанавливают триггеры 19 и 31 в единичное состояние (фиг,3,6, flte).

На фиг,3 изображен случай, когда вследствие затухания сигнал АЭ не превысил порог срабатывания П,.. При этом сигнал с выхода триггера 31 через элемент И 10 и элемент ИЛИ 23 устанавливает элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 34 в нулевое состояние (фиг,3, з,к,л) и через элемент И .35 запрещает прохождение импульсов с выхода задающего генератора 40,и счет прекращается (фиг,3,м). На выходе элеИ 9 в этом случае устанавливается нулевой потенциал (Лиг,3,ж), В этом случае, если первым воспринял сигнал АЭ пьезопреобразователв 2, то все происходит в обратном порядке, и регистрация сигнала АЭ на втором пьезопреобразователе 2 происходит по уровню первом - по П „opi При -приходе сигнала АЭ на вторую диаметральную пару (пьезопреобразо- вателя 3 и 4 на фиг,1 и 2) устройство работает аналогично,

В предлагаемом устройстве разности времен:,-прихода сигнала АЭ соот-

5 ,5

ветствеино на первую t.H вторую tj.4 диаметрально расположенные парь пьезопреобразователей (фиг.2) соответственно равны

R t,., g З1пс ;

3-4

COSo

где с/ - угол между линией, соединяющей диаметральные пары пьезпреобразователей, и направлением прихода сигнала акустической эмиссии. Угол 0 между линией, на которой

установлены пьезопреобразователи 1

и 2, и направлением прихода сигнала

АЭ определяется как

о( arctg b-J

t-3-4

После занесения в регистратор 13 результатов измерения осуществляется сброс счетчиков 36 и 39, триггеров 18-21 и 30-33, и устройство возвращается в исходное состояние. Информация с выхода счетчиков 36 и 39 о разностях времен прихода сигнала АЭ на пары пьезопреобразователей поступает на регистратор 13, Направление прихода сигнала АЭ определяется по формуле

, . N,

с arctg -i

N

N и N

- двоичные коды с выходов счетчиков 36 и 39, представляющие; временные интервалы

t 1. i и t 3-

Предлагаемое устройство для определения направления прихода сигнала АЭ по сравнению с известным обладает более высокой достоверностью опреде ления направления прихода сигнала АЭ, Несмотря на затухание сигнала АЭ, достигшего второго пьезопреобразова- теля диаметральной пары, он фиксируется устройством. Это исключает ощиб- ки в определении направления прихода сигнала АЭ и повьппает достоверность определения направления на источник АЭ.

666

Формула изобретения

Устройство для определения направ- леш1Я прихода сигналов акустической змиссии, содержащее четыре одинаковых канала приема сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных пьезопреобраэователя и усилителя, элемента И и общего для

всех каналов регистратора, пьезопреобразователи установлены по окружности на равных расстояниях и образуют две взаимно перпендикулярные пары, отличающееся тем, что, с

целью повышения достоверности определения направления прихода сигналов акустической змиссии, оно снабжено в каждом канале подключенными к выходу усилителя последовательно

соединенными пороговым элементом, триггером и элементом ИЛИ и подключенными к выходу усилителя последовательно соединенными вторым пороговым элементом и вторым триггером,

выход которого подключен к элементу И данного канала, а выход последнего - к второму входу элемента ИЛИ, последовательно соединенными элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены соответственно к вы- 1ходам элементов ИЛИ первого и второго каналов, вторым элементом И и счетчиком, выход которого подключен к первому входу регистратора, последовательно соединенными вторым элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам элементов ИЛИ третьего и четвертого каналов, третьим элементом И и вторым счетчиком, выход которого подключен к второму входу регистратора, и генератором, выход которого подключен к вторым входам второго и третьего элементов И, выходы первых триггеров первого, второго, третьего и четвертого каналов подключены соответственно к вторым входам элементов И второго, первого, четвертого и третьего каналов, а

входы сброса перЬого и второго счетчиков и всех триггеров объединены и предназначены для подачи сигнала, переводящего устройство в исходное состояние.

-.

xS

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения направления прихода акустических сигналов к месту их приема в изделиях из листовых материалов. Цель изобретения - повышение достоверности определения направления прихода сигналов акустической эмиссии за счет учета затухания акустического сигнала. В устройстве осуществляется измерение разностей времен прихода акустических сигналов на две взаимно-перпендикулярные пары пьезопреобразователей, расположенных по окружности, по которым судят о направлении прихода акустического сигнала. В каждом из каналов приема осуществляется сравнение принятых сигналов с двумя наперед заданными пороговыми уровнями, выбранными с учетом затухания акустического сигнала в материале изделия, что обеспечивает более точное определение момента приема акустической волны и повышает достоверность определения направления ее прихода. 3 ил.