Устройство для акустического контроля материалов и изделий Советский патент 1990 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для контроля качества многослойных конструкций, композиционных материалов, а также изделий с большим затуханием ультразвука.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия за счет записи одиночного акустического зондирующего сигнала, его последующего воспроизведения и определения информативных параметров спектра.

На изображена структурная схема устройства для акустического контроля качества материалов и изделий; на фиг.2 - схема рециркулятора.

Устройство для акустического контроля материалов и изделий (фиг.1) содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов и илучатель 2

акустических колебаний, последовательно соединенные приемник 3 акустических колебаний и входной усилитель 4, последовательно соединенные генератор 5 опорных сигналов и фазовращатель 6, последовательно соединенные первый аналоговый перемножитель 7 и первый интегратор 8, последовательно соединенные второй аналоговый перемножитель 9 и второй интегратор 10, вычислительный блок I1 и подключенный к его выходу индикатор 12, ждущий мультивибратор 13, триггер 14, последовательно соединенные коммутатор I5 и рециркулятор 16, генератор 17 тактирующих импульсов, счетчик 18 импульсов, выходы фазовращателя 6 и генератора 5 опорных сигналов соединены с вторыми входами первого 7 и второго 9 аналоговых перемножитепей

соответственно, выходы первого 8 и | второго 10 интеграторов подключены к соответствующим входам вычислительного блока 11, вход ждущего мульти- 5 вибратора 13, объединен с входом генератора 5 опорных сигналов и соединен с вторым выходом генератора 1 импуль- сов, а выход ждущего мультивибратора 13 соединен с входом установки в 1 Q триггера 14, вход установки в О которого подключен к выходу счетчика 18 импульсов, выход триггера 14 соединен с управляющим входом коммутатора 15, первый вход которого соединен с 15 входным усилителем 4, выход рециркуля- тора 16 подключен к первым входам первого 7 и второго 9 аналоговых перемножителей и к второму входу коммутатора 15, выход генератора 17 такти-20 рующих импульсов соединен с тактовым входом рециркулятора 16 и счетным входом на уменьшение счетчика 18 импуль- тсов, вход предварительной записи которого соединен с выходом ждущего 25 мультивибратора 13. Цифрой 19 обозначено контролируемое изделие.

Выполнение рециркулятора 16 может быть различным. Пример его реализации на дискретно-аналоговых линиях 3 задержки прибора с зарядовой связью изображен на фиг.2. Схема содержит последовательно соединенные линию 20 задержки, повторитель 21 и фильтр 22 нижних частот, а также формирова- 3 тель 23 тактирующих импульсов, подключенный к тактовому входу линии 20 задержки. Вход линии 20 задержки (вход

1)предназначен для подключения к выходу коммутатора 15, выход фильтра 4 22 нижних частот - к входам аналоговых перемножителей 7 и 9 и коммутатора 15 Вход формирователя 23 (вход

2)предназначен для подключения к выходу генератора 17 тактирующих импуль-4 сов.

Устройство работает следующим образоМс

При з гпуске устройства генератор 1 импульсов формирует зондирующий им - 5 пульс, который поступает на излучатель 2 и распространяется в контролируемое, изделие 19, Возникающие в среде упругие колебания можно представить как сумму мод колебаний изде- 5 лия:

п

U(t) Т A- sin(u)-t + tf, ) ,

где A-,, if.- соответственно амплитуда, частота и фаза i-й моды колебаний „

Колебания изделия 19 регистрируются приемником 3, и сигнал с его выхода после предварительного усиления во входном усилителе 4 поступает на первый вход коммутатора I5. Щцущий мультивибратор 13 срабатывает через определенное время D после запуска его генератором 1 импульсов и устанавливает в состояние логической единицы триггер 14. Выходной сигнал триггера 14 поступает на управляющий вход коммутатора 15 и сигналы с выхода усилителя 4 проходят через коммутатор 15 на вход рециркулятора 16Э который производит их запись о Запись информации происходит с частотой дискретизации, заданной генератором 17 тактирующих импульсов. Одновременно этими же импульсами производится считывание со счетчика 18 значения кода, равного количеству тактов записи и предварительно устанавливаемого по сигналу с выхода ждущего мультивибратора 13. Счетчик 18, сосчитав установленное значение кода, вырабатывает выходной импульс и возвращает триггер 14 в нулевое состояние; При переходе триггера 14 в нулевое состояние коммутатор 15 переводив рециркулятор 16 в режим воспроизведения информации, замкнув выход рециркулятора 16 с его входом. Одновременно записанньй сигнал поступает на первые входы аналоговых перемножителей 7 и 9. На вторые входы аналоговых перемножителей 7 и 9 поступают сдвинутые между собой на 1/4 периода моногармонические сигналы, формируемые с помощью генератора 5 опорных сигналов фазовращателя 6. Причем генератор 5 опорных сигналов формирует сигнал, синфазный с генератором 1 импульсов Сигналы произведения с выходов аналоговых перемножителей 7 и 9 поступают на входы интеграторов 8 и 10 и после интегрирования - на входы вычислительного блока 11, осуществляющего выделение амплитуды и фазы гармонической составляющей. Результаты измерения выводятся на индикатор 12.

Изменяя частоту генератора 5 опорных сигналов, измеряют амплитудный и фазовый спектр принятого сигнала. Варьируя время Р срабатывания ждущего

мультивибратора 13, -Нормируют интервал измерения требуемой длительности и задержки его относительно начала принятого сигнала.

Рециркулятор работает следующим образомо

Принятый сигнал с выхода входного усилителя 4 через коммутатор 15 постпает на вход линии 20 задержки на приборах с зарядовой связью, где происходит его запись. В режиме воспроизведения информации сигнальные выборки с выхода линии 20 задержки через повторитель 21 поступают на фильтр 22 нижних частот, который восстанавливает принятый сигнал. Формирователь 23 тактирующих импульсов формирует тактовые сигналы с заданными временными характеристиками.

Использование изобретения обеспечивает повышение точности и быстродействия измерения спектра одиночных акустических сигналов при акустическом контроле материалов за счет записи сигнала и последующего его воспроизведения при измерении информативных параметров спектра.

Предлагаемое устройство для акустического контроля материалов и изделий позволяет измерять спектр одиночных механических импульсов при ударном методе контроля, при измерении спектра свободных колебаний в методе падающего шарика, а также при измерении спектра сигналов акустической эмиссии.

Формула изобретения

Устройство для акустического контроля материалов и изделий, со- держашее последовательно соединенные генератор импульсов и излучатель аку

5

0

5

0

5

0

соединенные приемник акустических колебаний и входной усилитель, последовательно соединенные генератор опорных сигналов и фазовращатель, последовательно соединенные первый аналоговый перемножитель и первый интегратор, последовательно соединенные второй аналоговый перемножитель и второй интегратор, вычислительный блок и подключенный к его выходу индикатор, выходы фазовращателя и генератора опорных сигналов соединены с вторыми входами первого и второго аналоговых перемножителей соответственно, выходы первого и второго интеграторов подключены к соответствующим входам вычислительного блока, о т л и ч a rent e e с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, оно снабжено ждущим мультивибратором, триггером последовательно соединенными коммутатором и рецнркулятором, генератором тактирующих импульсов и счетчиком импульсов, вход ждущего мультивибратора объединен с входом генератора опорных сигналов и соединен с вторым выходом генератора импульсов, а выход ждущего мультивибратора соединен с входом установки в 1 триггера, вход установки в О которого подключен к выходу счетчика гмпульсов, выход триггера соединен с управляющим входом коммутатора, первый вход которого соединен с входным усилителем, выход рециркулятора подключен к первым входам первого и второго аналоговых перемножителей и к второму входу коммутатора, выход генератора тактирующих импульсов соединен с тактовым входом рециркулятора и счетным входом на уменьшение счетчика импульсов, вход предварительной записи которого соединен с выходом

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для контроля качества многослойных конструкций, композиционных материалов, а также изделий с большим затуханием ультразвука. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия за счет записи одиночного акустического зондирующего сигнала, его последующего воспроизведения и определения информативных параметров спектра. В устройстве осуществляется возбуждение зондирующим импульсом собственных колебаний контролируемого изделия, которые принимаются приемником и записываются в рециркулятор с последующим воспроизведением и определением параметров спектра. 2 ил.

тических колебаний, последовательно 45 ждущего мультивибратора.

f9

П

ЯП

рЕН E№h

№-«ПДДМ.1 I 1,11...I , .-.I.. M.JHJ.j.llf.Hli

awsasKeW

16

ль

21

Ј&

Фиг.1