Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий Советский патент 1990 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при прочностных испытаниях конструкций.

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет расширения динамического диапазона устройства и исключения помех.

На фиг. 1 показана функциональная схема многоканального акустико-эмис- сионного устройства для контроля качества изделий; на фиг. 2 - схема формирователя строба; на фиг. 3 временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. А - то же, с сигналами акустической эмиссии, обладающими малым динамическим диапазоном; на фиг. 5 - то же, с сигналами акустической эмиссии, обладающими большим динамическим диапазоном.

Многоканальное акустико-эмиссион- ное устройство для контроля качества изделий содержит 1,...,N идентичнц с каналов приема и обработки сигналов акустической эмиссии, каждый из которых состоит из последовательно соединенных пьезоэлектрического акустического преобразователя 2, предуси- лителя 3, фильтра k, основного усилителя 5, к выходу которого подключен- пиковый детектор 6 и формирователь 7 строба, а также цифроаналоговый преобразователь 8 и регистратор 9. Кроме того, в каждом канале устройство содержит компаратор 10, элемент 11 памяти и общий- для всех каналов коммутатор 12, а также соединенные последовательно генератор 13, счетчик 14, блок 15 памяти, причем в каждом канале выход пикового детектора

сд

00

со ю

to

fS

6соединен с инвертирующим входом компаратора 10, выход формирователя

7строба соединен со стробирущим входом компаратора 10, выход которого соединен с входом сброса пикового детектора 6 и входом элемента 11 памяти каждого канала. Выход элемента 11 памяти каждого канала соединен с соответствующим входом коммутатора 12. Блок 15 памяти имеет задающий

;рен(им вход, а второй вход его соеди- |нен с выходом счетчика I и вторыми |входами формирователя 7 строба и ;элемента 11 памяти каждого канала. Выход блока 15 памяти соединен с входом цифроаналогового преобразователя 8, выход которого соединен с иеинвертирующими входами компараторов 10 каждого канала. Выход коммутатора 12 соединен с входом регистратора 9. Выход элемента ИЛИ-НЕ 16 формирователя 7 строба (фиг. 2) соединен с первым входом элемента И 17 и с первым входом элемента И 18, второй вход элемента И 17 соединен с выходом элемента И 19, а выход элемента И 17 - с входом триггера 20, неинвертирующий выход которого соединен с вторым входом элемента И 18 и с выходом формирователя 7, а инвертирующий выход соединен с вторым входом элемента И 19. Выход усилителя 5 соединен с входом компаратора 21, выход которого соединен с входом элемента 22 задержки. Выход последнего соединен с S-входом триггера 23, выход которого соединен с первым входом элемента И 19. Входы ;;броса триггеров 20 и 23 объединены 1 соединены с выходом элемента И 18.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в блок 15 памяти записывается информация об общем для всех каналов типе аналого- цифрового преобразования. Это определяется условиями конкретного эксперимента и может варьироват ься в широких пределах, что адаптирует устройство к условиям реального эксперимента и, в частности, расширит динамический диапазон (при задании логарифмического или линейно-логарифмического закона аналого-цифрового преобразования). После записи в бло- 55 ке 15 памяти информации о типе преобразования счетчик 14 под управлением задающего генератора 13 адресу20

25

30

35

40

45

50

to

fS

5

20

25

30

5

0

5

0

ет ячейки памяти блока 15 памяти. С его выхода информация о типе преобразования поступает на цифроанало- говый преобразователь (ЦАП) 8. Далее с выхода ЦАП 8 аналоговый сигнал подается на неинвертирующие входы компараторов 10 всех каналов измерения. Сигналы акустической эмиссии поступяют на пьезопреобразователи 2 в каналах и преобразуются ими в электрические сигналы. Далее преобразованный электрический сигнал усиливается предварительным усилителем 3, проходит через фильтр 4 и усиливается в основном усилителе 5. С выхода основного усилителя 5 сигнал проходит на вход пикового детектора 6, который осуществляет запоминание максимальной амплитуды данного сигнала. Выходной сигнал пикового детектора 6 поступает на инвертирующий вход компаратора 10. Одновременно с выхода усилителя 5 сигнал поступает на вход формирователя 7 строба, который формирует стробирующий сигнал, в течение которого разрешается работа компаратора 10. В момент равенства уровня напряжения с ЦАП 8 содержимому пикового детектора 6 (момент t на фиг. 3 а) компаратор 10 срабатывает (фиг. 3 д) и по переднему фронту импульса с выхода компаратора 10 в элемент 11 памяти канала записывается информация с выхода счетчика 14. При этом формирователь 7 строба работает следующим образом. С выхода усилителя 5 сигнал акустической эмиссии поступает на компаратор .1 (фиг. 2)j а далее - иа элемент 22 задержки, который задерживает его дальнейшее прохождение на время tjy (фиг. 3 в), которое устанавливается несколько большим, чем максимальная длительность сигнала акустической эмиссии. Это необходимо для того, чтобы исключить возможность проведения аналого-цифрового преобразования на начальном участке сигнала акустической эмиссии, когда его амплитуда еще не достигла максимума. По переднему фронту сигнала, поступающего с элемента 22 задержки, триггер 23 устанавливается в единичное состояние. Далее при обнулении счетчика 14 (момент t на фиг. 3 а) элемент ИЛИ-НЕ 16 и элемент И 17 устанавливают триггер 20 в единичное состояние (фиг. 3 г). Сброс тригге- I

5 is

ров 20 и 23 и возвращение формирователя 7 строба в исходное состояние происходит в момент следукнцего обнуления счетчика I . При этом сигнал I с выхода триггера 20 (фиг. 3 г) является стробирующим, разрешающим работу компаратора 10 (фиг. 3 л). Таким образом осуществляется аналого- цифровое преобразование. Все каналы измерения работают идентично. При этом информация о максимальной амплитуде вновь поступившего сигнала акустической эмиссии записывается в следующую ячейку памяти элемента 11 памяти канала. Вывод информации с каналов измерения на регистратор 9 осуществляется циклически коммутатором 12.

Предложенное устройство позволяет осуществлять практически любой вид аналого-цифрового преобразования (линейное, логарифмическое, ступенчатое, антилогарифметическое и.т.д.) При этом для конкретного эксперимента обеспечивается определенное соотношение между точностью измерения и динамическим диапазоном обрабатываемых сигналов. Так как в предлагаемом устройстве в элемент 11 памяти каждого канала 1, ..., N записывается не оцифрованное значение амплитуды сигнала акустической эмиссии, а информация с выхода двоичного счетчика 1, (т.е. адрес ячейки памяти, в которой хранится информация об амплитуде сигнала акустической эмиссии) , то это существенно сокращает об ьем элемента 11 памяти канала и

тем самым упрощает конструкцию устройства.

Формула изобретения

0

0

5

0

5

Многоканальное акустико-эмиссион- ное устройство для контроля изделий, содержащее коммутатор каналов, регистратор, генератор, счетчик, циф- роаналоговь1й преобразователь, блок памяти и каналы, каждый из которых содержит последовательно соединенные акустический преобразователь, 5 предварительный усилитель, фильтр, усилитель и пиковый детектор, формирователь строба, вход которого подключен к выходу усилителя, и элемент памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, каждый из каналов снабжен компаратором, первый вход которого подключен к выходу пикового детектора, управляющий вход - к выходу формирователя строба, а выход - к входу Сброс пикового детектора и информационному входу элемента , выход последнего связан с соответствующим входом коммутатора,соединенного выходом с регистратором, генератор, счетчик, блок памяти и цифроаналоговый преобразователь соединены в последовательную цепь, выход счетчика подключен к вторым входам формирователей строба и к управ ляющему входу элемента памяти, а выход цифроаналогового преобразователя связан с вторыми входами компараторов.

Фиг.1

Изобретение относится к неразрушающему контролю акустико-эмиссионным методом и может быть использовано при прочностных испытаниях конструкций. Цель изобретения - повышение точности контроля за счет расширения динамического диапазона устройства и исключения помех. В каждом измерительном канале акустический сигнал детектируется по амплитуде и при достижении ее максимума происходит сравнение с опорным уровнем в компараторе, который формируется по заданному закону в зависимости от вида акустических сигналов. Сравнение происходит в период стробированного интервала, исключающего помехи. Моменты прихода сигналов заносятся в память в требуемом масштабе. 5 ил.

(Trcverwi

/V

Or усилит.

т

г/

hMrviM Tfie

9ur. 2

и

о

Вшход 1 з-та 16

8

Выход , и триггж

Ъшод А tnpt/i.l9

tгaд.

BtiixoS

Ч-min

ФигЛ

ивх тах

miii

Фиг. 5