Устройство для определения прочности адгезионного соединения Советский патент 1990 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к области ак стических методов неразрушаюи его конт - роля и может быть использовано при оценке прочности адгезионных соединений сти и п - повышение точно- счет яп. применения за ласгД п ™ выявления локальных областей понижения прочности

УСТООЙ™ представлены блок-схемы устройства для определения прочности адгезионного соединения; на фиг 3 - време - поясняющие р абоТу

Устройство для определения прочности адгезионного соединения (фиг.1) содержит последовательно соединенные генератор 1 модулирующего напряжения (ГМН), генератор 2 качающейся частоты (ГКЧ), усилитель леб.ниГ 4 акустических колебании, последовательно соединенные первый приемник 5 акустических колебании, первый предварительный усилитель 6 первый ПОЛОСОВОЙ фильтр 7, первый усилиpaToo lTT 10, компатель (АпН) 1/ ° ° ° ° тель (АЦП) 12. цифровой сумматор 13 и

индикатор 14, последовательно соединен ные ВТОРОЙ приемник 15 акустических колебании второй предварительный усилитель 16, второй ПОЛОСОВОЙ фильтр 17 и втооой

втоГГ --РО-подключен г второму входу умножителя 9, выход интегратора подключен к второму входу АЦП 12 а выход генератора 1 модулирующего на

рТвГоТммГрГ1 з -V -- -ФИзлучатель 4 и приемники 5 и 15 акустических колебаний могут быть расположены в общем корпусе искателя 21.

Исследуемое адгезионное соединение может быть образовано методом склеива ния покрытия 20 с изделием 19 или при напылении покрытия 20 на изделие 19

Устройство для определения прочности адгезионного соединения (фиг,2) дополнительно содержит последовательно соеди10

.ненные сумматор 22. ампли ный 23. фильтр 24 низких частот (ФНЧ). пиковый детекторов, второй -компаратор 26 формирователь 27 импульсов и «астотомер 28. Входы сумматора 22 подключены к выходам усилителей 8 и 18 соответственно, выход генеоэтора 1 модулирующего напряжения соединен с вторым входом формирователя 27 мп5льсов. Г выход ФНЧ 24 соединен с

-ТоГиГми2ГЙ(Д

- искатель 21 устанавливается на повер- r;rr M :eij

Sr.r: rr;-H s;L rrs:ert

„:7иПооотввтстввиио,ожна.ыскоторых поступают на жоД , V41321 Г„Гз:оГвГ - -- °S

нал

5

15

2°

2 30

(Vn+Vu,i)()dt

о

VnVш1dt+.

о

5 +iJГVnVш2dt+;Y /ш1Vш2

I о°

BVn + BVnViul + BVnVm2 + BVmWmZ

10

(1)

1 S

так как помехи V.i и - НЫ с полезным сигналом Vn. а также между то их взаимокорреляционные функции

15 ВУпУш1 0 . BVnVm2 0 . BVmlVu.2-0

Выходной сигнал интегратора 10. как это сл едует из (1), оказывается пропорциональным квадрату входной величины.

V5 К VL

2° me К - коэффициент пропорциональности. поскольку энергия электрического сиг- - -1 (2/о .„«11- няппржение, то где и - . то вы- Годн й сиг наГинтегратора 10 имеет величину, пропорциональную энергии при2 пятого с игнала Vn. при этом сигнал V5 со держит меньший УРОвень помех гпяинению с сигналами Vj и V4. С вьГхода интегратора 10 электрический сигнал V5 поступает на входы компаратора 30 iTn АЦП 12 Сигнал на выходе последнего появляется только при превышении сигна

на ВТОРОЙ вход АЦП 12, и на выходе послед .

па 11 АЦП 12 и цифрового сумматора 13

адгезионного соединения и контролируемого адгезионного соединения и по результатам сравнения судят о прочности последнего. Сброс цифрового сигнала на выходе цифрового сумматора 13 произво- дится при отрицательном перепаде напряжения на выходе ГМН 1.

При напылении на изделие теплоизоляционных покрытий на границе контакта изделия с покрытием в последнем возни- кает адгезионный слой, характеризующийся наличием более крупных воздушных включений и. соответственно, меньшей прочностью по сравнению с другими слоями покрытия. Вследствие этого- для определения прочности адгезионного соединения необходимо знать толщину адгезионного слоя. Например, определив знаг чение основной резонансной частоты 0) покрытия 20, по модулю Юнга (Е) и коэффи- циенту Пуассона (v) адгезионного слоя можно рассчитать толщину Аадгезионного слоя по формуле

Д Н О-Ь) - Е(1-У

/ /5Hftjg(1-2v)

где Н - общая толщина упругого покрытия; плотность материала адгезионного

слоя 20 и изделия 19. Сравнивая Д с допустимым значением толщины соединения, дополнительно можно судить о прочности адгезионного соединения.

Предложенное устройство при допол- нительном определении основной резонансной частоты работает следующим образом.

Определяется энергия упругих колебаний на резонансных частотах. Дополнитель- но определяют значение основной резонансной частоты, для чего электрические сигналы с выходов усилителей 8 и 18 подаются, на соответствующие входы сум- матора 22, Выходной сигнал последнего представляет собой высокочастотное заполнение 34 и низкочастотную огибающую 35(фиг.3д). Для выделения низкочастотной огибающей в цепь включены амплитудный детектор 23, с выхода которого получают детектированный сигнал (фигЗе), и ФНЧ 24, с выхода которого получают низкочастотную огибающую (фиг,3ж). Низкочастотная огибающая поступает на вход пикового детектора 25 и первый вход компаратора 26, который включен в цепь для сравнения амплитуды сигналов на первом и втором входах. При увеличении амплитуды колебаний покрытия 20, что происходит при приближе5

10 15 20

25

0

нии частоты вынужденных колебаний к резонансной частоте покрытия 20, сигнал на входе пикового детектора 25 возрастает, потенциал на первом входе меньше или равен потенциалу на втором входе. При этом на выходе компаратора 26 - нулевой потенциал. После прохождения частоты механического резонанса потенциал на первом входе компаратора 26 становится больше потенциала на втором входе, и на выходе компаратора 26 появляется положительный потенциал. Перепад уровней на выходе компаратора 26 запускает формирователь 27 импульсов, который вырабатывает импульс длительностью Т2 (фиг.Зз). При появлении этого импульса частотомер 28 проводит выборку напряжения с выхода ГМН 1, Поскольку напряжение на выходе ГМН 1 представляет собой линейно изменяющееся напряжение, то по величине последнего можно судить о частоте механических колебаний изделия 19. При появлении резонансного пика большей амплитуды работа второго компаратора 26, формирователя 27 импульсов и частотомера 28 повторяется. Если же амплитуда последующего резонансного пика меньше предыдущего, частота которого индицируется индикатором, то срабатывания компаратора 26 не происходит и показания индикатора сохраняются. Таким образом, определяется значение основной резонансной частоты контролируемого изделия 19.

Данное значение резонансной частоты, а также величину энергии упругих колебаний HP резонансных частотах контролируемого изделия 19 сравнивают с соответствующими значениями для приемлемого адгезионного соединения и по ним судят о прочности адгезионного соединения контролируемого изделия 19 с покрытием 20.

Изобретение обеспечивает возможность контролировать прочность адгезионного соединения в процессе эксплуатации, оценивать размеры участков с пониженной прочностью адгезионного соединения. Формула изобретения 1. Устройство для определения прочности адгезионного г.оединени я, содержащее компаратор и последовательно соединенные приемник акустических колебаний, предварительный усилитель, полосовой фильтр, усилитель и умножитель и компаратор, отличающееся тем, что, с целью повышен..1я точности и расширения области применения, оно снабжено последовательно соединенными вторым приемником акустических колебаний, втооым предварительным усилителем, вторым полосовым фильтром и вторым усилителем. последовательно соединенными генерато- f ром модулирующего напряжения, генератором качающейся частоты, усилителем I мощности, излучателем акустических колэ- баний и интегратором, а также последова- тельно соединенными аналого-цифровым i преобразователем, цифровым сумматором и индикатором, причем выход второго уси- i лителя соединен с вторым входом умножи- i теля, вход интегратора подключен к выхода 1 умножителя, вход аналого-цифрового пре- I образователя подключен к выходу компара- тора, выход интегратора соединен с входом 1 компаратора и вторым входом аналого-циф- i вого преобразователя, а выход генерато10

15

ра модулирующего напряжения соединен с вторым входом цифрового сумматора.

2 Устройство по п.1. о т л и ч а ю щ е е- с я тем что. с целью повышения точности контроля, оно дополнительно снабжено последовательно соединенными сумматором, амплитудным детектором, фильтром низких частот, пиковым детектором, вторым компа- оатором, формирователем импульсов и частотомером, причем входы сумматора подключены к выходам первого и второго усилителей соответственно, второй вход формирователя импульсов подключен к выходу генератора модулирующего напряжения а выход фильтра низких частот соединен с вторым входом второго компаратора.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при оценке прочности адгезионных соединений. Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения за счет возможности выявления локальных областей понижения прочности. Устройство обеспечивает локальное возбуждение в заданном диапазоне частот акустических колебаний на поверхности контролируемого соединения, выделение резонансных частот и измерение энергии упругих колебаний на резонансных частотах, по которым судят о прочности соединения. Кроме того, с помощью устройства дополнительно определяют основную резонансную частоту, по которой судят о прочности соединения. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг.

Фиг.З