Устройство для акустико-эмиссионного контроля материалов и изделий Советский патент 1991 года по МПК G01N29/14 

Изобретенир относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано для определения режимов работы пары трения и прогнозирования ее долговечности по сигналам акустической эмиссии (АЭ).

Целью изобретения является повышение достоверности при определении режимов работы пары трения и прогнозирования ее долговечности при возвратно-вращательном движении вала а счет использования нелинейной фильтрации, позволяющей повысить относительное изменение параметра при изменениях режимов работы пары трения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства оля акустико-эмиссионного контроля материалов и изделий; на фиг. 2 - график зависимости lc(t), характеризующей

режимы работы пары трения (приработка, рабочий режим, ускоренный износ).

Устройство для акустико-эмиссионного контроля материалов и изделий содержит соединенные последовательно преобразователь 1, предусчлите,.ь 2, усилитель 3 и амплитудный детектор 4. Устройство снабжено также соединенными последовательно первым блоком 5 дифференцирования, вторым блоком 6 дифференцирования, первым блоком 7 отношения, третьим блоком 8 дифференцирования, четвертым блоком 9 дифференцирования, первым блоком 10 произведения, первым блоком 11 разности вторым блоком 12 отношения, интегратором 13, первым блоком 14 сравнения, первым ключом 15, вторым блоком 16 разности и первым индикатором 17, соединенным последовательно третьим блоком 18 отношеVJ

чэ

sl

ел

ния, пятым блоком 19 дифференцирования, первым квадратором 20 и блоком 21 суммирования, соединенными последовательно шестым блоком 22 дифференцирования и вторым блоком 23 произведения,соединен- ными последовательно вторым ключом 24 и вторым индикатором 25, соединенными го- следовательно вторым блоком 26 сравнения и третьим индикатором 27, вторым квэдра- тором 28, четвертым индикатором 29 и пя- тым индикатором 30, выход амплитудного детектора 4 соединен с входом первого блока 5 дифференцирования и со вторым входом первого блока 7 отношения, выход первого блока 5 дифференцирования соеди- нен с первым входом третьего блока 18 отношения, его второй вход соединен с выходом второго блока 6 дифференцирования, выход третьего блока 8 дифференциро вания соединен со входом второго блока 23 произведения и со входом второго квадратора 28, выход второго квадратора 28 соединен со вторым входом блска 21 суммирования, выход пятого блока 19 дифференцирования соединен со входом шее- того блока 22 дифференцирования, выход второго блока 23 произведения соединен со входом первого блока 11 разности, выход пятого блока 19 дифференцирования соединен со вторым входом первого блока 10 произведения, второй выход первого блока 14 сравнения соединен с переым входом второго ключа 24, выход интегратора 13 соединен со вторым входом первого ключа 15, со входом второго блока 26 сравнения и со входом четвертого индикатора 29, второй выход второго блока 26 сравнения соединен с первым входом первого ключа 15 и со вторым входом второго ключа 24, первый выход второго блока 26 сравнения и выход второго ключа 24 соединены со входом второго блока 16 разности, выход первого ключа 15 соединен со входом пятого индикатора 30.

Устройство для акустико -эмиссионного контроля материалов и изделий работает следующим образом.

Преобразователь 1 устанавливается на одну из деталей пары трения (не показаны). Сигналы АЭ преобразуются преобразо- вателем 1 в электрические, которые усиливаются предусилителем 2, передаются по кабелю на , илитель 3, усиливаются и подаются на амплитудный детектор 4, где выделяется огибающая сигналов АЭ. CHI на- лы с выхода амплитудного детектора 4 обозначаются X. Из последовательности этих сигналов за время контроля формируются две последовательности координат фазо вой траектории для двумерного пространства. Попарные значения, взятые из каждой последовательности, для каждого момента времени являются координатами фазовой точки.

Формирование координат фазовой ра- ектории осуществляется следующим образом.

Первая координата. Сигналы с выхода амплитудного детектора 4 дважды дифференцируются (вначале в первом блоке 5 дифференцирования, затем во втором блоке 6 дифференцирования) и поступают на первый вход первого блока 7 отношения, на оторой вход которого поступают сигналы X с выхода амплитудного детектора 4. На выходе первого блока 7 отношения, таким образом, формируется координата Y Х/Х, означающая отношение ускорения процесса к значению самого процесса.

Вторая координата. Сигналы с выхода второго блока 6 дифференцирования поступают на первый вход третьего блока 18 отношения, на второй вход которого поступают сигналы с выхода первого блока 5 дифференцирования; таким образом, в третьем блоке 18 отношения формируется вторая координата Z Х/Х, означающая отношение ускорения процесса к скорости изменения процесса. Далее полученная фазовая траектория подвергается обработке с целью получения интегральной оценки 1С, характеризующей режим работы пары трения. В данном случае опреде ляется касательная составляющая вектора, отображающего точку, движущуюся вдоль фазовой траектории

1

У z

W- П о у2 + Ј2

где Т - промежуток времени, за который определяется числовая характеристика, выбирается не менее 7 циклов работы пары трения. Коэффициент 1/2 л в дальнейшей обработке не учитывается.

Числитель подынтегрального выражения 1С формируется следующим образом.

Сигналы Y с первого блока 7 отношения дифференцируются в третьем блоке 8 дифференцирования и поступают на первьй вход второго блока 23 произведения. Сигналы Z с выхода третьего блока 18 отношения дважды дифференцируются в пятом и шестом блоках 19, 22 дифференцирования и поступают на второй вход второго блока 23 произведения, а затем на первый вход первого блока 11 разности. Сигналы с выхода третьего блока 8 дифференцирования диффеоенцируются в четвертом блоке 9 дифференцирования и поступают на первый вход первою блока 10 произведения, на второй вход которого поступают сигналы с выхода пятого блока 19 дифференцирования. Сиг- нал, соответствующий получе ному произведению поступает на второй вход первого блока 11 разности, на выходе которого получается сигнал, соответствующий числителю выражения Ic.

Формирование знаменателя подынтегрального выражения Ic осуществляется следующим образом,

Сигналы с выхода третьего блока 8 дифференцирования через второй квадратор 28 подаются на порвый вход блока 21 суммирования, на второй вход которого подаются сигналы с выхода пятого блока 19 дифференцирования через первый к адратоо 0. Полученные сигналы, пропорциональнее числителю, с выхода первого блока 11 рал- ности подаются на первой вход второго блока 12 отношения, на второй вход которого подаются сигналы с выхода блока 21 суммирования, пропорциональные числи- телю подынтегрального выражения с. Сигналы со второго блока 12 отношения подаются на интегратор 13, на егс выходе получается числовая характеристика с. определяющая режим работы пары тре- ния. Ее величина фиксируется четвертым индикатором 29. Затем сигналы поступают на логическую часть устройства для акусти- ко-эмиссионного контроля материалов для автоматического анализа режима работы и прогнозирования долговечности пары трения. Сигналы Ic с выхода интегратора 13 подаются на первый и второй блоки 14 и 26 сравнение и через первый ключ 15 - на пятый индикатор 30. На первый и второй блоки 14 и 26 сравнения подаются опорные напряжения Y01 и Y02 соответственно, соответствующие граничным значениям режимов работы пары трения. Если величина сигнала Ic меньше опорных напр .чении, го первый и второй блоки 14 и 26 сравнения закрыты (эпюры GC1 и БС2). первый ключ 15 открыт (эпюра К1), и пятый индикатоо 30 (эпюра ИН5) сигнализирует о работе пары трения во втором режиме. Если сиг- нал Ic превышает величину Y01, то первый ключ 15 закрыт (эпюра К1), второй ключ 24 открыт (эпюра К2), и второй индикатор 25 (эпюра ИН2) сигнализирует о работе пары трения в первом режиме. После перехода работы пары трения от первого режима ко второму величина пероою опорного сигнала Y01 переводится но другой уровень, равный Y03. что исключает ло/кное срабатывание при переход от «трого к (ретьему режиму Если сигнал 1С превышает величину Y02, то первый и второй ключи 15 и 24 закрыты (эпюры БС1, БС2, К1, К2 сигнал поступает на третий индикатор 27 (эпюра ИНЗ) который сигнализируете работе ары тсснчя в (ретьем режиме.

Таким образом, данное устройство позволяет повысить достоверность определения режимов работы пары трения при возвратно--вращатгльмсм движении вала за счет введения в устройство дополнительных блоков, формирующих интегральный параметр, существенно изменяющийся с изменением режимов работы пары трения.

Ф с р у г„ изобретения Уст роист во для акустико-эмиссионного контроля материалов и изделий, содержащее оОединеннье последовательно преобразователь, предусилитель, усилитель и амплитудный детектор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности при определении режимов работы пары трения и прогнозирования ее долговечности при возвратно-вращательном движении вала, оно снабжено соединенными последовательно первым блоком дифференцирования вторым блоком дифференцирования, первым блоком отношения, третьим блоком дифференцирования, четвертые блоком дифференцирования, пер- вы-1 блоком произведения, первым блоком разности, вторым блоком отношения, интегратором, персым блоком сравнения, первым ключом, вторым блоком разности и первым индикатором, соединенными последовательно третьим блоком отношения, пятым блоком дифференцирования, первым квадратором и блоком суммирования, соединенными последовательно шестым блоком дифференцирования и вторым блоком произведения, соединенными последовательно вторым ключом и вторым индикатором, соединенными последовательно вюрым блоком сравнения и третьим ин- ди,чс1тором, вторым квядратором, четвертым индикатором и пятым индикатором, выход амплитудного детектора соединен с входом первого блок,:, дифференцирования и с вторым входом первого блока отношения, выход перво. О блока дифференцирования соединен с первим входом третьего блока отношения, его второй вход соединен с выходом второго блока дифференцирования, выход третьего блока дифференцирования соединен с входом второго блока произведения и с входом второго квадратора, выход второго квадратора соединен с вторым входом блока суммирования, выход пятого блока дифференцирования соединен

с входом шестого блока дифференцирования, выход второго блока произведения соединен с входом первого блока разности, выход пятого блока дифференцирования соединен с вторым входом первого блока произведения, второй выход первого блокч сравнения соединен с первым входом второго ключа, выход интегратора соединен с вторым входом первого ключа, с входом второго блока сравнения и с входом четвертого индикатора, второй выход второго блока сравнения соединен с первым вхо дом первого ключа и с вторым входом r-орого ключа, первый выход второго блока сравнения и выход второго ключа соединены с входом второго блока разности, выход первого ключа соединен с входом пятого индикатора.

Изобретение касается неразрушающего контроля качества материалов и изделий и может быть использовано для определения режимов работы пары трения и прогнозирование ее долговечности со сигналам акустической эмиссии (АЭ). Целью изобретения является повышение достоверности при определении режимов работы пары трения и прогнозирования ее долговечности при возвратно-вращательном движении вала за счет использования нелинейной фильтрации, позволяющей повысить относительное изменение параметра при изменениях режимов работы пары трения. Параметр 1С определяет касательную составляющую вектора даухкоординатной фазовой плоскости, в которой первой координатой является отношение второй производной сигнала к величине сигнала, второй координатой является отношение второй производной к первой производной, а в качестве сигнала принята огибающая сигналов АЭ. 2 ил. (Л С