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

Изобретение относится к неразрушающему контролю 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 непрерывном вращении вала за счет использования нелинейной фильтрации, позволяющей повысить относительное изменение сигнала при изменениях режимов работы пары трения.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для акустико-эмиссионного контроля; на фиг. 2 - график зависимости P(i), характеризующей режимы работы пары трения (приработка, рабочий режим, ускоренный износ)

Устройство для акустико-эмиссионного контроля содержит соединенное последовательно преобразователь 1,предусилитель 2, усилитель 3 и амплитудный детектор 4. Устройство снабжено также подключенными к выходу амплитудного детектора 4 и соединенными последовательно аналого- цифровым преобразователем 5, первым блоком 6 дифференцирования, вторым блоком 7 дифференцирования, блоком 8 произведения, первым блоком 9 разности, блоком 10 отношения, блоком 11 интегрирования, первым блоком 12 сравнения, первым ключом 13 и первым индикатором 14, соединенными последовательно первым квадратором 15 и блоком 16 суммирования, соединенными последовательно вторым ключам 17 и вторым индикатором 18 соединенными последовательно вторым блоком 19 сравнения и третьим индикатором 20,

О

ю

XI

ю VJ

о

соединенными последовательно вторым блоком 21 разности и четвертым иникато- рок, 22, и вторым квадратором 23, выход аналого-цифрового преобразователя 5 соединен со вторым входом блока 8 произведе- ния и со вторым входом первого квадратора 15, второй квадратор 23 входом соединен с лыходом первого блока 6 дифференцирования, э выходом - со вторым входом блока 16 суммирования и со вторым входом первого блока 9 разности, выход блока 16 суммирования соединен со вторым входом блока 10 отношения, выход блока 11 интегрирования соединен со входом второго блока 19 сравнения, второй выход первого блока 12 срав- нения соединен с вторым входом второго ключа 17, второй выход второго блока 19 сравнения соединен со вторыми входами первого и второго ключей 13 и 17. вход второго блока 21 разности соединен с первыми выходами первого ключа 13, второго ключа 17 и второго блока 19 сравнения. ,

Устройство для акустико-эмиссионного контроля работает следующим образом,

Преобразователь 1 устанавлиаается на одну из деталей пары трения (не показаны). Сигналы АЭ преобразуются преобразователем 1 в электрические, которые усиливаются предусилителем 2, передаются по кабелю на усилитель 3, усиливаются и по- даются на амплитудный детектор 4, где выделяется огибающая сигналов АЭ. Затем сигналы подаются на аналого-цифровой преобразователь 5, сигналы на его выходе обозначаются X. Из последовательности этих сигналов за время контроля формируются две последовательности координат фазовой траектории для двумерного пространства. Попарные значения, взятые из каждой последовательности, для каждого момента времени являются координатами фазовой точки. Формирование координат фазовой траектории осуществляется следующим образом.

В качестве первой координаты берется само значение сигнала X. В качестве второй координаты берется величина X - первая производная процесса по времени. Она характеризует скорость изменения процесса и формируется в первом блоке 6 диффе- ренцирования. Далее попученная фазовая траектория подвергается обработке с целью получения интегральной оценки, т. е. конкретной величины, характеризующей режим работы пары тоения. В данном случае опре- деляется радиальная составляющая вектора, отображающего точку, движущуюся вдоль

фгзовой траектории Р у- где Т - проме жуток времени, за который определяется

числовая характеристика, выбирается не менее 7 циклов работы пары трения. Коэффициент 1/27Г в дальнейшей обработке че учитывается, yi X, уг - X,

Чмслитель подынтегрального выражена Р формируется следующим образом.

Сигнал X с выхода первого блока б дифференцирования подается на второй блок 7 дифференцирования, с выхода которого подается на первый вход блока 8 произведения. На второй вход блока 8 произведения подается сигнал с выхода аналого-цифрового преобразователя 5. Сигнал, пропорциональный произведению yiy-2, поступает на первый вход первого блока 9 разности. Поскольку yiy2 X , то на второй вход первого блока 9 разности подается сигнал с выхода первого блока 6 дифференцирования, возведенный в квадрат во втором квадраторе 23. На выходе первого блока 9 разности наблюдается сигнал, пропорциональный числителю подынтегрального выражения, который поступает на первый вход блока 10 отношения.

Формирование знаменателя подынтегрального выражения Р происходит следующим образом.

Сигнал с выхода аналого-цифрового преобразователя 5 возводится в квадрат в первом квадраторе 15 и подается на первый вход блока 16 суммирования, на второй вход которого подается сигнал с выхода второго квадратора 23. На выходе блока 16 суммирования наблюдается сигнал, пропорциональный знаменателю подынтегрального выражения, который поступает на второй вход блока 10 отношения. Сформированный в блоке 10 отношения сигнал поступает в блок 11 интегрирования, на его выходе наблюдается сигнал (числовая характеристика), определяющий режим работы пары трения. Далее сигнал поступает в логическую часть устройства, где производится ав- томатич скчй анализ режима работы и прогнозирование долговечности пары трения. Сигнал Р с выхода блока 11 интегрирования подается на первый и второй блоки 12 и 19 сравнения и через второй ключ 17 и второй индикатор 18. На перьлй и второй блоки 12 и 19 сравнения подаются опорные напряжения у01 и у02, соответствующие гр;,яичным значениям режимов работы пары р гния. Если величина сигнала Р меньше опорных напряжений, то первый и второй блоки 12 и 19 сравнения закрыты (эпюры БС1 и БС2), второй ключ 17 открыт (эпюра К1) и что;/;,-, индикатор 18 (эпюра ИН2)сиг- na«Ki ;;;;,у г и гом, что пара трения работает во I1 г ,, ,:-, ;,j; .,i.v.;. Если сигнал Р превышает i -. .. . ., i (.,J;.LU:I блок 12 сроинснин),

то второй ключ 17 закрыт(эпюрэ К1), п°рвый ключ 13 открыг (эпюра К2) и первый индикатор 14 (эпюра ИН1) сигнализирует о работе пары трения в первом режиме. После перехода работы пары трений от первого режима ко второму величина первого опорного сигнала у01 переводится на другой уровень, равный уОЗ. что исключает ложное cpa6atu- вание при переходе работы устройства от второго к третьему режиму. Если сигнал Р превышает величину у02 (второй блок 19 сравнения), то первый и второй ключи 13 и 17 закрыты (эпюры БС1, БС2, К1, К2), сигнал поступает на третий индикатор 20 (эпюра ИНЗ), который сигнализирует о работе пары трения в третьем режиме.

Таким образом, данное устройство позволяет повысить достоверность определе- ния режимов работы пары трения при непрерывном вращении вала за счет введения в устройство дополнительных блоков, формирующих интегральный параметр, су- щестзенно изменяющийся . изменением режимов работы пары трения.

Формула изобретения Устройство для акустике- эмиссионного контроля, содержащее соединенные после- довательно преобразователь, предусили- тель, усилитель и амплитудный детектор, отличающееся тем, ч го, с цепью повышения достоверности при определении режимов работы пары тречия и прогнозиро- вания ее долговечности при непрерывном вращении вала, оно снабжено подключенными к выходу амплитудного детектора и соединенными последовательно аналого-цифровым преобразователем, первым блоком дмфференцировяния, вторым блоком дифференцирования, блоком произведения, перрым блоком разности, блоком отношения, блоком интегрирования, первым блоком сравнения, первым ключом и первым индикатором, соединенными последовательно первым квадратором и блоком суммирования, соединенными последовательно вторым ключом и вторым индикатором, соединенными последовательно вторым блоком сравнения и третьим индикатором, соединенными последовательно вторым блоком разности и четвертым индикатором и вторым квадратором, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом блока произведения и с вторым входом первого квадратора, второй квадратор входом соединен с выходом первого блока дифференцирования, а выходом - с вторым входом блока суммирования и с вторым входом первого блока разности, выход блока суммирования соединен с вторым входом блока отношения, выход блока интегрирования соединен с входом второго блока сравнения, второй выход первого блока сравнения соединен с вторым входом второго ключа, второй выход второго блока сравнения соединен с вторыми входами первого и второго ключей, вход второго блока разности соединен с первыми выходами первого ключа, второго ключа и второго блока сравнения.

Изобретение касается нераэрушающе- го контроля 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 непрерывном вращении вала за счет использования нелинейной фильтрации, позволяющей повысить относительное изменение параметра при изменениях режимов работы пары трения. Параметр Р определяет радиальную составляющую вектора, отображающего точку, движущуюся вдоль фазовой траектории, в которой первой координатой является огибающая сигналов АЭ, второй координатой - производная огибающей по времени. 2 ил. (/) С