Способ акустического контроля материалов и изделий и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для контроля качества композиционных материалов, многослойных конструкций, клееных и паяных соединений.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет исключения ошибок, связанных с неопределенностью формы и длительности импульсов ударного возбуждения.

На чертеже изображена блок-схема устройства для акустического контроля материалов и изделий.

Устройство для акустического контроля материалов и изделий содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов и вибратор 2, последовательно соединенные приемник 3 акустических колебаний, усилитель 4 и блок15 дискретизации и хранения, ждущий мультивибратор 6, генератор 7 тактовых импульсов, блок 8 ортогонального преобразования, регистратор 9 и синхронизатор 10, последовательно соединенные

сь ел

00

о VI VI

датчик 11 силы, закрепленный на вибраторе 2 (на ударнике вибратора), второй усилитель 12 и второй блок 13 дискретизации и хранения, второй ждущий мультивибратор 14, первый и второй коммутаторы 15 и 16. первый и второй регистры 17 и 18 памяти и блок 19 отношений, первый и второй входы первого коммутатора 15 подключены соответственно к выходам первого и второго блоков 5 и 13 дискретизации и хранения, а выход соединен с входом блока 8 ортогонального преобразования, выход которого подключен к входу второго коммутатора 16, первый и второй выходы последнего соединены соответственно с входами первого и второго регистров 17 и 18 памяти, выходы которых подключены к соответствующим входам блока 19 отношений, выход которого соединен с информационным входом регистратора 9, тактовые входы первого и второго блоков 5 и 13 дискретизации и хранения соединены с выходом генератора 7 тактовых импульсов, управляющий вход генератора 1 импульсов и упирающие входы блока 8 ортогонального преобразования, регистратора 9, первого и второго коммутаторов 15 и 16, первого и второго регистров 17, 18 памяти и блока 19 отношений подключены соответственно к первому и второму выходам синхронизатора 10,выход генератора 1 импульсов подключен к входам первого и второго ждущих мультивибраторов 6 и 14, а выходы последних подключены к управляющим входам соответственно первого и второго блоков 5 и 13 дискретизации и хранения.

Цифрой 20 обозначено контролируемое изделие.

Блоки дискретизации и хранения и ортогональной обработки могут быть включены по схемам, аналогичным приведенным в прототипе, в качестве коммутаторов могут быть использованы микросхемы серий 590 КН, регистры памяти и блок отношений, включение в схему, выполнены на микросхемах 155 серии.

Устройство для акустического контроля материалов и изделий работает следующим образом.

По сигналу с синхронизатора 10 генератор 1 импульсов подает импульс на вибратор 2, который своим бойком ударяет по контролируемому изделию 20. Во время взаимодействия бойка с контролируемым изделием образуется импульс силы F(t), который воспринимается датчиком 11 силы, преобразуется в электрический сигнал, усиливается в усилителе 12, дискретизируется и запоминается в блоке 13 дискретизации и хранения. Под действием импульса силы в

контролируемом изделии 20 (или его участке) возбуждают собственные колпбания x(t), которые преобразуются приемником 3 акустических колебаний в электрический сигнал, который усиливается в усилителе 4. дискретизируется и запоминается в блоке 5 дискретизации и хранения.

По сигналу синхронизатора 10 коммутатор 15 подключает выход блока 13 дискре0 тизации и хранения к входу блока 8 ортогонального преобразования, а коммутатор 16 подключает выход блока 8 ортою- нального преобразования к входу регистра 17 памяти. Блок 8 ортогонального преобра5 зования осуществляет преобразование Фурье импульса силы F(t), значения составляющих спектральное плотности Si(w) которого запоминаются в регистре 17 памяти. Далее коммутаторы 15 и 16 соединяют блок

0 5 дискретизации и хранения, блок 8 ортогональной обработки и регистр 18 памяти Блок 8 ортогонального преобразования осуществляет преобразование Фурье отклика объекта x(t), значение составляющих спект5 ральной плотности Ss(w) которого запоминается во втором регистре 18 памяти.

В блоке 19 отношений вычисляется частное от деления спектральной плотности 52(м)отклика объекта на спектральную плот0 ность импульса силы Si(w). которое соответствует значению передаточной функции контролируемого изделия (или его участка), H(w)

H(W) SzCw)

5v Si (w)

Значение передаточной функции контролируемого изделия H(w) подается на регистратор 9. Генератор 7 тактовых импульсов задает частоту дискретизации блоков 5 и 13

0 дискретизации и хранения. Ждущие мультивибраторы 6 и 14 необходимы для устранения мертвой зоны, обусловленной временем падения бойка электромеханического вибратора 1 и выбора временного ин5 тервапа, на котором дискретизируется сигнал отклика объекта контроля

Использование известных способа и устройства для контроля изделий приводит к низкой достоверности контроля вследствие

0 возможности определения только спектральной плотности свободных колебаний контролируемого изделие, вызванных ударным воздействием. Однако форма и длительность ударного воздействия, а

5 следовательно, его спектральные характеристики зависят от параметров контролируемого издел 1я и могут иметь существенные отличия на различных участках изделия, что вносит изменение и в спектральные хэрак(1)

теристики свободных колебаний изделия. Это затрудняет выбор паоаг-« гр( ч контроля и классификационных гшиз ,кивдеФе год, приводит к существенным гюгрешногым в определении размеров и глубины залегший1 дефектов Прототип не позволяет f np ,u- лить, вызвано ли изменение спектра л ,., характеристик собственных колебании / фектом в изделии или дпуинми служимыми изменениями в ударном процессе, напр. мер. падением напряжения олекгрпмагнита ьи -- р попа или попадением постороччим веществ бойком и контролируемым материалом.

Способ акустического контроля матери- ало; и изделий и устройстве его реализации соглогно изобретению позволяют опреде- пить i с только спектральные характеристики свободных колебании илдолия, но и спектральную плотность импульса ударного воздействия, а также на основе измеренных спектральных плотностей, передаточную характеристику изделия (либо его участка), что повышает, по сравнению с прототипом, достоверность контроля, уменьшает i - грешность определения размеров дефектов и глубины их залегания.

Формула изобретения

1.Способ акусгического i-онтроля маге риалов и изделий, заключающийся и том, что на контролируемый обьект воздействуют ударом, регистрируют механические колебания объекта и определяют параметры спектра колебаний, по которым судят о качестве объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, дополнительно измеряют спектральную плотность ударного воздейстоия на контролируемый объект, определяют оппкт- ральную плотность колебаний объекта, а о качестве объекта судят по отношению спек тральной плотности колебании объекта к спектральной плотности ударного воздай ствия.

2.Устройство для якустическо; о контро- ля материалов и изделий содержащее последовательно соединенные генератор импульсов и вибратор, послам ч атепьно соединенные приемник акустических колеба ний, усилитель и блок дискретизации и хранения, ждущий мультивибратор, юнрратор такювых импульсов, блок ортогонального преобразования регистратор и син рони- заюр, выход генератора импульсов подклю чен к аходу ждущею мультивибратора, а внход последнего к управляющему входу блока дискретизации и хранении выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовому входу блока дискретизации и хранения, а первый и второй выходы синхронизаторы подключены соответственно г; управляющему входу генератора импульсов и к управляющим входам блока ортогонального преобразования и ретсграторз отличающееся тем. что с целью повышение достоверности, оно снабжено последовательно соединенными датчиком силы, закрепленным на вибраторе, вторым усилителем и вторым блоком дискретизации и хранения, вторым ждущим мультивибратором, первым и вторым коммутаторами первым и вторым регистрами памяти и блоком отношений, первый и второй входы пер вого коммутатора подключены соответственно к выходам первого и второго блоков дискретизации и хранения, а выход соединен с входом блока ортогонального преобразования выход которого подключен к входу второю коммутатора, первый и второй выходы последнего соединены соответственно с входами пер- сого и вюрого регистров памяти, выходы которых подключены к соответствующим входам блока отношений выход которого соединен с информационным входом pein- стратора, управляющие входы первого и второго коммутаторов, первого и второго регистров памяти и блока отношений подключены к второму выходу синхронизатора, тактовый вход второт о блока дискретизации и хранения соединен с выходом генератора тактовых импульсог, выход генератора им пульсов подключен к входу второго ждущего мультивибратора, а выход последнего к управляющему входу второго блока дискре- 1изациии хранения,

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для контроля качества композиционных материалов, многослойных конструкций, клеенных и паянных соединений. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет исключения ошибок, связанных с неопределенностью формы и длительности импульсов ударного возбуждения. Цель достигается тем, что в способе контроля дополнительно измеряют и анализируют плотность ударного воздействия, а о дефектности изделия (или его части) судят по передаточной функции, определяемой как отношение спектральной плотности отклика изделия к спектральной плотности ударного воздействия. Устройство снабжено датчиком силы, вторым усилителем и вторым блоком дискретизации и хранения, первым и вторым коммутаторами, первым и вторым регистрами памяти и блоком отношений, которые обеспечивают возможность определения передаточной функции, которая используется в качестве информативного параметра контроля, не зависящего от формы и длительности ударного возбуждения. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. Ё