Устройство для воспроизведения акустических сигналов Советский патент 1992 года по МПК B06B1/20 

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий и может быть использовано для калибровки и аттестации преобразователей и измерительных трзктоз при исследовании сигналов акустической эмиссии.

Известно устройство для воспроизведе- , ния сигналов акустической эмиссии, содер- жзщее излучающий акустическую эмиссию резервуар под давлением, выполненный в виде сильфонэ с фланцами на торцах, на олнсм из которых установлен держатель акустико-эмиссионного преобразователя юстируемой аппаратуры, а на другом, за- : крепленные последовательно гидравлически соединенные с полостью сильфона - капилляр регулировки расхода, жиклер и кран для подключения газоразрядного устройства.. .

К недостаткам этого устройства относится получение сигналов акустической

эмиссии в лабораторных условиях (на искусственно созданном объекте), параметры которых не могут быть идентичными сигналам, подаваемым реально существующими объектами измерений, что снижает достоверность последующих измерений посредством аттестуемой аппаратуры.

Известно также устройство для калибровки акустико-змиссионной аппаратуры, принятое в качестве прототипа, с помощью потокз акустических сигналов, козммкчю- щих при взаимодействии струи песка с обь- ектом.

К недостаткам известного устройства относится узкая специализация и применение его лишь в лабораторных условиях, так как экспериментальная проверка показала, что эффективная ширина спектра по уровню 0,7 акустических шумов, полученных с помощью известного устройства, не превышает 1 МГц. Мощность шумов невелика и

ГОГС&

Сл)

«ВА«

43

ю.

I Xfsa3l

практически нет позмшкносгм «е регулировать. Указанное недостатки -сграипчипазот применение данного уетроГхчтз на розль- ных объектах. тех как снижается качество измерительной- я юрмпч 1, а условиях произподстоенвых измерения не-.

ВОЗМОЖНЫ.

Дня исследования частотных свойств акустических сишэлоа необходимо.оценить частотные параметры «/цшермтелыгогс трзк- та, включающего сбьехт (изделий, образец и т.п.) и приемный акуетозлектрнческий преобразователь. Экспериментальные оценки диктуют наличие точечного источники акустических широкополосных сигналов с известным спектром. Сложность реализации этой предпосылки заключается в том. что получения зкуетичссхо о сигнала с равномерг мм спскт тсм з диапазоне- частот до 2 МГц необходимо обеспечить воспроизводимость ударов твердыми часты цами с размером зерна менее 0,1 мм и скоростью соударения с объектами пз менее 20 м/с, что сложно получить при натурных измерениях на объекте.

Целью изобретения является расширение диапазона работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве источника рабочих тел используется пиьвмогазовый пистолет, причем пистолет снабжен рабочим и дополнительным цилиндром с регулируемым я фиксируемым объемом, струйным насосом со КОГЮУПЗЮ- щим в виде полой иглы и иагнегйющш-. патрубками и камерой смешения регулируемого объема, зарядным устройством с сетчатым .стаканом с рззмзщенныгл я нем всасывающим патрубком, и нагнетающем патрубке выполнено отверстие, снабженное заглушкой. .- На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, разрпз, па $w. 2 -схема, поясняющая суть работы устройства; из фиг, 3 - разрез А-А на фиг. 1.

В сосг.зз устройство входит пистолет 1, содержащий стоол 2 с каналом 3, сопрягаемым с камерой 4 смещения струйного насоса, всасывающем г.атрубж-м 5 в виде иглы, помещек ной в сетчатый стакан 8, загруженный калиброванным песком 7 и встзгглэм- ным з фуСчатый корпус 8 с заглушкой 9, Струйный насос снабжен нзгнета пглм пзт- .рубксм 10, к котором имеется, отверстие 11. закрытое гзглушкой 17, а камеры 4 смещо- ния струйь ого массса сиэ кена зонтом 13, ввиччомным о ствол 2, и контргайкой 14, Рабочий ЦКЙКНДР 15 дополнительно снлб- жен и.мл.мдром 16, г -рпсоедннонным к ра- почему 1 янндру 15 посредством патруо;сз 17, седержл у М5н;;,гу 1G, поршзнь. 19, сопряясенмый с оинтог-ым штоком 20, фиксируемым относительно цилиндра 16 контргайкой 21.

Кроме оборудованного пистолета 1, в состав устройства входит пьезопрзоброзователь 22 с предусияителем 23 и анализатором 24 спектра, взаимодействующими с мишенью В.

Устройство работает следующим образом.

0 Для подготовки пистолета 1 к работе в зависимости от требуемой, формы регистрируемых экустическ 0 с сигналов или заполняют песком 7 стэкан 6, или, открыв заглушку 72, помещают одиночную песчинку непос5 рздствен но в патрубок 10. Заполняют рабочую камеру цилиндра 16 сжатым газом и производят выстрел песчинкой по мишени. При воспроизведении квазистационарного случайного процесса, вызванного груп0 пой песчинок в мишени В, сжатый газ по

. нагнетающему патрубку 10 проходит через

камеру 4 смешения струйного насоса,.

увеличивает скорость из-за падения в

ней давления газа, увлекает через иглу сса5 сывающего патрубка 5 песчинки 7, которые находятся в сетчатом стакане 6 трубчатого корпуса 8, закрытого заглушкой 9. Песчинки 7 разгоняются газом по каналу 3 ствола 2 и выносятся наружу, ударяясь о поверхность

0 мишени, о которой возникают механические импульсы волнового процесса, передаваемые преобразователю.

Для производства стрельбы одиночной песчинкой сетчатый стакан 6 с песком 7 из

5 корпуса 8 вынимают, закрывают корпус 8 заглушкой 9. Открывают отверстие 11, закрытое заглушкой 12, помещают одиночную песчинку в нзгнетаю.щий патрубок 10, закрывают заглушку 12 и производят выстрел.

0 Для изменения скорости соударения песчинок с мишенью В пистолет снабжен винтом 13, посредством которого можно менять величину сечения камеры А смешения струйного насоса, что необходимо для зкс5 периментального подбора скорости песчинки. Для этого винт вкручизают, снимают нагнетающий патрубок 10 и фиксируют его контргайкой 14. При необходимости увеличить площадь сечзния камеры смещения

0 струйного насоса увеличение его камеры производят тампоном со сферической формой торца и диаметров стержня, позволяющим шомполу с зазором сходить s канал 3 стпоча 2,

5 Величину заряда сжзтого газа, от которого зависит-количество песчинок 7 о группе, соударяющейся с мишенью, регулируют изменением объема Б дополнительного цилиндра 16 следующим образом. Для увеличения объема отпускают контргайку 21,

выдвигают (оыеинчиаагат) шток.20 и при образовании требуемого объема Б завинчивают контргайку 21. При этом поршень 19 с манжетой 18 фиксируют в определенном положении, соответствующем требуемому объему полости Б.

При стрельбе группой песчинок можно использовать как автономный баллончик с углекислотой (на фиг, не показан), так и газ из баллона большого обьема. присоединен- ного посредством рукава высокого давле- ния к газовой системе пистолета. В таком режиме на некоторый промежуток времени устанавливается стационарный скоростной режим истечения газа через камеру смеше- ния струйного насоса и поток песчинок, устремляющихся к мишени, обеспечит явление квазистационарного случайного процесса.

. Для калибровки преобразователей и из- мерительных трактов собирают устройство согласно схеме, приведенной на фиг. 2: пье- зопреобразователь 22 с предусилителем 23, .соединенные соответствующими коммутационными устройствами с анализатором спектра 24, в состав которого в общем случае входят широкополосный усилитель, блок фильтров, блок детекторов, коммутатор и блок индикации.

Калибровку акустико-эмиссионной ап- паратуры с помощью потока акустических сигналов, возникающих за счет взаимодействия с мишенью струи песка, выстреливаемого по поверхности мишени, производят следующим образом. С помощью предлага- емого устройства в мишени возбуждается акустической сигнал (спектр этого сигнала близок к равномерному в диапазоне частот от 0 до 2 МГц), который принимают с помощью приемного преобразователя 22 и че- рез предусилитель 23 передают в анализатор спектра 24. Спектральная характеристика принятого сигнала, измеренного анализатором спектра, отображает совместную аг-шлитудно-частотную харак- теристику преобразователя с обьектом (с

мишенью). В метрологических целях могут использоваться и другие характеристики (длительность, амплитуда, форма и эффективная ширина спектра) акустического сигнала.

По сравнению со спортивным пнеимо- гззовым пистолетом МЦ 50-1 возбудитель сигнала обладает способностью придавать различные скорости рабочему телу - песчинке, а также стрелять одиночными песчинками и группой песчинок, количество которых с некоторыми допущениями можно регулировать.

Положительный эффект обеспечивается широким диапазоном регулирования скоростей истечения сжатого газа, следовательно, и скоростей соударения песчинок с обьектом, что дзет возможность проводить измерения амплитудно-частотных и временных характеристик при калибровке и аттестации приемных преобразователей и акустических трактов как в лабораторных условиях, так и на натурных объектах, что дает возможность сопоставления результатов измерений и повышает их достоверность.

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения акустических сигналов, содержащее последовательно соединенные источник рабочих тел, мишень, приемник колебаний, предусилитель и анализатор спектра, отличающееся тем. что, с целью расширения диапазона работы, источник рабочих тег. представляет собой пневмогазовый пистолет, выполненный в виде рабочего и дополнительного цилиндров с регулируемым и фиксируемым объемом, размещенного в полости рабочего цилиндра струйного насоса с всасывающим патрубком в виде полой иглы, с нагнетающим патрубком и с камерой смешения регулируемого обьема, зарядного устройства с сетчатым стаканом для размещения в нем всасывающего патрубка, и заглушки, размещенной в нагнетающем патрубке.

А

-Э.-н

fj

у 3 -№ S3 4 т

.« . . «

: 15 5 18 19 16 , f /7 ////./ V -2

Я

;/

4:«.«H-Q:

л. т

ИМ)

/- у .{ (.- | ;/у

йр;: I

. : ИЙЩ

. ; --. |lili}fVjlJ 3

:;; J & fcassfe:

7хх

-... --

V

;

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий и может быть использовано для калибровки и аттестации преобразователей и измерительных ; 2 трактов при исследовании сигналов акустической эмиссии. Целью изобретения является расширение диапазона работы устройства. В качестве источника рабочих тел используется пнбвмогазоаый пистолет, который снабжен рабочим и дополнительным цилиндром с регулируемым и фиксируемым обьемом, струйным насосом с всасывающим в виде полой иглы и нагнетающим патрубками и камерой смехцения регулируемого объема, зарядным устройством с сетчатым стаканом с размещенным в нем всасывающим патрубком. При этом в нагнетающем патрубке выполнено отверстие, снабженное заглушкой. 1 з.п,ф-ль 3 ил.

:.-..;«---А . -««

«.f

Радехтор Т.Зубковз

Ш.З

Составитель В.Поздняков

Техред М.МоргенталКорректор И.Муска

Подп исное

ВНиИПК Государственного комитета по изобретейиям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, .Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Произвсдстзйнно-из.п.ятельский комбинат Пзтега, r4 Ужгород, ул.Гогарина, 101