Устройство для определения места расположения дефекта Советский патент 1980 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение относится к области неразрушенного контроля качества материалов и изделий и может быть использовано для определения места расположения дефектов в пространственных конструкциях сложной формы.

Известно устройство для определеггая местоположения дефекта, содержащее акустический преобразователь, усилитель, фильтр, формирователь и измеритель разности хода моментов времени прихода ситналов 1 .

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению 5геляется устройство для определения места расположения дефекта, содержащее п-приемопередатчиков с пьезоэлектрическими преобразователями и блоками кодирования и приемную систему 2.

Недостатком известного устройства является недостаточная точность определения места расположения дефекта.

Цель изобретения - повыщение точности определения места расположения дефекта.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения места расположе-

ния дефекта, содержащем п-щзиемонередатчиков с пьезоэлектрическими преобразователями и блоками кодирования и приемггую систему, в каждом приемопередатчике пьезоэлектрический преобразователь выполнен в виде двух концентрических колец, между которыми установлен поглотитель, коэффициент поглощения которого зависит от направления прихода сигнала, а блок кодирования выполнен в виде двухканального усилителя, выходы которого

0 соединены соответственно с первым и вторым входами дискриминатора, а также с первым и через линию задержки со вторым входами двухканального пикового детектора, а первый и второй входы двухканального усилителя

5 соединены соответственно с центральным и внешним кольцом пьезоэлектрического преобразователя, выходы пикового детектора соединены соответственно с первым и вторым входами блока измерителя отношений, последовательно соединенного с ключом, преобразователем амплитуды, модулятором и генератором, при этом вход ключа соедю{ен с выходом дискриминатора, а выходы модуляторов всех

приемопередатчиков соединены через линчю связи с приемной системой.

На чертеже изображена структурная схема устройства для определения места расположения дефектов и расположение приемопередатчиков на исследуемом объекте.

Устройство содержит устанавливаемые на контролируемом объекте 1 приемопередатчики 2, 3 ... п, расстояние между которыми выбирают равным радиусу зоны, которая определяется из условия дисперсии переднего фронта сигнала. Ограничение зоны приема исключает погрешность определения координат, зависящую от расстояния.

Каждый приемопередатчик включает преобразователь, в корпусе 4 которого располох ены два концентрических кольца 5 и 6 из поляризованной пьезокерамики, принимающих колебания, распространяющиеся в объекте 1. Между кольцами 5 и 6 установлен поглотитель 7 акустических колебаний, выполненный, например, в виде кольца, наружная грань которого выполнена по окружности, а внутренняя - по спирали. Верхний торец поглотителя 7 плавно уменьшается по высоте от заданного значения до нуля.

Пьезокерамика колец 5 и 6 подсоед1шена соответственно к первому и второму входам двухканального усилителя 8, выходы которого подсоединены к дискриминатору 9, обеспечивающему селекцию ударных помех и определяющему зону приема сигналов акустической эмиссии, и через линию задержки 10 в первом входе - к пиковому детектору 11. Выход детектора 11 подсоединен Через блок 12 отнощений, ключ 13, преобразователь 14 амплитуды сигнала в длительность, модулятор 15 с генератором 16 с определенной частотой заполнения к линии 17 передачи. Выход дискриминатора 9 подсоединен ко второму входу ключа 13. Частоты заполнения приемопередатчиков 2, 3 ... п различны. Линия передачи 17 подсоединена к усилителю 18 приемника, выход усилителя 18 - к блоку 19 частотных дискриминаторов и к детектору 20 огибающей подсоединенному последовательно через блок 21 преобразования длительности в дискретное значение, коммутатор 22 многоканальный, регистр 23 ввода информации, реверсивные счетчики 24, дещифраторы 25 к индикатору 26. Выход блока 19 через схему 27 опроса приемопередатчиков, снабженную генератором 28, соединен с коммутатором 22, генерато{юм 29 единиц градуса и коммутатором 30 номеров приемопередатчиков. Выход генератора 29 и выход коммутатора 30 номеров подключен ко второму и третьему входам реверсивного счетчика 24. Второй выход коммутатора 30 через регистр 31 ввода н дешифратор .32 связан с индикатором 33 номера приемопередатчика.

Сигнал акустической эмиссии (АЭ) дефекта, распространяясь в объекте 1, достигает одного из приемопередатчиков 2, 3 ... п акустической эмиссии и поступает на пьезоэлектрическое кольцо 5 и через поглотитель 7 - на пьезоэл ктрическое кольцо 6. В зависимости от направления прихода сигнала значения затухания амплитуды его в кольце поглотителя 7 различные. Сигналы, преобразованные и усиленные в двухканальног усилителе 8, поступают в дискриминатор 9, где анализируются по крутиз е переднего фронта. Этим самым обеспечивается селекция помех и прием сигналов акустической эмиссии только из заранее заданной зоны, в случае прихода сигналов из удаленной зоны или сигнала от удара ключ 13 после дискриминации по переднему фронту блокирует прохождение сигнала в тракт приемопередатчика. В других случаях ключ 13 открыт. Усиленный сигнал с колец 5 и 6 соответственно поступает на первый и второй входы двухканальнОго пикового детектора 11 одновременно. Одновременность поступления обеспечивается наличием линии задержки 10 между выходом усилия 8 и первым входом дегектора 11. В пиковом детекторе И вьщеляются пиковые значения огибающих сигналов в обоих каналах. Затем эти значения поступают в блок 12, где происходит деление значений амплитуд, в качестве значения делителя используется сигнал с кольца 6, а делимого - с кольца 5. Полученное частное от деления поступает через аналоговый ключ 13 на преобразователь 14 амплитуды в длительность, где происходит пропорциональное преобразова;- амплитуды в длительность. Полученный сигна/; в модуляторе 15 заполняется определенной для данного приемопередатчика частотой от генератора -16. Сигналы с модуляторов 15 приемопередатчиков принимаются по радио или по Л1ШИИ связи приемником. Сигналы поступают на усилитель 18, частотные дискриминаторы 19, реагирующие на определенную частоту, а затем - в схему 27 опроса приемопередатчиков, в которой сигнал приемопередатчика преобразуется в определенное количество импульсов, на второй вход которой подается сигнал опроса с выхода генератора 28 опроса. Количество импульсов, соответствующее номеру приемопередатчика, поступает на коммутатор 22 и переводит соответствующий ключ коммутатора 22 в положение пропускания ннформашш через коммутатор в секцию регистра 23 ввода информации. Информация, поступающая через усилитель 18, детектор 20, подается в преобразователь 21. Дискретные значения сигнала вводятся через коммутатор 22 в секцию соответствующего огфеделенной частоте приемопередатчика многосекционного регистра 23 ввода информации, откуда по сиг налу, соответствующему номеру приемопередат чика, вырабатываемому в случае прихода со схемы 27 сигнала опроса, поступающего с коммутатора 30, информация о .длительности импульса (т.е. значение угла прихода сигнала) поступает на запись в один из каналов реверсивного счетчика 24, соответствующего номеру приемопередатчика. Списывание информации с реверсивного счетчика выбранного канала осуществляется пачками импульсов с генератора 29. Длительность пачки соответствует углу 1 , а интервал между импульсами заполнения пачки равен интервалу между импульсами вырабатываемыми преобразователем 21 в дискретных значениях, выбираемых таким образом, что интервал между импульсами равен 1 угла прихода сигнала АЭ. Списанная информация значения угла прихода сигнала на приемопередатчик поступает на многоканальный дещифратор 25, где дискретные значения импульсов преобразуются в цифровой код выбранного канала. Цифровой код, соответствующий углу прихода сигнала АЭ на приемопередатчик, поступает на индикатор, где происходит высвечивание цифрового значения угла прихода сигнала АЭ на приемопередатчик. Одновременно дискретные значения номера П1)иемопередатчика, поступившие с вЫ хода схемы опроса 27, через коммутатор 30 поступают на резистор ввода 31 и дешифратор 32, где количество импульсов преобразуется в цифровой код, соответствующий номеру приемопередатчика. Эти кодовые значения номера приемопередатчика поступают на шадикатор 33 для высвечивания номера приемопере датчика, с которого на приемное устройство поступает сигнал, несущий значение угла прихода сигналов АЭ на приемопередатчик. Регистрация сигнала АЭ двумя или тремя смежными приемопередатчиками 2 значений угла прихода сигнала АЭ на приемопередатчик, поступает на индикатор, где происходит высвечивание цифрового значения угла прихода сигнала АЭ на приемопередатчик. Одновременно дискретные значения номера приемопередатчика, поступившие с выхода схемы опроса 27, через коммутатор 30 поступают на регистр ввода 31 и дешифратор 32, где количество импульсов преобразуется в цифровой код, соответствующий номеру приемопередатчика. .Эти кодовые значения номера приемопередатчика поступают на индикатор 33 для высвечивания номера приемопередатчика, с которого на приемное устройство поступает сигнал, несущий значение угла прихода сигналов АЭ на приемопередатчик. Регистрация сигнала АЭ двумя или тремя смежными приемопередатчиками 2 значений угла прихода сигаала АЭ дает возможность по шадикатору приемника определить, место образование дефекта на пересечении , троведенных по индицированному значению углов отсчета при поступлении сигналов акустической змиссии на два или на три приемопередатчика. Дефект в зоне установки приемопередатчиков быстро находят, например, с помощью указателя угла, устанавл ;заемого на каждом приемопередатчике, подключаемом к выходу блока 14 преобразова {ия амплитуды в длительность и содержащем преобразователи дл ггельности в д ЕСкретные значения, дешифраторы и индикаторы. Формула изобретения Устройство для определения места располохчспия дефекта, содержащее п-приемопередатчкков с пьезоэлектрическими преобразователями и блоками кодирования и npneNmyip систему, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения места расположения дефекта, в каждом приемопередатчике пьезоэлектрический преобразователь выполнен в ввде двух концентрнчсскж колец, между которыми установлен поглотитель, коэффициент поглощения которого зависит от направления сигнала, а блок кодиро вания выполнен в двухкапального усилитетя, выходы которого соедга1ень соответственно с первым и вторым входами дискриминатора, а также с первым и через линию задержки со вторым входами двухканального пикового детектора,-а их первый и второй входы двухканального усилителя соед1шень соответственно с центральным и внеигаим кольцами пьезоэлектрического преобразователя, выходы пшчового детектора соединены соответственно с первым и вторым входами блока измерителя отношений, последовательно соединенного с ключом, гфеобразователем амплитуды, модулятором и генератором, при этом вход ключа соединен с выходом дискриминатора, а выходы модуляторов всех приемопередатчиков соед1шены через лшс-:;.} связи с приемной системой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 P.M.Wingfieed We9d Moitoring ЪУ Stress NVare Lmiasion uncJ Fafertcoticm. 972, 40, № 10, S. 351-355. 2. Патент США № 3886553, кл. G 01 N 29/00, 972.

±ыж

26