Устройство для определения местоположения дефектов Советский патент 1980 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушаю- щему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано для определения местоположения развивающих ся дефектов. Известно устройство для определения местоположения дефектов, содержащее несколько каналов приема сигналов акустической эмиссии, каждьй из которых состоит из последовательно соединенных акустического преобразователя, усилителя, фильтра и порогового устройства. Вы ходы приемных каналов подключены ко входам блока обработки, включающего временной анализатор и запоминающее устройство. Обработанная информация о координатах дефектов выводится на экран видеоконтрольного устройства и на цифропечатающее устройство Ij, Недостаток устройства - низкая точ ность определения координат дефектов. Наиболее близким к изобретеншо по технической сущности и достигаемому рв зупьтвту яшляется устройство для определения местоположения дефектов, содержащее не менее трех каналов приема сигналов акустической эмиссии, включающих в себя последовательно соединенные акустический преобразователь, усилитель, пороговое устройство и триггер, а также блок обработки в регистрацин J2. Недостаток этсяго устр Лства заключается в низкой : точности определения . местоположения дефектов Реальные сигналы акустической эмиссии АЭ, получаемые на выходе приемных преобразователей вследствие дисперсии при распространении в материале и резснансяых свойств самих преобразователей, представляют собой радиоимпульсы с нарастающим в течение нескольких периожю передним фрснтсш. Поэтому моменты первых превышений сигналами напряжения срабатывания псч5огов| 1Х устройств зависят от амплитуды этих сигналов. Наличие затухания сигналов АЭ в материале и различие пути его прохождения от точки измерения до точек приема приводит к , что сигнал АЭ, принимаемый в различных точках, имеет разную амплитуду, а следовательно, и разную абсолютную крутизну переднего фронта. При этом срабатывание пороговых устройств каналов будет происходить в различные моменты времени относительно начала прихода сигнала эмиссии в соответствующие точки приема, в результате чего образуется погрешность определенТш местоположения источника измерения. Цель изобретения - повышение точности определения координат дефектов. Это достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными элементами ИЛИ и НЕТ, дополнительным триггером, формирователем управляющих импульсов и амплитудным ограничителем, а также последовательно соединенными элементом И и дифференцирующей цепью, выход которой подключен ко входу сброса дополнительного триггера, а выход элемента И соединен со вторым входом элемента НЕТ, причем выходы пороговых устройств каждого канала подключены к первым входам блока обработки и регистрации, выход которого соединен с установочными входами триггеров каждого канала, выходы последних подключены ко вторым входам -блока обработки и регистрации и входам элементов И и ИЛИ. На фиг.1 представлена бЛок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вре менные диаграммы сигналов в различных точках устройства, поясняющие его работу; па фиг.З - вариант выполнения схемы формирователя управляющих импульсов. Устройство (фиг.1) содержит в каждом канале последовательно соединенные прео разователь 1, регулируемый усилитель 2 пороговое устройство 3 и триггер 4, а также блок 5 обработки и регистрации. Кроме того, устройство, снабжено последовательно соединенными элементами ИЛИ и НЕТ 6 и 7, дополнительным триггером 8, формирователем 9 управляющих импульсов, и амплитудным ограничителем Ю, а также последовательно соединенными элементом И 11 и дифференцирующей цепью 12, выход которой подключен ко входу сброса дополнительного триггера 8, а выход элемента И 11 соединен со вторым входом элемента НЕТ 7, причем выходы пороговых устройств 3 каждого канала подключены к первым входам блока 5 обработки и регистрации, выход которого соединен с установочными входами триггеров 4 каждого и.анала, выходы последних подключены ко вторым входам блока 5 обработки и регистрации и входом элементов И 11 и ИЛИ 6. Принцип действия устройства поясняется с помощью временных диаграмм (фиг.2). Устройство работает следующим образом. В HcxozmoM состоянии триггеры 4 каждого канала и дополнительный триггер 8 находятся в нулевом положении. Элемент НЕТ 7 открыт. С выхода формирователя 9 управляющих импульсов поступает постоянное напряжение, устнавливаюшее начальный коэффициент усиления KQ усилителей 2. При развитии дефектов в материале сигнал АЭ, пройдя определенное расстояние от места его возникновения к ближайшему из преобразователей 1, преобразуется на его выходе 13 (фиг.1) в электрический сигнал 13, (фиг.2). Поскольку процесс распространения сигнала АЭ сопровождается затуханием, то при достижении последнего во времени преобразователя амплитуда и крутизна переднего фронта сигнала 13J значительно отличаются от первоначальных величин. Сигнал 13 с выхода преобразователя, при нявшего волны АЭ первым, усиливается усилителем 2 и при достижении заданного уровня UQPP срабатывания порогового устройства 3 опрокидьшает триггер 4 соответствующего канала, на выходе 14 которого появляется сигнал 1 (14 , фиг.2) Этот сигнал через логические элементы ИЛИб и НЕТ 7 опрокидьшает дополнительньй триггер 8. С момента появления сигнала 15 на его выходе (точка 15, фиг.1) начинается изменение напряжения 16на выходе 16 формирователя 9 управляющих импульсов. При использовании усилителей с линейной регулировочной характеристикой это изменение должно происходить по экспоненциальному закону, постоянная времени которого прямо пропорциональна коэффициенту затухания сигнала АЭ в материале и скорости его распространения. Амплитудный ограничитель Ю в случае необходимости препятствует уменьшению напряжения управляющего сигнала ниже значения определяемого уровнем собственных шумов каналов приема. Такое ограничение управляющего сигнала, а следовательно, и максимального коэффициента усиления усилителей 2, позволяет избежать срабатьшания пороговых устройств 3 от собственных шумов преоб разователей 1 в самих усилителей.

Изменяющееся во времени напряжение с выхода 16 формирователя 9 управляющих импульсов подается на управляющие входы усилителей 2 и увеличивает их коэффициент усиления таким образом, что крутизна переднего фронта сигнала 17 .. 17j на входах пороговых устройств 3 в различных каналах остается неизменной Поэтому пороговые устройства будут срабатьшать в одни и те же моменты

времени относительно начала появления сигнала в точках приема, в результате чего уничтожается погреишость -f определения координат источника излучения сигналов АЭ из-за их затухания при

распространен ИИ.

После поступления сигнала в последний из каналов, т.е. после опрокидывания триггеров во всех каналах появляется сигнал 18 на выходе схемы-11 И, которым закрьшается схема НЕТ 7, и устаналивается в исхо/щое состояние дополнительный триггер 8. Оксжчание этого сигнала совпадает во времени с моментом установки в нулевое положение триггеров 4 каждого канала импульса 19 из блока 5 обработки и регистрации после прохождения процесса измерения и фиксации полученной информации. С этого времени устройство вновь оказьшается в исходно состоянии.

Вариант выполнения схемы формирователя управляющих импульсов (фиг.З) представляет собой ключевой элемент на транзисторе 2О, нагрузкой которого является конденсатор 21. В исходном состоянии ключ открыт, конденсатор заряжен С опрокидьшанием триггера 8 транзистор 20 закрывается, а конденсатор 21 начинает разряжаться через резистор 22, образуя на выходе 16 формирователя 9 экспоненциально убывающий по напряжению сигнал. Резисторы 23 и 24 служат

для установки рабочего режима транзистора.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность определения координат дефектов.

Формула изобретения

Устройство для определения местоположения дефектов, содержащее не менее грех каналов приема сигналов акустической эмиссии, включ 1ющих в себя последовательно соединенные акустический преобразователь, усилитель, пороговое устройство и триггер, а также блок обработки и регистрации, отличающ е е с я тем, что, с целью повьпиения точности определения координат дефектов оно снабжено последовательно соединенными элементами ИЛИ и НЕТ, дополнительным триггером, формирователем упраляющих импульсов и амплитудным ограничителем, а также последовательно соединенными элементм И и дифференцирующе цепью, выход которой подключен ко входу сброса дополнительного триггера, а выход элемента И соединен со вторым входом элемента НЕТ, причем выходы пороговых устройств каждого канала подключены к первым входам блока обработки и регистрации, выход которого соединен с установочными входами триггеров каждого канала, выходы последних подключены ко входам блока обработки и регистрации и входам элементов И и ИЛИ.

Источники внфс мации, принятые во. внимание при экспертизе

1.Acoustic Ejnission , ASTM STP SOS,1972,c.270-2«)b.

2.Авторское свилетельство СССР № 5О4074, кл. QPl N 29/04, 1974, (прототип).

xj; Г

о; g

789740

15

16 Uotf

/7/

Unap.

/7..

Unf.

J

t--4V r