Способ контроля качества материалов методом акустической эмиссии и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК G01N29/04 

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к неразрушакацему контролю качества материалов и может быть использовано для контроля качества материалов при механических испытаниях.

Известен способ контроля качества материалов методом акустической эмиссии, заключакицийся в том, что принимают акустическим преобразователем деформационные шумы, сопровождающие трещинообразование в материале, регистрируют импульсные электрические сигналы на выходе преобразователя путем их разделения на группы с близкими по величине амплитудами, и производят считывание количества импульсов в каждой из групп {11.

Недостатком этого способа является то, что с его помощью нельзя осуществлять контроль, когда источник сигналов акустической эмиссии находится далеко от преобразователей из-за искажения картины распределения амплитуд сигналов.

Известно устройство для контроля качества материалов с помощью акустической ЗМИС.СИИ, содержащее последовательно соедииенные электроакустический преобразователь, усилитель, формирователь- импульсов, счетчик.

интенсиметры, компаратор и электронный ключ 2 .

Недостатком устройства является невысокая точность контроля, так как не вся информация достигает регистрирующих блоков.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контроля качества материалов,

10 методом акустической эмиссии, заключающийся в , что нагружают материал, принимают сигналы акустической эмиссии и анализируют принятые сигналы, по KOTOptm судят о качестве:

15 материала {3}.

Недостатком данного crjoco6a является его невысокая точность и достоверность , связанная с потерей информации о состоянии материала, так как в периоды меАду строб-импульсами не регистрируются сигналы акустической эмиссии.

Наиболее близким по технической

25 сущности к данному устройству является уст(юйство дня контроля качества материалов методом акустической эмиссии, соДержгиаее последовательно соединенные электроакустичес30 «ий преобразователь, усилитель, фор4ирователь импульсов, схему совпадения и блок обработки сигналов (4. Недостатком данного устройства яв ляется то, что в момент переключения стробирующих импульсов часть импульса акустической эмиссии поступает в один канал, а часть - в другой идентичный канал Каждый канал устройства реагирует на часть импульса« как на отдельный Ю4пульс акустическо эмиссии, и на регистратор поступает недостоверная информация. Цель изобретения - повьжнение точности и достоверности контроля. Поставленная цель достигается за счет того, что в известном способе контроля выделяют огибающую сигнала акустической эмиссии, измеряют число выделенных огибающих, интенсивность сигналов, энергию и максимальную амплитуду сигналов, длительность огибающих, усредняют три последних параметра по числу выделенных огибаю щих и интенсивности сигналов, и по соотношению этих усредненных ров судят о качестве материала,а известное устройство снабжено блоксж выделения огибакяцей импульсов, блоко счета огибамщих, блоком измерения интенсивности сигналов, блоком измерения среднего значения, длительнос ти огибающих, блоком измерения среднего значения энергии и максимальной амплитуды импульсов, выходы которых соединены с блоком обработки, выход формирователя импульсов соединен со входом блока выделения огибающих, выходы которого подключены к другому входу схемы совпадения, к входам блока счета огибающих, блока измерения среднего значения длительности огибающих и ко входу блока измерения среднего значения энергии и максимальной амплитуды, первый вхо которого подключен к выходу усилителя, вход блока интенсивности импульсов подключён к схеме совпадения. На чертеже представлена блок-схем устройства, осуществляющего предлагаемый способ. Схема содержит контролируемый объект 1, последовательно соединенные преобразователь 2, усилитель 3, формирователь 4 Ю4пульсов, схетчу 5 совпадения, блок 6 обработки сигнало блок 7 выделения огибаххцей ютупьсоз акустической эмиссии, блок 8 измерен интенсивности, вход KOTOPOJTO подсоединен к выходу схемы 5 совпадения, блок счета выделенных огибающих импульсов акустической эмиссии, пред ставляющий собой счетчик 9, блок 10 измерения среднего значения длительности выделенных огибающих импульсов акустической эмиссии, блок И измерения среднего значения. энергии и максимальной амплитуды импульсов акустическойэмиссии, который содержит аналоговый ключ 12, фуикциональт ный преобразователь 13, блок 14 усреднения значений ане1М: ии импульсов и блок 15 усреднения значений максимальной амплитуда импульсов. Входа блока б овравотки сигналов ло;одал|| чены к выходай всех блоков, а тй(щ блока и обработки сигиалов пси1СОвдинеи к блоку 16 регистрации. Ори этом выход формирователя 4 импульсов соеда|нен со входсж блока 7 ы|деления огибапцей, выход которого подаспючвн к другому входу cxei«ii 5 совладения, а также ко входам канала счета в«(делёнмих огибающих (счетчик 9), блок 10 иэм р«ния среднего значения длительности В1авделениых огибающих к управЛймябму входу блока 11 измерения среднего значения и максимальной амплймтуды, а другой вход блока 11 подключен к выходу усилителя 3. Способ с юмощью описанного устройства реализуется след поким образом. CtirHeui акустической эмиссии г возникающий в контролируемом материале вследствие его нагружения« принимается преобразователем 2, усиливается, и поступает на Формирователь 4 импульсов, который формирует нормированные прямоуголыше н|1в1уЛьсы. Нормированнше импульсы поступают на один из входов с:л&ш 5 совпадения и на вход блока 7 выделения огибающей. Выделение огибающей происходит следующим образом. Формирование переднего фронта нмпульса огнбающей осуществляется передним фронтом импульса , поступающего на вход блока 7. формирование заднего фронта импульса огибающей происходит соответственно задним фронтом импульса, поступившего на вход блока 7 с задержкой , где f - нижняя частота спектра сигиала агкустической эмиссии. Вьеделенный и сформированный импульс огибающей сигнала акустической эмиссии поступает на другой вход схемы 5 coBnajtieHHR и открывается для импульсов, поьтупамщнх с выхода формирователя 4 импульсов С выхода схемз 5 совпадения импульсы, селектированные от шума, подаются на блок 8 измерения интенсивности, затем информация с блока i поступает иа блок б обработки сигналов. Кроме того выделенный и сформированный импульс огибающей сигнала акустической эмиссии подводится на вход счетчика 9 на вход блока 10 и на управляпций йход блока 11. В счетчике 9 происходит сум1«{рование числа выделенных огибающих, а {результат выводится на блок б обработки сигналов.В блоке 10 .происходит измерение значения длительности выделенных огибгиовмх и усреднение длительности по числу выделен;ных огибающих за выбранный интервал времени. Сигнал акустической эмиссии, посгупаяоий с выхода усилителя 3 в блок 11 измерения средиего значения эиергии и максимгшьмой гимплитуда импульсов акустической эмиссии, селектируется от шума при помощи аналогов го ключа 12. Управление аналоговым Ключом рсу|цествляется аьщеленным и сформированным импульсом огибающей с выходу блока 7. С выхода аналогового ключа селектированный сигнал акустической эмиссии подводится к функциональному преобразователю 13« который преобразует аналоговое значение входного сигнала а циФ1Х вое. Прюненейие функционального преоОра .зоватеяк 13 в данном блоке снижает 1вшпар«1Гурные затраты. Это связано с тем, что он имеет два цикла преобразования Результат первого цикт 1феобразовамия пропорционален а1«нлнтудмому зиачению входного сигнала, и он поступает в блок 15 усреднейая значений максимальной амплитуды жлпульсов акустической эмиссии, а результат второго Ш1кла преобразования пропорционален ква2ц ату амплитудного значения входного сигналаи этот результат поступает в блок 14 усреднения значений энергии импульсов акустической эмиссии. После усреднения в блоках 14 и 15 информация о средних значениях энергии и максимальной vma-Afyau {Мпульсов акустической Эмиссии подается на блок 6 обработки Сигналов, где производится совмещени измеренных параметров сигнала акусти ческой эмиссии во времени, делается привязка к циклам или параметрам нагружеиия, к интервалам измерения, обработанные параметры выводятся на регистрацию в блОк 16. Измеренные и усредненные параметр позволяют вычислить среднее приращение дпины трещины за одно событие из соотношения ,(тГ((. средияя длительность выделен ной огнбающей импульса; - средняя энергия импульса; 9(/р- пороговая энергия регистраци импульса; |Ь - логарифмический декремент затухания импульса; В - толщина образца. В - модуль упругости материала Ъбразца; - асимметрия цикла нагружения Ктв./Кт« - среднее приращение длины тре щины за одно событие. Таким образом, предлагаемый спосов и устройство позволяют повысить точность и достоверность контроля материалов . Формула изобретения 1. Способ контроля качества материалов методом акустической эмиссии, заключающийся в том, что нагружают материгш, принимают сигналы акустической эмиссии и анализируют принятые сигналы, по которш судят о качестве материала, о т личаюцийся тем, что, с целью повывюния точности и достоверности контроля, выделяют огибаюцую сигнала акустической эмиссии, измеряют число выделенных огибающих, интенсивностьсигналов/ энергию и максимальную амплитуду сигналов, длительность огибающих,усредняют три последних, параметра по числу в{зделенных огибающих и интенсивности сигнгшов я по соотношению этих усред,ненных параметров судят о качестве материала. 2. Устройство для осуцествлеиия способа по п.1, содержгицее последовательно соединенные электроакустический преобразователь, уснлитель, формирователь импульсов, схему совпадения и блок обработки сигналов, отличающееся тем, что оно снабжено блоком выделения огибающей иьшульсов, блоком счета огибаюfluix, блоком измерения интенсивности сигнашов блоком измерения среднего значения длительности огибающих, блоком измерения среднего значения энергии и максимальной амплитуды imпульсов, выходы которых соединены с блоком обработки, выход фор шрователя, импульсов соединен со входом блока выделения огибающих, выходы которого подключены к другому входу схемы совпадения, к входам блока счета огибаюfWXf блока измерения среднего значения длительности огибанщих и ко-второму входу блока измерения среднего значения энергии и максимальной ги плитуды, первый вход которого подключен к выходу усилителя, вход блока интенснвносТи импульсов подключен к схеме совпадения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 464813, кл. G 01 И 29/04, 1975. 2.Авторское свидетельс15во СССР 419789, кл. G 01 Ы 29/04, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР 534687, кл. G 01 N 29/04, 1976. 4.Авторское свидетельство СССР I 580501, кл. G 01 N 29/04, 1977 (прототип).