Устройство для определения направления прихода сигналов акустической эмиссии Советский патент 1981 года по МПК G01N29/04 

(54) УСТРСЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИХОДА СИШАЛОВ АКУСТИЧЕСЖОЙ ЭМИССИИ Изобретение огносигся к области неразрушающего ксигроля и может быть использовано для определения направления прихода акустических сигналов в изделиях из листовых материалов. Известно устройство для огфеделения направления прихода ультразвуковых сиг налов, содержащее акустический блок с механизмом для повррота тфиемного пре образователя, который поворачивают до достижения на его выходе максимального сигнала, что соответствует направлению преобразователя на источник cHrHanoaflJ. Недостатком этого устройства является ньзкая точность определения направления прихода сигналов. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения направления прихода сигналов акустической эмиссии, содержащее h одинаковьос каналов приема сигналов акустической эмиссии, состоящих из поо ледсшательно соединенных преофааовагеля, усилителя и формирователя, Н нндкка торов, VI схем И, первые входы которых соединены вместе, Vi- входовую схему ИЛИ и инвертор, причем преобразователи расположены по окружности на равных расстояниях один от другого 2. Недостатком этого устройства являег- ся невысокая точность отфеделенвя направления. Целью изобретения является 11овыш 1ие точности определения направления. Цель достигается за счет тсйго, что устрсйство снабжено 2 И дифференцирующими цепями, в каждом канале по две, входы котфых попарно подключены к Bbvходам фс мироватеяей, и образующими И нечетных и И четных дифференцирующих цепей, 3 W триггерами, офазующими первые, вторые и третьи Ь триггере, пер. - вым в вторым дополнительными триггерами, второй И-входовой схемой ИЛИ, вто рыми И схемами И, И дополнитеяьны1 « индикаторами, первыми, и вгорьп гаНэлемен тами НЕ, nptraeM первые И триггеров подклх 1в8Ы вхоДамн к выходам первых ktnxoM и соогветсгвенно, a выходами - к И Hii.anKnrqiaM соответственно, первые входы первых VI схем И соединены с выходами . первой п - входовой схемы ИЛИ, к которому пошшючен также вход первс го дополннтепьного триггера, вторые входы, соединенные вместе ,- к выходу первого дополнительного тригтчэра, третьи входы через первые И элементов НЕ подключены к вьЕходам И нечетных дяфференцирующих цепей соответственно, вторые И TptirrepoB подключены входами к выходам нечетных дифференцирующих цепей соответственно, а выходами - с входом Ивходовой схемы И, вькод которой подклит чен к входу инвертора, третьи VI триггеров подключены входами к выходам вторых Я схем И, соответственно, а выходами - к И дополнительным индикаторам, соответствен но, причем первые входы вторых И схем И| соединенные вместе , соединены с выходом BTqioro дополнительного Tptirrepa, вторые входы, соединенные вместе, о входом второго дополнительного тршгера и с выходом инвертора, а третьи входы .через вторые И элементов НЕ соединены с выходами и нечетных )epeHUHp To ших цепей соответственно входы второй У} - входовой схемы ИЛИ подключены к выходам четных дифференшфующил цепей, причем ее выход подключен к шдае сброс которой охвачены все триггеры. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство из п{;)еобразователей 1,2, 3 (остальные преобразователи и соотвегст ву1ощ ю им приемные каналы {на чертеже не показаны). Приемные электроакустические преобразователи 1,2,3 расположены на поверхности изделия из листового материала по окружности на равных расстояниях друг от . Усилители 4,5,6 и формирователи 7,8 9 соеД1шены с преобразователями 1,2,3 последовательно, и образуют вместе с ни И одинаковьк каналов для приема и уси- сигналов акустической эмиссии. К выходам формирователей 7,8,9 подключены дифферешшрующие цепи 10,15, по две в каждом канале, офазующйе И нечегньк (1О,12Д4) и И четньк (11,13,15) днф ференц фуюии Х иепей, Нечегные предназначены для выделени переднего фронта импульса формнризаге пя, а четт1ые для выделения заднего (|рон та. К выходам нечетных дифференщфующих подключена первая И - ходова схема 16 ИЛИ, а к выходам чпгньа И входовая схема 17 ИЛИ. Индикаторы 18, 19,2О, (например, светодиоды красншо цвета), показывают, по какому из каналов сигнал принят первым, и мссуг быть размещены на корпусах соответствующих тфеобразователей. Первые И триггеров 21,22,23 соединены выходами с индикаторами 18,19,20 соответственно. Первый дополнительный треттер 24, первые И схем 25,26,27.И и первые И элементов 28,29,30 НЕ соеди 1ены между собой следующим образом. Первые входы первых и схем 25,26, 27 И соединены вместе и подключены к выходу первой )i - входовой схемы 16 ИЛИ, к которому подключен также вход первого дополнительного триггера 24, выход которого подключен к соединенным между собой вторым входом первых Vi логическ К схем 25,26,27 И,их третьи входы через первые Я элементов 28,29,30 НЕ соедт1ены с выходами Vi нечетных дифференцирующих цепей 10,13,14,соогветственно, а вькоды - с входами первых И тр 1ггеров 21,22 23. Вторые И триггеров 31,32,33 соединены входами с выходами нечетных дифференцирующих цепей 10,12,14 соответственно, Vl - входовая схема 34 И сое динена входами с выходами вторых VI Tpia repoB 31,32,33. Вторые VI элементов 35,36,37 НЕ, вторые л схем 38,39, 4О И, третьи И триггеров 41,42,43, И Дополнительных Ш1дикаторов 44,45,46 (например, светодиоды зеленого цвета), дополнительный триггер 47 и нн- вертф 48 соединены между собой следующим образом. Первые входы И схем 38,39,40 И соедюгены вместе и подключены к выходу второго доиолнительного триггере 47, вход котфого подключен к выходу инвертера 48 и к соединенным вместе вторым входам BTqjbix схем 38,39, 4О И, их тре--тьи входы через вторые И элементов 35, 36,37 НЕ с выходами И нечетных ди ференцирующцх цепей 10,13,14, coorseiv ственно, а выходы - с входами третьих И триггеров 41,42,43 соответственно. Дополнительные И индикаторов 44,45,46 соединены с выходами третьих И триггеров 41,42,43, Вход инвертора 48 подключен к выходу и -входовой схемы 34 И. Дооолнвтелъные индикаторы 44,45,46 показывают, по какому каналу сигнал Щ)К- нят аоспедаим, в могут быть устансжлены на соответствующем элекгроакустическом преобразователе. Устройство работпег следующим образом. Сигналы акустической эмиссии, возникающие в издални из листового материала поступают к месту приема, в котфом пре образователи 1,2,3 расположены по окруж ности на разных расстояниях друг от Лруга. При приходе сигналов к месту их приема преобразователь 1 принимает их первым, а преобразователь 2 - последним Акустические сигналы преобразуют в преобразователях 1 и 2 в электрические Последние усиливают (усилители 4 и 5) н формируют из них прямоугольные импульсы (формирователи 7 и 8), смещенные по времени соответственно приходу акустических,сигналов к преобразователям 1 и 2. Первая и третья (нечетные) дифференцирующие цепи Ю и 12 выделяют передние фронты импульсов формирователей 7 и 8, а вторая и четвертая (четные) дифференцирующие цепи выходов нечетных дифференцирующих цепей Ю и 12 поступают в схему определения пер вого импульса. Она состоит из первой И входовой схемы 16 ИЛИ .первого дополнительного триггера 24, первых Vi элементо 28,29,30 НЕ, первых и схем 25,26,27 И, первых И триггеров 21,22,23 и первых VI индикаторов 18,19,20. Эта схема работает следующим образом. Первый во времени импульс на любом из входов первой Vl- входовой схемы 16 ИЛИ ( в данном случае на входе 1, под ключенном к вькоду первой дифференщфующей цепи Ю) с ее выхода поступает на соединенш 1е вместе первые входы первых У схем 25,26,27 И, а также на вход первого дополнительного триггера 24. Одновременно сигнал с. выхода первой диф ференшфующей цепи 10через первый элемент 28 НЕ из первых У элементов 28, 29,ЗО НЕ поступает на третий вход первой схемъ 25 И из первых VI логических схем 25,26,27 И. При этом потенциал на выходе первого дополнительного триггера 24 и, соответствешш, на соединенных с ним вторых входах первых И схем 25, 26,27 И такой же, как и на первых входах этих схем И. Сигнал появляется на выходе только первой схемы 25 И, так как только у нее потенциал на третьем входе совпадает с потенциалами иа осталь ных входах. Первый триггер 21 из первых И трштеров 21,22,23 опрокидывается и соответствуюшнй преобразователю 1 первый индикатор 18 показывает, что преобразователь 1 прчнял сигнал первым. Затем первый дополнительный триггер 24 опрокидывается н повторным входом запирает первые И схем 25,26,27 И, т.е. появление сигналов на их выходах невозможно при появлении сигналов на их пер вых входах. Сигналы с выходов нечетных дифференцирующих цепей 10,12,14 поступают также в схему определения последнего импульса. Она состоит из вторых у триггеров 31,32,33, VI- входовой схемы 34 И, вторых и элементов 35,36,37 НЕ, вторых Н схем 38,39,40 И,третьи;х «григгеров 41,42,43, И дополнительных ин.дикаторов 44,45,46, второго дополнительного триггера 47 и 1швертора 48. Эта схема работает следующим образом. Сигналы с выходом нечетных дифференцнрующих цепей 10,12,14 поступают на входы вторых И триггеров 31,32,33 и опрокидывают их. Последним опрокинется второй триггер 32 из вторых И триггеров 31,32,33 (гак как последним принимает сигнал преобразователь 2). При этом на выходе И -входовой схемы 34 И появится сигнал, который после инвертора 48 поступает на вход второго дополнительного триггера 47 и на вторые входы вторых У схем 38,39,40 И. Дальще работа схемы определения последнего импульса совпадает с описанной вьпие работой схемы определения первого импульса, с той разницей, что ровпадение на входах вторых h схем 38,39,40 И произойдет только для второй логической схемы 39 И. Сигнал с ее выхода опрокидывает второй триггер 42 из третыЕх И триггеров 41,42,43, и соответствующей преобразователю 2 втопой дополнительный индикатор 45 покажет, что преобразова, тель принял сигнал последним. По расположению преобразователей 1 и 2 опредеяют направление пр.ихода сигналов акусической эмиссии к месту их приема. По окончании длительностей импульсов а вьосодах формирователей 7 н 8 появлятся импульсы на выходах четных диффеенщфующих цепей 11 и 13, которые погупаюг на входы второй Vi- входовой хемы 17 ИЛИ, а с ее выхода в шину (сброс), которой охвачены все триг еры, к устройство в целом возвращается исходное состояние. Формула изобретен Устройство М.Ш определения направлеия прихода сигналов акустическсЛ эмиссии, содержащее И одинаковых каналов приема сигналов акусгической эмиссии, состоящих из последовательно соединенных, преобразователя, усилителя и формирсжагеля, и индикаторов, VI схем И, первые входы которнх соединены вместе, VI входовую схему ИЛИ и инвертор, причем преофазовагели расположены по окружности на равных расстояниях один от другого, отличающееся тем, что, с цепью повышения тошости определения, оно снабжено 2 И дифференцирующими цепями, в каждом канале по две, входы которых попарно подключены к выходам ффмйрователей, и образующими И нечетных И И четных дифференцирующих цепей, 3 W Триггерами, образующими первые, вторые и третьи VI тррптеров, первым и вторым дополнительными триггерами, второй Vi входовс схемой ИЛИ, вторыми И схемаMB И, У дополнительными индикаторами, первыми и вторыми У элементами НЕ, причем первые И триггеров подключены входами к вькодам первых Vi схем И соответственно/ а выходами к И индика орам соответственно, первые входы первых И схем VI соединены с выходом первой Vj - входовой схемой ИЛИ, к которому подключен также вход первого дополнительйого триггера, вторые входы, соединенные вместе - к выходу первого дополнительного триггера, третьи входы через первые И элементов НЕ подключены к выходам И нечегных дифференцирующих цепей соответственно, вторые И триггеров подключены входами к выходам нечетньк дифференцирующих их цепей, соответственно, а выходами - к входам и - входовсй схемы И, выход которой подключен к входу инвертера, третьи И триггеров подключены входами к выходам вторых И схем И; соответственно, а выходами - к И Дополнительным индикаторам соответственно, причем первые входы вторых схем И, соединенные вместе, соединеннг с выходом второго дополнительного триггера, вторые входы, соединенные вместе, - с входом второго дополнительного триггера и с выходом инвертора , а третьи входы через вторые И элементов НЕ соединены с выходами И нечетных дифференцирующих цепей соответственно; входы второй Vi входовой схемы ИЛИ подключены к выходам четных днфференцщзующих цепей, а выход ее поД1:лючен к шине сброс, которой охвачены все триггеры.

Источншси информации, . принятые во внимание при экспертизе

1,Методы неразрушающих испытайий. Под ред. Шарпа,Мг, Мир, 1972,с. 136.

2.Патент Великофнтании №1.319.175 Н 03 К 19/00, 1975 (прототип):