Устройство для контроля материалов по сигналам акустической эмиссии Советский патент 1982 года по МПК G01N29/04 

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано для контроля дефектов по сигналам акустической эмиссии.

Известно устройство измерения си|- налов акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные ультразвуковой преобразователь, предусилитель, усилитель, пороговый блок, счетчик импульсов, цифро-аналоговый преобразователь и регистрирующий блок l.

Недостатком данного устройства является малый динамический диапазон измеряемой амплитуды сигналов, обусловленным тем, что динамический диапазон цифро-аналогового преобразователя не превышает 40-50 дБ.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля материалов по сигналам акустической эмиссии, содержащее соединенные последовательно преобразователь и предусилитель, соединенные последовательно управляемый аттенюатор, усилитель, детектор, пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки информации и схему ИЛИ, содержащее также компаратор, регистр сдвига, схему И-НЕ, при этом выход схемы ИЛИ соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, вход сброса пикового детектора соединен с выходом схемы И-НЕ, выход

10 регистра сдвига поразрядно соединен со входом управления управляемого аттенюатора и с блоком обработки информации 2 J.

Недостатком известного устройства является малая точность контроля, обусловленная тем, что возникает существенная ошибка в измерении амплитуды сигнала акустической эмиссии за

20 счет изменения сигнала за время разряда и заряда пикового детектора, а также за время запаздывания срабатывания управляемого аттенюатора. Цель изобретения - повышение точности контроля. Эта цель достигается тем, что уст ройство для контроля материалов по с налам акустической эмиссии, содержащее соединенные последовательно преобразователь и предусилитель, соединенные последовательно управляеквмй аттенюатор, усилитель, детектор, пиковый детектор, аналого-цифровой пре образователь, блок обработки информации и схему ИЛИ, содержащее также компаратор, регистр сдвига, схему И-НЕ, при этом выход схемы ИЛИ соеди нен со входом сброса аналого-цифрового преобразователя, вход сброса пикового детектора - с выходом схемы И-НЕ, выход регистра сдвига поразрядно соединен со входом управления управляемого аттенюатора и с блоком обработки информации, снабжено линией задержки, включенной между предусилителем и управляемым аттенювтором, вторым усилителем, вход которого соединен с выходом предусилителя, а выход - с первым входом компаратора, расширителем, выход которого соединен со .входом сброса детектора, с первым входом схемы И-НЕ и . со вторым входом схемы ИЛИ, цифроаналоговым преобразователем, вход которого поразрядно соединен с выходом регистра сдвига, а выход - со вторым входом компаратора, выход компаратора соединен с тактовым входом регистра сдвига и входом расширителя, выход сброса блока обработки информации соединен со входом записи регистра сдвига и со вторым входом схемы И-НЕ. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит соединенные последовательно преобразователь 1 и предусилитель 2, соединенные последовательно управляемый аттенюатор 3, усилитель k, детектор 5, пиковый детектор 6, аналого-цифровой преобразователь 7, блок 8 обработки информации и схему 9 ИЛИ, содержащее также компаратор 10, регистр 11 сдвига, схему 12 И-НЕ, при этом выход схемы 9 ИЛ соединен со входом сброса аналогоцифрового преобразователя 7, вход сброса пикового детектора 6 соединен с выходом схемы 12 И-НЕ, выход регист ра 11 сдвига поразрядно соединен со входом управления управляемого аттенюатора 3 и с блоком 8 обработки информации. Устройство содержит также Линию 13 задержки, включенную между предусилителем 2 и управляемым аттенюатором 3, второй усилитель И, вход которого соединен с выходом предусилителя 2, а выход - с первым входом компаратора 10, расширитель 15. выход которого соединен со входом сброса детектора 5, с первым вхбдом схемы 12 И-НЕ и со вторым входом схемы 9 ИЛИ, цифро-аналоговый преобразователь 16, вход которого поразрядно соединен с выходом регистра 11 сдвига, а выход - со вторым входом компаратора 10, выход последнего соединен с тактовым входом регистра М сдвига и входом расширителя 15, выход сброса блока 8 обработки информации соединен со входом записи регистра 11 сдвига и со вторым входом схемы 12 И-НЕ. Устройство работает следующим образом. При появлении на преобразователе 1 , установленном на контролируемом изделии, .сигналов акустической эмиссии они преобразуются в электрические, предварительно усиливаются в предусилителе 2, задерживаются на линии 13 задержки и через управляемый аттенюатор 3 и усилитель , где усиливаются, поступают на детектор 5 для преобразования в видеосигнал, а затем через пиковый детектор 6 - на вход аналого-цифрового преобразователя 7. Время задержки линии 13 задержки { примерно 1,5 мкс) должно быть больше времени, необходимого на разряд и последующий заряд пикового детектора 6. С аналого-цифрового преобразователя 7 информация в цифровом виде подается на блок 8 обработки информации для определения амплитуды сигнала АЗ. Последний может содержать электронновычислительную машину, цифропечатающее устройство, стрелочный прибор и т.п. При появлении-сигнала акустической эмиссии с блока 8 обработки ин- формации через схему 9 ИЛИ на вход сброса аналого-цифрового преобразователя 7 поступает импульс для сброса информации, которая была запигсана при предыдущем сигнале акустической эмиссии. С выхода сброса блока 8 обработки информации на вход записи регистра 11 сдвига и на вход схемы 12 И-НЕ подается строб логической единицы. При отсутствииэтого строба пиковый детектор 6 сброшен импульсом, поступающим со схемы 12 И-НЕ. Задним фронтом этого строба производится запись информации ( логической единицы) на регистр 11 сдвига. С выхода регистра 11 сдвига код поразрядно подается на управляющий вход управляемого аттенюатора 3, устанавливая минимальное ослабление, на цифро-аналоговый преобразователь 16, с которого в аналоговом виде поступа- ю не ет на второй вход компаратора 10, устанавливая минимальное значение его опорного напряжения, и на блок 8 обработки информации для регистрации диапазона усиления. С предусилителя 2 сигнал, усиливаясь вторым усилителем И, поступает на вход компаратора 10. Если сигнал с выхода второго i усилителя превышает опорное напря- жение с цифро-аналогового преобразователя 16, то на выходе компаратора 1 появляется импульс, который подается на тактовый вход регистра 11 сдвига, передвигая записанную на нем информацию (. логическую единицу) на один разряд. При этом изменяется код на входе управления управляемого аттенюатора 3 увеличивая ступень ослабления, изменяется код, поступающий на блок 8 обработки информации, регистрируя, в ка ком диапазоне производится усиление (на какой ступени ослабления работает управляемый аттенюатор 3), изменяется код на входе цифро-аналогового преобразователя 16, увеличивая опорное наПряжение на втором входе компаратора 1 во столько раз, во скольо ослабил управляемый аттенюатор 3. При переходе управляемого аттенюатора 3 на новую ступень ослабления импульс с выхода компаратора 10, пройдя через расширитель 15, сбрасывает детектор 5. и далее через схему 12 И-НЕ сбрасывает пиковый детектор 6 и через схему 9 ИЛ сбрасывает аналого-цифровой преобразо ватель 7. Расширитель 15 может быть выполнен в виде ждущего мультивибрато ра с длительностью строба (.примерно 1 мкс), достаточного для полного сбро са детектора 5, пикового детектора 6 и аналого-цифрового преобразователя 7 Верхняя граница диапазона линейности пикового детектора 6 выбирается такой чтобы деленная на коэффициент передачи цепи после предусилителя 2 { линия задержки 13, управляемый аттенюатор 3 усилитель , детектор 5, она была несколько выше первоначального напряжения с цифро-аналогового преобразова 96 теля 7, при котором происходит срабатывание компаратора 10,деленного на коэффициент усиления второго усилителя ItТаким образом, данное устройство позволяет повысить точность контроля за счет того, что задер ; ка линией задержки сигнала акустической эмиссии, поступающего на пиковый детект6р, возможность измерить амплитуду, а сг1&д сигнала после максимума. Это приводит к тому, что исключается ошиб-1 ка при измерении амплитуды сигнала, обусловленнёя временем разряда и последующего заряда пикового детектора. Формула изобретения Устройство для контроля материалов по сигналам акустической эмиссии, содержащее соединенные последовательно преобразователь и предусилитель, соединенные последовательно управляемый аттенюатор, усилитель, детектор, пиковый детектор, аналого-цифровой преобразователь, блок обработки информации и схему ИЛИ, содержащее также компаратор, регистр сдвига, схему И-НЕ, при этом выход схемы ИЛИ соединен со входом сброса аналого-цифрового преобразователя, вход сброса пикового детектора - с выходом схемы И-НЕ, выход регистра сдвига поразрядно соединен со входом управления управляемого аттенюатора и с блоком обработки информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено линией задержки, включенной между предусилителем и управляемым аттенюатором, вторым усилителем, вход которого соединен с выходом предусилителя, а выход - с первым входом компаратора, расширителем, выход которого соединен со входом сброса детектора, с первым входом схемы И-НЕ и со вторым входом схемы ИЛИ, цифро-аналоговым преобразователем. вход которого поразрядно соединен с выходом регистра сдвига, а выход - со вторым входом компаратора, выход компаратора соединен с тактовым входом регистра сдвига и входом расширителя, выход сброса блока обработки информации соединен со входом записи регистра сдвига и со вторым входом схемы И-НЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 N 29/Oi, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке tf 2903257/25-28, кл. Г, 01 N , 1980 (прототип).