Установка для акустико-эмиссионного контроля

 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для исследования прочности конструкций. Цель изобретения - повышение точности, уменьшение времени и трудоемкости контроля конструкций за счет автоматизации процедуры определения конструкционной прочности, увеличения динамического диапазона измерений и параллельного частотного анализа. В установке осуществляется прием сигналов акустической эмиссии, их усиление и частотный анализ в блоке полосовых фильтров. Каждая из выявленных частотных составляющих обрабатывается параллельно в нескольких измерительных каналах, где измеряются параметры акустической эмиссии. Ряд измеренных значений параметров сравниваются с эталонными пороговыми значениями и результаты сравнения выводятся на индикаторы, по показаниям которых судят о дефектности и прочности конструкции. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С Ol N 29 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2) ) 4126572/25-28 (22) O l 10. 86 (46) 30. 01. 90. Бюл. ¹ 4 (72) И.А. Тутнов, С.А. Тарараксин, . А.С.Беляев, Г.В.Яковлев и А.А.Тутнов (53) 620.)79.16(088.8} (56) Патент США ¹ 31)3407, кл..73-552, 1975.

Баранов В.М. Ультразвуковые измерения в атомной физике. — M. Атомиздат, 1975, с.188-191. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ АКУСТИКО-3))ИССИОННОГО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для исследования прочности конструкций. Цель изобретения —, повышение точности, уменьшение времеE

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для исследования прочности конструкций.

Цель изобретения — повышение точности, уменьшение времени и трудоемкости контроля за счет автоматизации процедуры определения конструкционной прочности, увеличения динамического диапазона измерений и параллельного частотного анализа.

На чертеже представлена блок-схема установки для акустико-эмиссионного контроля.

Установка для акустико-эмиссионно . го контроля содержит последовательно

„„Я0„„1452316 А I ни и трудоемкости контроля конструкций за счет автоматизации процедуры определения конструкционной прочности, увеличения динамического диапазона измерений и параллельного частотного анализа. В установке осуществляется прием сигналов акустической эмиссии, их усиление и частотный анализ в блоке полосовых фильтров. Каждая из выявленных частотных составляющих обрабатывается параллельно в нескольких измерительных каналах, где измеряются параметры акустической эмиссии. Ряд измеренных значений параметров сравниваются с эталонными пороговыми значениями и результаты сравнения выводятся на индикаторы, по показаниям которых судят о дефектности и прочности конструкции.

1 ил. соединенные электроакустический преобразователь 1, усилитель 2 и блок 3 полосовых фильтров,и индикатор 4 параметров, подключенные к соответству. ющим выходам блока 3 полосовых фильтров и измерительных каналов, каждый

-из которых содержит аналоговый ключ

5 и последовательно соединенные первый амплитудный компаратор 6, вход которого объединен с входом аналогового ключа 5, и служит входом измерительного канала, расширитель 7 импульсов, второй амплитудный компаратор 8 и счетчик 9 импульсов, соединенные последовательно, первый интегратор 10, вход которого подключен

1452316 к выходу аналогового ключа 5, третий амплитудный компаратор 11, соединенный обратной связью с входом сброса первого интегратора 10, счетчик 12 переполнений первого интегратора 10, и второй интегратор 13, вход которого соединен с выходом первого амплитудного компаратора 6, общие для всех и измерительных каналов первый мультиплексор 14 соответствующие входы которого соединены с выходами счетчиков 9 импульсов и счетчиков 12 переполнения каждого измерительного канала, аналоговый коммутатор 15, соответствующие входы которого соединены с выходами первого 10 и второго 13 интеграторов каждого канала, подключенный к выходу аналогового коммутатора 15 аналого-цифровой преобразователь 16, кнопку 17 "Пуск", соединенные входами. с последней таймер 18 и одновибратор 19 цикла, последовательно соединенные тактовый генератор 20 и схему 21 запрета, вто- 25 рой вход которой соединен с выходом одновибратора 19 цикла, третий вход— с выходом таймера 18, а выход — с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 16. Установка также содержит подключенные к выходу схемы

21 запрета последовательно соединенные первый адресный счетчик 22 и первый дешифратор 23, выходы которого соединены с вторыми входами счетчи35 ков 9 импульсов, первых 10 и вторых

13 интеграторов и счетчиков 12 переполнения интеграторов во всех п измерительных каналах, подключенные к вь|ходу таймера 18 последовательно со- 4 единенные второй адресный счетчик

24, второй вход которого подключен к выходу тактового генератора 20, и второй дешифратор 25, сумматор 26, первая группа входов которого соединена с выходом первого мультиплексора 14, а вторая группа — с выходом аналого-цифрового преобразователя 16, подключенное к выходу сумматора 26 первое запоминающее устройство 27., 50 второй вход кото11ого подключен к второму выходу аналого-цифрового преобразователя 16 третий вход — к выходу схемы 21 запрета, а выход соецинен обратной связью с третьей группой входов сумматора 26, мультиплексор 28 адреса, первый вход которого соедин":. нен с выходом первого адресного счетчика 22, а выход — с управляющим входом первого запоминающего устройства 27. Кроме того, установка содержит подключенные к выходу первого запоминающего устройства 27 последовательно соединенные блок 29 логарифмирования, буферный регистр 30, второй вход которого подключен к первому выходу второго дешифратора 25, второй мультипг ексор 31, второй вход которого подключен к второму выходу второго дешифратора 25, блок 32 вычитания, второй вход которого соединен с выходом блока 29 логарифмирования, второе запоминающее устройство 33, управляющий вход которого соединен с вторым адресным счетчиком

24, а выход — с индикатором 4 параметров, подключенные к выходу второго запоминающего устройства 33 последона ельно соединенные..схему 34 сравн я и индикатор 35 превышения параетров, подключенные к вьйсоду второго адресного счетчика 24 последовательно соединенные перестраиваемое пороговое запоминающее устройство 36, выход которого подключен к второму входу блока 34 сравнения, и индикатор 37 пороговых значений и регистратор 38, управляющий вход которого подключен к выходу второго адресного счетчика 24, первый информационный вход подключен к выходу второго запоминающего устройства 33, а второй информационный вход — к выходу перестраиваемого порогового запоминающего устройства 36. Второй вход мультиплексора 28 адреса соединен с выходом второго адресного счетчика 24, выход старшего разряда первого дешифратора 23 соединен обратной связью с входом одновибратора 19 цикла, а выход первого адресного счетчика 22 соединен с управляющими входами первого мультиплексора 14 и аналогового коммутатора 15.

Установка работает следующим образом. Механическйе импульсы АЭ преобразователи 1 преобразуются в электрические импульсы, последние усиливаются в усилителе 2, поступают на вход блока 3 полосовых фильтров, с выхода которого электрические импульсы поступают на входы и измерительных каналов. Положительные полупериоды импульсов А3, превьппающие пороговый уровень регистрации, вызывают срабатывание первого амплитудного компара-i тора 6. Расширитель 7 импульсов удли-: г

316

10!

35

45

5 1452 няет задний фронт импульсов первого компаратора 6 таким образом, чтобы соответствующие соседним полупериодам импульсы перекрылись. Второй амплитудный компаратор 8 формирует суммарный по длительности (равной длительности импульса АЭ) и нормированный по амплитуде импульс. Число N< импульсов АЭ эа время цикла измерения регистрируется счетчиком 9 импульсов. Выход этого счетчика соединен с одним из входов первого мультиплексора 14. По сигналу первого амплитудного компаратора 6 аналоговый ключ 15 пропускает положительные полупериоды импульса АЭ на вход первого интегратора 10. При достижении выходным сигналом этого интегратора максимального значения происходит срабатывание третьего амплитудного компаратора 11 и сбрасывание первого интегратора 10 в исходное состояние.

Число сбросов за время полного цикла измерения, который задается таймером

18 и представляет собой кратное число циклов измерения, подсчитывается счетчиком 12 переполнения интегратора. Измеряемая величина A+ складывается из показаний счетчика 12 и "остатка" выходного напряжения первого интегратора 1О, двоичный код которого получают с помощью аналого-цифрового преобразователя 16, вход которого через аналоговый коммутатор 15 в конце цикла измерения соединяется с выходом первого интегратора 10.

Второй интегратор -13 измеряет суммарную длительность положительных полупериодов импульсов АЭ вЂ” T, пропускаемых первым амплитудным компаратором 6, Выход этого интегратора подключен к одному из входов аналогового коммутатора 15. Работа каждого измерительного канала происходит в течение всего полного цикла измерений при нажатии кнопки "Пуск" 17. Длительность одного цикла измерения в полном цикле регистрации АЭ задается одновибратором 19 цикла, который по окончании цикла разрешает работу распределителя импульсов, выполненного из первого адресного счетчика 22 и первого дешифратора 23. Под управлением последнего информация о параметрах Иц, A U,и Т<, каждого из измерительных каналов (например, для четырехканального устройства n = 4 таких параметров будет 12) последовательно поступает с помощью первого мультиплексора 14, аналогового комму татора 15 и аналогового цифрового преобразователя 16, кодирующего аналоговые величины, на вход сумматора

26. Совместно с первым запоминающим устройством 27 сумматор 26 осуществляет суммирование одноименных параметров по всем отдельным циклам измерения и накопление их в первом запоминающем устройстве 27.

Управление процессом передачи суммирования и накопления информации, приведением измерительных каналов в исходное состояние производится последовательно с помощью управляющих импульсов с частотой тактового генератора 20, вырабатываемых первым дешифратором 23, который своим последним импульсом каждый раз вновь запускает одновибратор 19 пик= ла. При этом время этого цикла составляет малую часть от всего времени регистрации сигналов АЭ (экспозиции) (первоначальный запуск одновибратора цикла осуществляется от кнопки 17 "Пуск" ). Накопление информации заканчивается с окончанием времени экспозиции, которое задает таймер 18.

Время экспозиции задается перед на— чалом измерений и может быть любым.

По окончании экспозиции начинается процесс обработки начальных данных.

Он осуществляется под управлением второго распределителя импульсов, выполненного из второго адресного счетчика 24 и второго дешифратора 25, и заключается в преобразовании информации, записанной в первом запоминающем устройстве 27 в логарифмическую форму, вычисления с помощью блока 29 логарифмирования (двоичные.коды чисел, соответствующие и х 4 параметрам, последовательно выбираются из первого запоминающего устройства 27 и преобразуются блоком 29 логарифмирования), Преобразование кодов, соответствующих T>/N < и А /N, в логарифмическую форму осуществляется с помощью буферного регистра 30 и второго мультиплексора 31, подающего на вход блока 32 вычитания код с выхода буферного регистра 30 или код, равный О, когда вычитание не требуется, во второе запоминающее устройство 33. Код чисел, соответствующий параметрам A>, N>, Т, А /N< и Т /Ич.по окончании измерения (по

1452316 истечении времени, устанавливаемого таймером 18), последовательно могут быть выведены через индикатор

4 параметров. По окончании записи

5 всех четырех параметров сигналов АЭ в запоминающем устройстве 33 проис-. ходит их последовательное сравнение в блоке 34 сравнения. На второи вход блока 34 сравнения последовательно поступают установленные заранее в перестраиваемом пороговом запоминающем устройстве 36 пороговые значения одноименных четырех величин (соответственно А"P A, N "P 4 (А/N "P " ), (T/N пРед )

В блоке 34 еравнения происходит выполнение логического действия например если (АА "Ред ) и (N>N "Р ) и (АЯ) ) (А/N "Р 4) и (Т/И) > (T/N Р * ), то вырабатывается сигнал об обнаружении брака, где А, N, A/N и Т/N — зафиксированные во время измерений параметры сигналов АЭ. Сигнал "Брак", сформированный по каждой из групп 25 ,Э четырех параметров для каждого из и измерительных каналов, поступает на индикатор 35 превышения параметров. Перестраиваемое пороговое запоминеющее устройство 36 связано с индикатором 37 пороговых значений, который используется во время записи в него перед измерением (контролем качества партии изделий) предельных величин четырех параметров сигналов

АЭ, или для проверки правильности срабатывания индикатора превышений в любой момент испытаний изделий.

Для документальной фиксации результатов контроля акустика-эмиссионное устройство имеет регистратор 38, на который по окончании процесса измерений выводится информация о зарегистрированных параметрах сигналов

АЭ. Установка сокращает трудоемкость процесса контроля конструкции, позволяет автоматизировать этот процесс, повышает точность результатов контроля и исключает вероятность субъективных ошибок при определении качества конструкций, обеспечивает возможность регистрации сигналов АЭ в большОм динамическом диапазоне свыше 150 дБ, что позволяет уменьшить время на технологическую подготовку операции контроля качества готовых изделий и получить более полную информацию об изменении параметров А. при изучении кинетики разрушения твердых тел.

Формула изобретения

Установка для акустико-эмиссионного контроля, содержащая последовательно соединенные электроакустический преобразователь, усилитель и блок полосовых фильтрОв и индикатор параметров, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, уменьшения времени и трудоемкости контроля, она снабжена подключенными к соответствующим выходам блока полосовых фильтров и измерительными каналами, каждый,из которых содержит аналоговый ключ и последовательно соединенные первый амплитудный компаратор, вход которого объединен с входом аналогового ключа и служит входом измерительного канала, расширитель импульсов, второй амплитудный компаратор и счетчик импульсов, соединенные последовательно первый интегратор, вход которого подключен к выходу аналогового ключа, третий амплитудный компаратор, соединенный обратной связью с входом сброса первого интегратора, счетчик переполнений первого интегратора и второй интегратор, вход которого соединен с выходом первого амплитудного компаратора, общими для всех и измерительных каналов первым мультиплексором, соответствующие входы которого соединены с выходами счетчиков импульсов и счетчиков переполнения каждого измерительного канала, аналоговым коммутатором, соответствующие входы которого соединены с выходами первого и второго интеграторов каждого канала, подключенным к выходу аналогового коммутатора аналого-цифровым преобразователем, кнопкой "Пуск", соединенными входами с последней таймером и одновибратором цикла, последовательно соединенными тактовым генератором и схемой запрета, второй вход которого соединен с выходом одновибратора цикла, третий вход — с выходом таймера, а выход — с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, подключенными к выходу схемы запрета последовательно соединенными первым адресным счетчиком и первым дешифратором, выходы которого соединены с вторыми входами счетчиков имÇÀ52336 пульсов, первых и вторых интеграторов и счетчиков переполнения интегратороВ

-всех и измерительных каналов, подключенными к выходу таймера последовательно соединенными вторым адресным счетчиком, второй вход которого подключен к выходу тактового генератора, и вторым дешифратором, сумматором, первая группа входов которого соеди10 иена с выходом первого мультиплексора, а вторая группа — с выходом аналого-цифрового преобразователя, подключенным к выходу сумматора первым запоминающим устройством, второй вход 15 которого подключен к выходу аналогоцифрового преобразователя, третий вход — к выходу схемы запрета, а выход соединен обратной связью с третьей группой входов y"- тора "ул 20 типлексором адреса, первый вход которого соединен с выходом первого адресного счетчика, а выход — с управляющим входом первого запоминающего устройства, подключенными к выходу перво-25 го запоминающего устройства последовательно соединенными блоком логарифмирования, буферным регистром, второй вход которого подключен к первому выходу второго дешифратора, вторым мультиппексором, второй вход которо-. го подключен к второму выходу второго дешифратора, блоком вычитания, второй вход которого соединен с выхо:=. дом блока логарифмирования, и вторым запоминающим устройством, управляющий вход которого соединен со вторым адресным счетчиком, а выход — с индикатором параметров, подключенными к выходу второго запоминающего устройства последовательно соединенными схемой сравнения и индикатором превышения параметров, подключенными к выходу второго адресного счетчика последовательно соединенными перестраиваемым пороговым запоминающим устройством, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, и индикатором пороговых значений и регистратором, управляющий вход которого подключен к выходу второго адресного счетчика, его первый информационный вход подключен к выходу второго запоминающего устройства, а второй информацион ьй вход — к выходу перестраиваемого порогового запоминающего устройства, второй вход мультиплексора адреса соединен с выходом второго адресного счетчика, вьгход старшего разряда первого дешифратора соединен обратной связью с входом одновибратора цикла, а выход первого адресного счетчика соединен с управляющими входами первого мультиплексора.и аналогового коммутатора.

I 4523 I6

Составитель И.Ардашева

Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Палий

Редактор Н.Федорова

Заказ )57 Тираж 504 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И- 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101