Устройство для определения координат источников акустической эмиссии

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изде ЛИЙ методом акустической эмиссии (АЭ) и может быть использовано для опр1еделения местоположения источников дискретных сигналов АЭ в листовых материалах и тонкостенных оболочечных конструкциях в условиях действия акустических и электромагнитных помех . Изобретение позволяет повысить достоверность определения координат источников дискретных сигналов акустической эмиссии в условиях действия акустических и электромагнитных помех за счет увеличения точности выявления моментов вступления сигналов, начала которых скрыты шумовой составляи1цей. Псшыаение точности достигается за счет того, что моменты вступления определяются по вьщеленным из шума щ ровым отсчетам сигналов АЭ. Для этого с помоцью стекового блока 4 памяти и первого блока 6 сравнения из входного потока оцифрованных отсчетов вырезаются массивы, содержавде очередные дискретные сигналы АЭ, ас помощью цифрового фильтра 5 и второго блока 7 сравнения выявляются начальные отсчеты (моменты вступления ) очгаденных от шума сигналов АЭ. 1 ил. с «в ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН (51}4 С.О! И 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР (21) 4309337/25-28 (22) 21.08.87 (46) 30.03.S9. Бкл. r 12 (72) 11. Л. Куршин, В. П. Стариков и Е. И. Филатов (53) 621 . 179. 16 (088. 8) (56) Акустическая эмиссия и ее применение для неразрупающего контроля в ядерной энергетике /Под ред. К.Б. Бакара. — И.; Атомиздат, 1980 ° с. 122150.

Лвторское свидетельство СССР

Р 1078313, кл. G 01 Г1 29/04, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЖНИЧ КООРДИНАТ ИСТОЧИИКОВ АКУСТИЧЕСКОЙ Э1"ИССИИ (57) Изобретение относится к неразрунающему контролю материалов и изделий методом акустической эмиссии (ЛЭ) и может быть использовано для определения местоположения источников дискретных сигналов АЭ в листовых материалах и тонкостенных оболочеч„SU„„4 9449 А1 ных конструкциях в условиях действия акустических и электромагнитных помех. Изобретение позволяет повысить достоверность определения координат источников дискретных сигналов акустической эмиссии в условиях действия акустических и электромагнитных помех за счет увеличения точности выявления моментов вступления сигналов, начала которых скрыты глумовой составляющей. Повызенне точности достигается за счет того, что моменты вступления определяются по выделенным из пума цифровыми отсчетам сигналов ЛЭ.

Для этого с помощью стекового блока

4 памяти и первого блока 6 сравнения а из входного потока оцифрованных от @ счетов вырезаются массивы, содержащие очередные дискретные сигналы ЛЭ, .а с помощью цифрового фильтра 5 и . С второго блока 7 сравнения выявляются начальные отсчеты (моменты вступления) очищенных от пума сигналов ЛЭ.

1 ил. 4»

1469449

Изобретение относится к неразрушаюцему контролю материалов и изделий методом акустической эмиссии (АЭ) и может быть йспользовано для определения местоположения источников дис5 кретньи сигналов АЭ в листовых материалах и тонкостенных оболочечнъх конструкциях в условиях действия акустических и электромагнитных помех.

Целью изобретения является повышение достоверности определения координат источников дискретных сигналов

АЭ в условиях действия акустических и электромагнитных помех. 15

На чертеже представлена блок схема

t устройства для определения координат источников АЭ.

Устройство состоит не менее чем из трех приемных каналов, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные электроакустический преобразователь 1, усилитель 2, блок 3 дискретизации и кодирования, блок 4 стековой памяти, цифровой фильтр 5 25 и первый блок 6 сравнения, а также подключенный к второму выходу блока

4 стековой памяти второй блок 7 сравнения, выход которого подключен к второму входу цифрового фильтра 5; блока 8 измерения разностей времен вступления сигналов на отдельные каналы, подключенного к выходам последv них, и к входу регистратора 9, который может содержать Вычислительное 35 устройство для решения задачи триангуляции.

Предлагаемое устройство работает следуюцим образом.

Последовательность акустических 4О сигналов АЭ вместе с шумами принимается электроакустическими преобразователями 1 каждого из Il приемных каналов, установленными на контролируемое изделие и образуюцими простран- 45 ственную триангуляционную группу.

Усилителями 2 выходные электрические сигналы преобразователей 1 усиливаются, а с помощью блоков 3 дискретизации и кодирования осуществляется дискретизация и аналого-цифровое преобразование входных сигналов. Затем в потоке оцифрованных данных выделяются области нахождения дискретных сигналов АЭ, для чего результаты аналого-цифрового преобразования непрерывно заносятся в блок 4 стековой памяти с потерей вытесняемых слов. При этом информационная емкость (число запоминаемых слов) стековой памяти выбирается из соотношения

L мцкс

tltMClkC (tp + j

Ю

8t

Где макс мак симальная длительность

"размытого" волнового пак ет а п р инима емых ак ус тических дискретных сигналов; интервал диСкретизации аналого-цифрового преобразователя, определяемый частотным спектром дискретных сигналов АЭ и требуемой точностью выявления момента их вступления; длительность диск ретных сигналов hÝ, излучаемых источником; мак симально возможное

L пкс расстояние между датчиком пространственной локационной антенны и источником сигналов АЭ в контролируемом изделии;

Ъ,„и Ч„ — скорости распространения наиболее быстрой (головной) и наиболее медленной моды акустического сигнала АЭ в материале контролируемого изделия. !

Текущее содержимое стека в каждом канале непрерывно контролируется с помощью блока 7 сравнения на наличие в записанном массиве отсчетов, несуцих информацию об очередном принятом дискретном сигнале АЭ. Этот контроль может осуществляться с использованием, например, следуюцего алгоритма.

Значение информационного слова (или некоторого выбранного ряда слов)-, заносимого в последнюю, ячейку памяти стека (или ряд последовательно соединенных последних ячеек) сравнивается в блоке 7 сравнения с некоторым заданным кодом, заведомо превышающим значение уровня шумов. Превышение значением данного информационного слова (или ряда слов) порогового уровня свидетельствует о наличии в стеке отсчетов очередного дискретного сигнала АЭ и служит основанием для формирования сигнала переноса содержимого стека в цифровой фильтр з 14694

5. Выбор информационного объема стека в соответствии с выражением (I) гарантирует перенос в цифровой фильтр информации, заведомо содержацей отсчеты начала волнового пакета дискретного сигнала АЭ при самом благоприятном положении пика сигнала. Ин формационньпЪ массив данных, содержаций набор выделенных отсчетов, имеет )p отсчет дискретного сигнала АЭ с шумом который переносится в цифровой фильтр

5, подвергается в нем избирательной фильтрации в полосе частот АЭ по нзвестньм алгоритмами быстрой цифровой 15 фильтрации, благодаря чему восстанавливаются отсчеты дискретных сигналов

АЭ, очищенные от шума. Эти алгоритмы выбираются по известной методике на основании имеюцихся априорных сведе- 20 ний о частотных спектрах сигнала и помехи таким образом, чтобы обеспечить по окончании преобразования наилучшее соотношение сигнал/помеха.

По отфильтрованному массиву отсче- 25 тов дискретных сигналов АЭ определяются моменты их вступления следуищим образом. С помощью первого блока 6 сравнения выбирается отсчет, соответствующий началу волнового пакета 30 сигнала АЭ, в качестве которого принимается отсчет с наименьшим порядковым номером в массиве из отсчетов, превьппающих некоторый принятый уроВень, Номер данного Отсчета являю цийся фактически кодом момента вступления в общесистемной временной шкале дискретного сигнала АЭ на рассматриваемый канал, выдается на вход блока 8, где измеряются разности времен 40 вступления дискретных сигналов АЭ на отдельные каналы. По измеренньм раз» костям в регистраторе 9 с помощью решения известных триангуляционных соотношений производится определен 45 координат источников дискретных сиг налов ЛЭ.

Таким образом, устройство обеспечивает высокую точность выявления моментов вступления дискретных сигналов ЛЭ на отдельные каналы прост4 ранственной антенны и тем самым позволяет повысить достоверность определения координат источников ЛЭ в листовых материалах и тонкостенных обо-, 49 лочечных конструкциях в условиях сильной дисперсии скоростей распространения различных мод колебаний и вызываемой этим обстоятельством значительной размытости волнового пакета дискретных сигналов АЭ при одновременном наличии акустических и электромагнитных помех. Данное повышение точности обеспечивается благодаря тому, что моменты вступления определяются не по входному аналоговому потоку смеси дискретных сигналов АЭ с шумом, наличие которого скрывает начало волнового пакета дискретных сигналов АЭ, а по выделенньм из шума цифровым отсчетам дискретных сигналов

ЛЭ. Конкретный выигрыш в точности за- зависит от множества факторов, основными из которых являются соотношение спектральных мощностей сигналов АЭ н шума, длительности сигналов АЭ, расстояния от датчиков до источника. бо рмула. из обре те ния

Устройство для определения координат источников акустической эмиссии, содержацее не менее трех приемных каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные электроакустический преобразователь и усилитель, два блока сравнения, блок измерения разностей времен вступления сигналов на отдельные каналы, под ключенный к выходам последних, и по, следовательно соединенный с ним реги-! стратор, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью повышения достоверности определения координат источников в условиях действия акустических и электромагнитных помех, каждый приемный канал снабжен подключенными к выходу усилителей последовательно соединенными блоком дискретизации и кодирования, блоком стековой памяти и цифровым фильтром, выход которого подключеи к входу первого блока сравнения, а второй выход блока стековой памяти подключен к входу второго блока сравнения, выход последнего подключен к второму входу цифрового фильтра, а выход первого блока сравнения служит выходом приемного канала.