Способ определения координат течи контролируемого объекта и устройство для его осуществления

 

1. Способ определения координат течи контролируемого объекта, заключающийся в том, что ультразвуковые колебания, генерируемые течью, принимают системой преобразователей , установленных на периферии объекта, усиливают сигналы от них, измеряют отношения принятых сигналов и по ним определяют координаты течи, отличающийс я тем,, что, с целью повьшения чувствительности и снижения погрешности определения координат,сначала определяют местоположение акустического центра объекта, в котором устанавливают преобразователь, а затем измеряют отношение сигналов,принятых от преобразователя из акустического центра и от ближайшего к течи преобразователя, установленного на периферии объекта. 2. Устройство определения координат течи контролируемого объекта, содержащее канал, включающий два преобразователя, устанавливаемых на одной оси контролируемого объекта, два регулируемых усилителя,коммутатор , блок измерения отношения сигналов, блок управления коммутатором , блок определения координаты и индикатор координаты, который соединен с выходом блока определения координаты , вход последнего соединен с входом блока управления коммутатором и выходом блока измерения отношения сигналов, входы которого соеi динены с входами коммутатора и выходами соответствуюшд1х регулируемых (Л усилителей, управляющие входы которых соединены с выходом коммутатора, а управляющий вход последнего соединен с выходом блока управления коммутатором, отличающееся тем, что, с целью повышения о чувствительности и снижения погреш00 ности определения координат, оно снабжено вторым идентичным каналом, Oi преобразователи которого расположены диаметрально по периферии на со другой.оси контролируемого объекта, генератором шума с преобразователем, который предназначен для установки непосредственно или через волновод в акустическом центре объекта и выход которого подключен к входу одного из регулируемых усилителей обоих каналов, двумя дополнительными коммутаторами и двумя компараторами причем входы последних соединены с выходами соответствующей пары преобразователей , устанавливаемых на контролируемой поверхности объекта.

СОЮЗ 00ВЕТСННХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Зсю G 01 М 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3528136/25-28 (22) 07.12.82 (46) 07.04.84. Бюл. Ф 13 (72) В.П. Ченцов, .В.Н. Бачегов и В.В. Шаров (53) 620. 165. 29 (088. 8) (56) 1. Материалы 8-ой Всесоюзной научно-технической конференции по неразрушающим физическим методам и средствам контроля. Кишинев, 197?, с. 478-481.

2. Патент Великобритании

Ф 1349120, кл. r-, 01 М 3/24, 1976 (прототип).

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 947666, кл. G 01 M 3/24, 1980 (прототип). (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ

ТЕЧИ КОНТРОЛИРУЕМОГО ОБЪЕКТА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО, ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ определения координат течи контролируемого объекта, заключающийся в том, что ультразвуковые колебания, генерируемые течью, принимают системой преобразователей, установленных на периферии объекта, усиливают сигналы от них, измеряют отношения принятых сигналов и по ним определяют координаты течи, о т л и ч а ю щ и йс я тем,,что, с .целью повышения чувствительности и снижения погрешности определения координат,сначала определяют местоположение акустического центра объекта, в котором устанавливают преобразователь, а затем.измеряют отношение сигналов, принятых от преобразователя из акустического центра и от ближайшего к течи преобразователя, установленного на периферии объекта.

„„Я0„„1084637

2. Устройство определения коорди- . нат течи контролируемого объекта, содержащее канал, включающий два преобразователя, устанавливаемых на ( одной оси контролируемого объекта, два регулируемых усилителя, коммутатор, блок измерения отношения сигналов, блок управления коммутатором, блок определения координаты и индикатор координаты, который соединен с выходом блока определения координаты, вход последнего соединен с входом блока управления коммутатором и выходом блока измерения отношения сигналов, входы которого соединены с входами коммутатора и выходами соответствующих регулируемых усилителей, управляющие входы которых соединены с выходом коммутатора, а управляющий вход последнего соединен с выходом блока управления коммутатором, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения чувствительности и снижения погрешности определения координат, оно снабжено вторым идентичным каналом, преобразователи которого расположены диаметрально по периферии на другой. оси контролируемого объекта, генератором шума с преобразователем, который предназначен для установки непосредственно или через волновод в акустическом центре объекта и выход которого подключен к входу одного из регулируемых усилителей обоих каналов, двумя дополнительными коммутаторами и двумя компараторами причем входы последних соединены с выходами соответствующей пары преобразователей, устанавливаемых на контролируемой поверхности объекта, выходы компараторов соединены с управляющими входами дополнительных коммутаторов, входы которых также соединены с выходами преобраэова1084637 телей, а выходы подключены к входам других регулируемых усилителей соответствующего канала.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам и устройствам для испытания объектов (изделий) на герметичность, и предназначено для определения наличия и координат течи жидкости или газа при испытаниях или эксплуатации теплообменных аппаратов энергетических установок.

Известен способ определения ко- 1О ординат течи контролируемого объекта, заключающийся в том, что принимают сигналы системой преобразователей, усиливают их и измеряют разность времен прихода этих сигналов на 15 каждый преобразователь, по которой судят о местоположении источника сигнала 3 1.

Однако известный способ не позполяет определять координаты ис- 20 точника непрерывного сигнала, генерируемого течью.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения координат течи контролируемого объекта, заключающийся в том, что ультразвуковые колебания, генерируемые течью, принимают системой преобразователей, установленных на периферии объекта, усиливают сигналы от них, измеряют отношения принятых сигналов и по ним определяют координаты течи (2), Недостаток указанного способа заключается в том, что он не позволяет обеспечить высокую чувствительность и приемлемую точность при определении координат течи, особенно в объектах, имеющих сложную конфигурацию, например, труба — трубная доска теплообменного аппарата.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство определения координат течи контролируемого объекта, содержащее канал, включающий два преобразователя, устанавливаемых на

45 одной оси контролируемого объекта, два регулируемых усилителя, комму2 татор, блок измерения отношения сигналов, блок управления коммутатором, блок определения координаты и индикатор координаты, который соединен с выходом блока определения координаты, вход последнего соединен с входом блока управления коммутатором и выходом блока измерения отношения сигналов, входы которого соединены с входами коммутатора и выходами соответствующих регулируемых усилителей, управляющие входы которых соединены с выходом коммутатора, а управляющий вход последнего соединен с выходом блока управления коммутатором (3).

Устройство характеризуется малой чувствительностью и недостаточной точностью определения координаты течи контролируемого объекта.

Цель изобретения — повышение чувствительности и снижение norpemности определения координат течи контролируемого объекта.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения координат течи контролируемого объекта, заключающемуся в том, что ультразвуковые колебания, генерируемые течью, принимают системой преобразователей, установленных на периферии объекта, усиливают сигналы от них, измеряют отношения принятых сигналов:и по ним определяют координаты течи, сначала определяют местоположение акустического центра объекта, в котором устанавливают преобразователь, а затем измеряют отношение сигналов, принятых от преобразователя из акустического центра и от ближайшего к течи преобразователя, установленного на периферии объекта.

Устройство определения координат течи контролируемого объекта, содержащее канал, включающий два преобразователя, устанавливаемых на

1084

3 одной оси контролируемого объекта, два регулируемых усилителя, комму-, татор, блок измерения отношения сигналов, блок управления коммутатором, блок определения координаты и индикатор координаты, который соеди5 нен с выходом блока определения координаты-, вход последнего соединен с входом блока управления коммутатором и выходом блока измерения отношения сигналов, входы которого соединены с входами коммутатора и выходами соответствующих регулируемых усилителей, управляющие входы которых соединены с выходом коммутатора, а управляющий вход последнего соединен с выходом блока управления коммутатором, снабжено вторым идентичным каналом, преобразователи которого расположены диаметрально по периферии на другой оси контролируемого объекта, генератором шума с преобразователем, который предназначен для установки непосредственно или через волновод в акустическом центре объекта и выход которого подключен к входу одного из регулируемых усилителей обоих каналов, двумя дополнительными коммутаторами и двумя компараторами, причем входы последних соединены с выходами соответствующей

30 пары преобразователей, устанавливаемых на контролируемой поверхности объекта, выходы компараторов соединены с управляющими входами дополнительных коммутаторов, входы которыхЗ5 также соединены с выходами преобразователей, а выходы подключены к входам других регулируемых усилителей соответствующего канала.

На чертеже показана структурная схема устройства для осуществления способа определения координат течи.

Устройство содержит канал (не показан), в который. входят два преобразователя 1 и 2, устанавливаемые на одной оси контролируемого объекта

3, два регулируемых усилителя 4 и 5, коммутатор 6, блок 7 измерения отношения сигналов, блок 8 управления коммутатором 6, блок 9 определения координаты и индикатор 10 координаты, который соединен с выходом блока 9 определения координаты, вход последнего соединен с входом блока 3 управления коммутатором 6 и выходом блока

7 измерения отношения сигналов, вхо- ды которого соединены с входами коммутатора 6 и выходами соответствую637 щих регулируемых усилителей 4 и 5, управляющие входы которых соединены с выходом коммутатора 6, а управляющий вход последнего соединен с выходом блока 8 управления коммутатором

6, при этом в устройство входит второй идентичный канал (не показан), преобразователи 11 и 12 которого расположены диаметрально по периферии на другой оси контролируемого объекта 3, кроме того в устройство входят генератор 13 шума с преобразователем 14, который предназначен для установки непосредственно или через волновод 15 в акустическом центре объекта 3 и выход которого подключен к входу одного из регулируемых усилителей 5, обоих каналов, два дополнительных коммутатора 16 и 17 и два компаратора 18 и 19, входы последних соединены с выходами соответствующей пары преобразователей 1 и 2 или 11 и 12, устанавливаемых на контролируемой поверхности объекта 3, а выходы компараторов 18 и 19 соединены с управлявщими входами дополнительных коммутаторов 16 и 17, входы которых также соединены с выходами преобразователей 1, 2 и 11, 12, а выходы подключены к входам других регулируемых усилителей 4 и 20 соответствующего канала. Генератор 13 шума подключается к преобразователю 14 при необходимости определения местоположения акустического центра объекта 3.

Второй канал, входящий в устрой- . ство, включает в себя два регулируемых усилителя 20 и 21, коммутатор 22, блок 23 измерения отношения сигналов, блок 24 управления коммутатором 22, блок 25 опрвделения координаты, выходом соединенный с индикатором 10, при этом вход блока 25 соединен с входом блока 24 управления коммутатором 22 и выходом блока 23 измерения отношения сигналов, входы которого соединены с входами коммутатора 22 и выходами соответствующих регулируемых усилителей 20 и 21, управляющие входы которых соединены с выходом коммутатора 22, а управляющий вход последнего соединен с выходом блока

24 управления коммутатором 22.

Устройство работает следующим образом.

1084637

Сначала на контролируемом объекте 3 определяют местоположение акустического центра для чего к генератору 13 шума подключают преобразователь 14 и используют его как излучатель. Перемещая преобразователь 14 по контролируемому объекту

3, определяют местоположение акустического центра, как место излучателя, в котором сигналы, доходя 10 до периферийных преобразователей

1,2 и 11,12, имеют одинаковое затухание. В акустическом центре объекта 3 устанавливают преобразователь

14 непосредственно или через волновод 15 с малым затуханием. На периферии объекта 3 устанавливают преобразователи 1,2 и 11,12 на двух взаимно перпендикулярных осях объекта 3 и включают устройство в работу. 20

Акустические (ультразвуковые) колебания, генерируемые течью„ распространяясь в материале объекта 3, приходят на пары периферийных преобразователей 1,2 и 11,12 и преобраэо" д5 ватель 14, которые преобразуют акустические колебания в электрические сигналы. Далее работу устройства рассмотрйм на примере определения абсциссы источника течи. Электричес- З0 кие сигналы от преобразователей 1 и

2 поступают на входы дополнительного коммутатора 16 и компаратора 18 в котором сигналы сравниваются по величине.На вход регулируемого уси35 лителя 4 подключается тот периферийный преобразователь 1 и 2, сигнал на котором больше, т.е. к которому ближе расположена течь. Таким образом, автоматически выбирается полуплос- 40 кость, в которой находится течь. Одновременно на другой регулируемый усилитель 5 подается сигнал от преобразователя 14, который расположен в акустическом центре объекта 3. Усилители 4 и 5 усиливают поступающие сигналы U <(t) и П (1) с одинаковым коэффициентом усиления К(й), который автоматически устанавливается через коммутатор 6 таким, чтобы вы50 полнялось условие

U >(e) K(e) Uî, 0 () ° К() = и„, где U — постоянное значение среднеО выпрямленного напряжения1

U — напряжение, определяющее координату течи.

Коммутатор 6 подключает на управляющие входы усилителей 4 и 5 большее по величине напряжение, определямое блоком 8 управления коммутатором 6, т.е. подключает преобразователь 1 или 2, ближний к течи. В блоке 7 измеряется отношение el принятых сигналов

U — -с 1 е ы.- e

2оС 2 с где - — расстояние между подключенным периферийным преобразователем и акустическим центром (преобразователем, установленным в акустическом центре);

X — координата, отсчитываемая от акустического центра, a(— коэффициент, учитывающий затухание ультразвука в материале объекта.

Блок 9 определения координаты вычисляет координату источника течи по алгоритму о -«„«(e,-г„ "= о, = -а<е,-х>

-которая регистрируется на индикаторе 10.

Аналогичным образом определяется координата источника течи по оси ординат, при этом используется вторая пара периферийных преобразователей 11 и 12 и второй канал устройства совместно с дополнительным коммутатором 17 и компаратором 19.

Введение дополнительного преобразователя, размещаемого в акустическом центре контролируемого объекта, обеспечивает увеличение чувствительности и снижает погрешность определения координат течи, а также позволяет автоматизировать контроль герметичности эксплуатируемых объектов (изделий).

1084637

Составитель А. Черных

Техред, И.Метелева Корректор О. Тигор

Редактор Ю. Середа

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

Заказ 1986/36 .Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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