Устройство для определения местоположения источника акустической эмиссии

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ, содержащее в каждом канале приема последовательно соединенные акустический преобразователь , усилитель и формирователь интервалов времени, измеритель интервалов времени и вычислительный блок, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, оно снабжено в каждом канале ключом между выходом измерителя временных интервалов и входом вычислительного блока, формирователем импульса окончания сигналов акустической эмиссии и дополнительными последовательно соединенными усилителем и формирователем интервалов времени, акустический преобразователь выполнен совмещенным из приемных преобразователей продольной и поперечной волн, подключенных соответственно к входам усилителей, каждый из формирователей интервалов времени выполнен из последовательно соединенных дифференциального усилителя, вентиля, дифференцирующей цепи и компаратора, второй вход которого связан с выходом вентиля , а выход - с входом измерителя временных интервалов, выход усилителя подключен к первому входу перS вого дифференциального усилителя (Л и второму входу второго дифференциального усилителя, выход дополнительного усилителя подключен к второму входу первого дифференциального усилителя и первому входу второго дифференциального усилителя, вход ю формирователя импульсов окончания о сигналов акустической эмиссии подключен к выходу одного из усилителей, а выход - к входу Сброс измерителя ел временных интервалов и управляющему со входу ключа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (Я)4 6 01 N 29 04

®Ul ."..;, -. », Е г- ъ

:,.. »Д);"Я» ю -1 ) Яф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ;„13

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3756013/25-28 (22) 13.04.84 (46) 30.12.85. Бюл . М - 48 (» ) Украинский заочный политехнический институт им.И.З.Соколова (72) М,А.Серединский (53),620 .179 .16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1019316 в кл ° G 01 N 29/04 в 1980 °

Авторское свидетельство СССР

У 864113, кл. G 01 N 29/04, 1979 (прототип) ° (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ, содержащее в каждом канале приема последовательно соединенные акустический преобразо ватель, усилитель и формирователь интервалов времени, измеритель интервалов времени и вычислительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено в каждом канапе ключом между выходом измерителя временных интервалов и входом вычислительного блока, формирователем импульса окончания сигналов акустической эмиссии и дополнительными последовательно

„„SU„„1201759 A соединенными усилителем и формирователем интервалов времени, акустический преобразователь выполнен совмещенным из приемных преобразователей продольной и поперечной волн, подключенных соответственно к входам усилителей, каждый из формирователей интервалов времени выполнен из после" довательно соединенных дифференциального усилителя, вентиля, дифференцирующей цепи и компаратора, второй вход которого связан с выходом вентиля, а выход - с входом измерителя временных интервалов, выход усилителя подключен к первому входу первого дифференциального усилителя и второму входу второго дифференциального усилителя, выход дополнительного усилителя подключен к второму входу первого дифференциального усилителя и первому входу второго дифференциального усилителя, вход формирователя импульсов окончания си гн алов акустической эмиссии подключен к выходу одного из усилителей, а выход — к входу "Сброс" измерителя временных интервалов и управляющему входу ключа.

1 1

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий с использованием акустической эмиссии (АЭ) и может примейяться для неразрушающего контроля материалов и изделий при их нагружении, а также при контроле технологических процессов для выявления дефектов структуры материалов.

Целью изобретения является повышение точности нахождения места расположения дефектов в изделиях, излучаккцих сигнал акустической эмиссии за счет использования супер позиции волн различных типов.

На чертеже представлено устройство для определения местополо жения источника акустической эмиссии.

Устройство содержит несколько каналов приема. Каждый канал приема содержит акустическтй преобразователь 1 в виде совмещенных приемных преобразователей 2 и 3 продольной и поперечной волн.

В корпусе преобразователя 1 расположены два концентрические кольца: внешнее, выполненное иэ пьезокерамики Х-среза, и внутреннее - из пьезокерамики У-среза, принимающие соответственно продольную и поперечную волну.

Каждый из преобразователей 2 и 3 подключен соответственно к последовательно соединенным усилителю

4 и 5, дифференциальному усилителю

6 и 7, вентилю 8 и 9, дифференцирующей цепи 10 и 11, компаратору

12 и 13 второй вход которого подключен к выходу вентиля 8 и 9, а выход - ко входу измерителя 14 временных интервалов.

Выход усилителя 4 подключен к первому входу дифференциального усилителя 6 и второму входу дифференциального усилителя 7, а выход допол-. нительного усилителя 5 соединен со вторым входом дифференциального усилителя 6 и.первым входом дифференциального усилителя 7. Цепь из дифференциального усилителя 6, вентиля 8 и компаратора 12 представляет собой формирователь интер валов времени, Выход измерителя 14 временных интервалов соединен через ключ 15 с вычислительным блоком 16.

Устройство содержит также формирователь 17 импульса окончания сиг- . налов.акустической эмиссии, вход которого подключен к выходу усили201759 теля 4, а выход - ко входу "Сброс" измерителя 14 временных интервалов и к управляющему входу ключа 15.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал АЭ распространяется в изделии в виде некоторой суперпоэиции волн различных типов. Основными иэ них являются продольные

10 волны, направление распространения которых совпадает с направлением смещения и скоростей частиц среды, и сдвиговые или поперечные волны, смещения частиц в которых перпендикулярны направлению распространения волн, а деформации являются деформациями сдвига. При этом отношение величины скорости продольной волны к величине скорости по20 перечной например в металле сос1 У тавляет величину порядка 1,7-1,8.

Следовательно, время их распространения от источника до приемника сигнала неодинаково. Таким образом, по разности времени прихода этих волн к приемному преобразователю можно судить о расстоянии от источ- . ника до приемника АЗ из соотношения

С» С

1 = -------- i-= -V.

С» С1

30 где 1 - расстояние от источника до" приемника сигналов;

С»,С - скорости распространения соответственно продольной и поперечной волны;

35 .

». - разность времени прихода этих волн к приемному преобразователю.

В ограниченных твердых телах, 40 какими Все гда яВляются конкретные изделия, в продольных волнах существует компонента деформации сдвига и, наоборот, - в сдвиговых волнах существуют продольные дефор4 мациив

Продольная волна сигнала, пришедшая на внешний преобразователь

2, трансформируется в нем в электрический сигнал, который затем

50 усиливается усилителем 4. Достигая внутреннего преобразователя 3, эта волна тоже наводит в нем ЭДС, но по амплитуде значительно меньшей °

Дифференциальные усилители 6 и

55 7 производят вычитание этих сигналов ° Следовательно, момент появ-, ления сигнала и его. длительность на ка оде первого вентиля 8 з 1201

Составитель Л. Кондрыкинская

Техред T.дубинчак Корректор С.Черни

Редактор Н.Горват.Заказ 7998/45 Тираж 896 Подписное

ВНИНПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4 соответствует моменту появления и длительности воздействия продольной волны на электроакустический преобразователь 1, а на катоде второго вентиля 9 сигнал соответствует моменту появления и дительности поперечной волны на этот преобразователь. С катодов вентилей 8 и 9 огибающие сигналов дифференцируются, сравниваются с 1О мгновенным значением амплитуды входного сигнала. Компараторы 12 и 13 формируют передний фронт импульса в момент равенства на их входах мгновенных значений огибающей и ее продифференцированного сигнала.

Передний фронт этих импульсов определяет момент времени прихода сигнала к приемному преобразователю 1.

759 4

Измеритель 14 временных интервалов измеряет длительность имеритель ного импульса, соответствующую разности времени прихода к приемному преобразователю 1 продольной волны относительно поперечной. Приведенный алгоритм измерения временных интервалов осуществляется вычислительным блоком 16..

Формирователь 17 импульса окончания сигналов акустической эмиссии управляет работой измерителя 14 временных интервалов и ключа 15 °

Определение расстояния до истояника по данной расчетной формуле обеспечивает меньшую погрешность измерения, чем определение расстояния до источника по триангуляционным уравнениям в других устройствах.