Устройство для контроля изделий по сигналам акустической эмиссии

 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля качества изделий и предназначено для выявления развивающихся дефектов и определения их координат путем регистрации излучаемых дефектами сигналов акустической эмиссии (АЭ), Целью изобретения является повышение надежности и достоверности результатов контроля за счет устранения ложных срабатываний индикатора при получении. неполной серии импульсов от источника АЭ, Сигналы АЭ, снимаемые с преобразователей, усиливаются усилителями, детектируются детекторами . На выходах последних получаются видеоимпульсы, сдвинутые во времени один относительно другого .на временные интервалы, зависящие от взаимной ориентации источника сигнала АЭ и акустических преобразователей. Эти видеоимпульсы поступают на вход амплитудного селектора, где видеоимпульс, пришедший раньше, запускает селектор и пропускается на его выход, а видеоимпульсы, полученные в других каналах и поступившие на входы селектора позже, пропускаются им только в том случае, если их амплитуда находится в определенной функциональной зависимости от амплитуды первого видеои.мпульса. Это имеет место в том случае, если принимаются сигналы от одного источника .ЛЭ. Видеоимпульсы , соответствующие одному источнику АЭ, с выходов селектора через формирователи поступают в блок фор.мирования строб-импульса и логический блок, вырабатывающий видеои.мпульсы с длительностью , равной времени задержки, между импульсом в каждом канале и импульсом из той же серии, но пришедшим самым последним . Эти видеоимпульсы разной длительности поступают на входы четырех запоминающих преобразователей время-амплитуда, а с их выходов nOvTy4eHHbie напряжения через ключи, управляемые блоко.м формирова ния строб-импульса. - на мостовую схему и двухкоординатный самописец, показы (Л вающий в определенном масштабе координаты источника АЭ. При поступлении на входы блока формирования строб-импульса двух, трех или одного напряжения от формирователей на его выходе управляющего сигнала не будет и ключи будут закрыты, причем закрываются и внутренние дополнительNP ные ключи блока формирования строб-имО5 пульса, предохраняющие от последующих to срабатываний. При поступлении на блок формирования строб-импульса всех четырех со а сигналов от формирователей на -выходе этого б.юка появляется видеоимпульс, равсо ный по длительности времени срабатывания индикатора устройства. После этого блок снова приходит в рабочее состояние. Устранение ложных срабатываний индикатора позволяет повысить надежность и достоверность результатов контроля. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„5U„„1262363 (g1) 4 G О! N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

2,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3864401/25-28 (22) 04.01.85 (46) 07.10.86. Вюл. № 37 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В. Д. Калмыкова (72) В: Н. Максимов и Ю. В. Максимов (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1104414, кл. G 01 N 29/04, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ИЗДЕЛИЙ ПО СИГНАЛАМ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ (57) Изобретение относится к технике неразрушающего контроля качества изделий и предназначено для выявления развивающихся дефектов и определения их координат путем регистрации излучаемых дефектами сигналов акустической эмиссии (A31.

Целью изобретения является повышение надежности и достоверности результатов контроля за счет устранения ложных срабатываний индикатора при получении неполной серии импульсов от источника АЭ. Сигналы АЭ, снимаемые с преобразователей, усиливаются усилителями, детектируются детекторами. На выходах последних получаются видеоимпульсы, сдвинутые во времени один относительно другого на временные интервалы, зависящие от взаимной ориентации источника сигнала АЭ и акустических преобразователей. Эти видеоимпульсы поступают на вход амплитудного селектора, где видеоимпульс, пришедший раньше, запускает селектор и пропускается на его выход, а видеоимпульсы, полученные в других каналах и поступившие на входы селектора позже. пропускаются им только в том случае, если их амплитуда находится в определенной функциональной зависимости от амплитуды первого видеоимпульса.

Это имеет место в том случае, если принимаются сигналы от одного источника АЭ. ВидеоимIIóëüñû, соответствующие одному источнику АЭ, с выходов селектора через формирователи поступают в блок формирования строб-импульса и логический блок, вырабатывающий видеоимпульсы с длительностью, равной времени задержки, между импульсом в каждом канале и импульсом из той же серии, но пришедшим самым последHHM. Эти видеоимпульсы разной длительности поступают на входы четырех запоминающих преобразователей время-амплитуда, а с их выходов полученные напряжения через ключи, управляемые блоком формирова- Я ния строб-импульса, -- на мостовую схему и двухкоординатный самописец, показывающий в определенном масштабе координаты источника АЭ, При поступлении на входы блока формирования строб-импульса двух, трех или одного напряжения от формирователей на его выходе управляющего сигнала не будет и ключи будут закрыты, причем закрываются и внутренние дополнительные ключи блока формирования строб-импульса, предохраняющие от последующих С5 срабатываний. При поступлении на блок (Я формирования строб-импульса всех четырех сигналов от формирователей на выходе этого блока появляется видеоимпульс, равный по длительности времени срабатыва- Cr4 ния индикатора устройства. После этого блок снова приходит в рабочее состояние.

Устранение ложных срабатываний инlHhHToра позволяет повысить надежность и достоверность результатов контроля. 8 ил. ф ! 262363

Выходы детекторов через амплитудный селектор 13 и четыре формирователя 14—

17 соединены с входами логического блока

18 и блока 19 формирования строб-импульса. Четыре выхода логического блока 18 через запоминающие преобразователи 20- 40

23 время-амплитуда, ключи 24 — 27 и блок

28 согласования соединены с двухкоординатным индикатором 29, а выход блока !9 формирования строб-импульса соединен с управляющими входами ключей 24 — 27.

Блок 19 формирования строб-импульса 45 состоит из четырех дополнительных ключей 30 — 33, выходы которых через ждущие мультивибраторы 34 — 37 соединень; с элементом И 38, с элементами ИЛИ 39 — -42, а также через дифференцирующие цепочки

43 — 46 и соединенные последовательно с ними инверторы 47 — 50 с элементом И.1И 51, а его выход соединен с разрядными элементами ждущих мультивибраторов 34 — -37.

Выход элемента И 38 соединен с входом дополнительного ждущего мультивибратора 52, à его выход — с вторыми входами элементов ИЛИ 39 — 42, а так>ке с управляющими входами ключей 24 — 27.

Изобретение относится к техникс неразрушаюшего контроля качества изделий и предназначено для выявления развивающихся дефектов и определения их координат путем регистрации излучаемых дефектами сигналов акустической эмисии (АЭ).

Цель изобретения — повышение надежности и достоверности результатов контроля за счет устранения ложных срабатываний индикатора при получении неполной серии импульсов от источника АЭ.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля изделий по сигналам

АЭ, на фиг. 2 — эпюры напря>кений в различных точках устройства; на фиг. 3 — — участок структурной схемы, включающий логический блок и преобразователи, время-амплитуда; на фиг. 4 — эпюры напряжений в различных точках схемы; на фиг. 5 -- структурная схема логического блока; на фиг. 6-эпюры напряжений логического бока; на фиг. 7 — структурная схема запоминающих преобразователей время-амплитуда; на фиг. 8 — эпюры напряжений в различных точ ка х схем ы.

Устройство для контроля изделий по сигналам акустической эмиссии содержит четыре канала. В первом канале содержатся последовательно соединенные акустический преобразователь 1, усилитель 2 и детектор 3, во втором канале — последовательно соединенные акустический преобразователь 4, усилитель 5 и детектор 6, в третьем канале — последовательно соединенные акустический преобразователь 7, усилитель 8 и детектор 9 и в четвертом канале --- последовательно соединенные акустический преобразователь 10, усилитель 1 и детектор 12.

Зо

Выходы элементов ИЛИ 39 — 42 соединены соответственно с управляющими входами ключей 30 — -33.

Блок 18 (фиг. 5) состоит из четырех

RS-триггеров 53 — 56, выходы которых соединены с входами элемента И 57, а также через дифференцирующие цепочки 58 — 61 с сумматором 62, выход которого через последовательно соединенные пиковый детектор 63, компаратор 64, дифференцирук>щую цепочку 65 и инвертор 66 соединен с одним из входов сумматора 67, выход которого соединен с параллельно соединенными S-входами триперов 53 — 56, а второй вход — — с выходом элемента И 57, Каждый блок 20---23 запоминающего преобразователя время-амплитуда (фиг. 7) состоит из генератора 68 тока, который через нормально закрытый ключ 69 соединен с зарядовым элементом (конденсатором) 70, параллельно которому включен второй нормально закрытый ключ 71, управляющий вход которого через последовательно соединенные инвертор 72, дифференцируюшую цепочку 73, мультивибратор 74 и вторую дифференцирующую цепочку 75 соединен с управляющим входом ключа 69.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы АЭ принимаются разнесенными H укрепленными на поверхности контролируемого изделия акустическими преобразователями 1, 4, 7 и 10. Сигналы. снимаемые с преобразователей, усиливаются усилителями 2, 5, 8 и 11, а затем детектируются детекторами 3, 6, 9 и 12, на выходах которых получаем видеоимпульсы, сдвинутые во времени один относительно другого на временные интервалы, зависящие от взаимной ориентации источника сигнала АЭ и акустических преобразователей

1,4,7и 10.

Эти видеоимпульсы поступают на четыре входа амплитудного селектора 13, где происходит их селектирование по амплитудно-временной зависимости, характерной для сигналов от. какого-либо одного источника АЭ. С выходов амплитудного селектора 13 импульсы проходят через формирователи 14 — 17 и поступают на логический блок 18, вырабатывающий прямоугольные видеоимпульсы с длительностью, равной времени задержки между импульсом в каждом .канале и импульсом, пришедшим от того же источника АЭ последним. Эти видеоимпульсы разной длительности поступают на входы четырех запоминаюших преобразователей

20 — 23 время-амплитуда, вырабатываюших и запоминающих на выходе напряжения, пропорциональные длительности поступающих на входы преобразователей импульсов. Эти напряжения приложены к входам нормально закрытых ключей 24 — 27, которые открываются видеоимпульсом U;, поступающим на управляющие входы ключей 24 — 27 с выхода блока 19 формирования строб1262363

45

55 импульса только в том случае, если на вход блока поступает полная серия сигналов

U — U4 от регистрируемого источника АЭ.

Если какой-либо из сигналов Ui — U или

U, отсутствуют, то видеоимпульс Up не вырабатывается и ключи 24 — 27 не открываются, что предотвращает выработку неправильной информации о координатах источника АЭ.

После открывания ключей 24 — 27 напряжения с преобразователей 20 — 23 (одно из них равно нулю) поступают í" блок 28 согласования, составленный из резисторов, а с его выхода — на двухкоординатный индикатор 29, показывающий в масштабе координаты источника АЭ.

Напряжения Ui — U4 с выходов формирователей 14 — 17 поступают на входы нормально открытых дополнительных ключей 30—

ЗЗ, установленных на входе блоке 19 формирования строб-импульса. Пройдя через ключи, эти напряжения запускают ждущие мультивибраторы 34 — 37, работающие в ждущем режиме. Постоянные времени RCцепей мультивибраторов выбраны такими, чтобы они вырабатывали видеоимпульсы

14 — Ug с длительностями, равными времени прохождения сигналов АЭ от наиболее удаленных участков или равными времени срабатывания остальных блоков устройства. Кроме того, в ждущих мультивибраторах, 34 — 37 предусмотрена возможность их перевода в стабильное состояние до окончания вырабатываемого ими импульса.

Для этого параллельно их накопительным элементам (конденсаторы во времязадающих цепях) подсоединены нормально закрытые разрядные элементы, например полевые транзисторы, открываемые импульсным сигналом U z, Видеоимпульс U6, выработанный раньше, чем импульсы U — U9 в других каналах, поступает на дифференцируюгцую цепочку 43, и сигнал Uio, соответствующий заднему фронту импульса 1), проходит через инвертор 47, поступает на один из входов элемента ИЛИ 51, а с его выхода— на разрядные элементы ждущих мультивибраторов 34 — 37 и переводит их в устойчивое состояние.

При поступлении на входы блока 19 формирования строб-импульса двух, трех или какого-либо одного напряжения U i—

U4 вырабатываются также одно, два или три напряжения Uq — Ug и сигнал Ui на выходе элемента И 38 и не появляется.

Импульсы U6 — Uq поступают также через элементы ИЛИ 39 — 42 на управляющие входы ключей 30 — 33 и закрывают те из них, на которые поступили входные импульсы Ui, 11, Uz или U<. Это предохраняет ждущие мультивибраторы 34 — 37 от последующих срабатываний при наличии нескольких видеоимпульсов в одном канале на входах ключей 30 — 32 или 33. После возвращения в первоначальное состояние одного из мультивибраторов 34 — 37 импульс, получаемый при дифференцировании заднего фронта сигналов (4 — U или U9, переводит остальные мультивибраторы в устойчивое состояние, и блок 19 формирования стробимпульса возвращается снова в устойчивое

C OCTO H H H P..

При поступлении на блок 19 формирования строб-импульса всех четырех сигналов Ui — U4 от одного источника АЭ перекрывающие части импульсов U6 — Ug вызывают появление на выходе элемента

И 38 и сигнала U 11, который запускает дополнительный ждуший мультивибратор

52, работающий в ждущем режиме и вырабатывающий видеоимпульс 14 равный 00 длительности т — времени срабатывания индикатора 29 устройства. Этот видеоимпульс через элементы ИЛИ 39 — 42 закрывает дополнительные ключи 32 и 33 на время т., а также открывает ключи 24- — 27, напряжение с выходом преобразователей времяамплитуда 20 — 23 поступает на блок 28 согласования, а затем на двухкоординатный индикатор 29.

После прекращения импульса U;; ключи 24 — 27 закрываются, а дополнительные ключи 30 — 33 открываются, и блок 19 формирования строб-импульса снова приходит в рабочее состояние. После прихода новой последовательности импульсов Ui — U срабатывает блок 19 формирования строб-импульса, а затем через интервал т возвращается в первоначальное состояние.

На четыре входа логического блока 18 в общем виде поступает последовательность сдвинутых во времени импульсов распределяемых случайным образом по каналам. На выходах блока 18 формируются три видеоим пульса Ui q — U „длительность которых равна временному интервалу между импульсами Ui — U и импульсом Uq, принятым последним. Кроме того, может формироваться короткий импульс U (;, по длительности примерно равный длительности сигнала U . Сигналы 1.0 э — U б поступают на запоминающие время — амплитудные преобразователи 23, 22, 21, 20, вырабатывающие напряжения UI7,— UI9 с амплитудой плоской вершины, пропорциональной величине интервалов т1--г . Амплитуда сигнала

Uzn будет около нуля ввиду малой длительности сигнала Ui;. Время запоминания т выбирают примерно равным длительности видеоимпульса U;, (фиг. 4), после чего происходит сброс напряжений Ui-,— Ui > на ноль.

Импульсы Ui — U (фиг. 5) поступают на R-входы триггеров 53 — 56 и перебрасывают их в единичное состояние. На выходах триггеров формируются сигналы U iз — U iг.

При появлении последнего по времени сигнала U 6 на выходе схемы 57 совпадения вырабатывается сигнал U, который через сумматор поступает на S-входы триггеров

53 — 56 и перебрасывает их в нулевое состояние. Длительность сигнала U)q при этом

1262363

Формула изобретения

S равна сумме времен переключений блоков

34, 44 и 33 и для реальных случаев контроля значительно меньше длительности сигналов Via — U>e. Поэтому наличие сигнала

U 6 не приводит к каким-либо заметным погрешностям при определении координат источников АЭ.

Выработка напряжения 14 происходит только в том случае, когда все четыре триггера 53 — 56 перебрасываются в единичное состояние. Поэтому при приходе только части сигналов U> — U4 напряжение V не вырабатывается и перебрасывания триггеров в нулевое состояние не происходит, что может привести к сбоям в работе всего устройства. Поэтому в блоке 18 предусмотрено дополнительное (через определенный интервал) перебрасывание триггеров в нулевое состояние.

Для этого напряжения Uig — LJ16 дифференцируются и сигналы U» — Uq,:„соответствующие их передним фронтам, через сумматор 62 поступают на вход пикового детектора 63 с временем разряда С равным максимально вероятной величине интервала ть Если за это время не вырабатывается сигнал 14, то напряжение Uqz на входе детектора уменьшается до нуля. Компаратор 64 при этом переходит в нулевое состояние, а на выходе инвертора 66 вырабатывается импульс Uqo, соответствующий заднему фронту сигнала 67, и перебрасывает триггеры 53 — 56 в нулевое состояние.

Напряжения Uia — Vis с выходов триггеров поступают на входы запоминающих преобразователей 20 — 23 время — - аплитуда.

Видеоимпульс 11 з открывает ключ 69, и элемент 70 заряжается до напряжения Vi7, пропорционального длительности ть

После дифференцирования импульса U 3 часть напряжения U>, соответствующая заднему фронту импульса Uia, запускает мультивибратор 74, вырабатывающий видеоимпульс

Uqz длительностью т4, После дифференциро-. вания и инвертирования сигнал U 4, соответствующий заднему фронту импульса Uz, открывает ключ 71 и элемент 70 разряжается через него до нуля.

Таким образом, в предлагаемом устройстве в результате введения четырех ключей и блока формирования строб-импульса устранены ложные срабатывания индикатора при отсутствии сигнала в каком-либо из

45 каналов, а индикация координат источника .

АЭ производится только в том случае, если имеется полная последовательность информативных сигналов, снимаемых со всех каналов.

Устройство для контроля изделий по сигналам акустической эмиссии, содержащее четыре канала из последовательно соединенных акустического преобразователя, усилителя и детектора, амплитудного селектора, входы которого подключены к выходам детекторов, логический блок и четыре формирователя, включенные между выходами амплитудного селектора и входами логического блока, четыре запоминающих преобразователя время-амплитуда, входы которых соединены с выходами логического блока, блок согласования и двухкоординатный индикатор, подключенный к выходам блока согласования, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, оно снабжено четырьмя ключами, установленными соответственно между выходами четырех преобразователей время — амплитуда и входами блока согласования, и блоком формирования стробимпульса, выход которого соединен с управляющими входами четырех ключей, а четыре входа соединены с выходами формирователей, блок формирования строб-импульса выполнен в виде пяти элементов ИЛИ, четырех каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных дополнительного ключа, ждущего мультивибратора, дифференцирующей цепочки и инвертора, выход каждого инвертора соединен с входами первого элемента ИЛИ, а его выход — с входами сброса ждущих мультивибраторов, выходы которых соединены первыми входами остальных элементов ИЛИ, последовательно соединенных элемента И и дополнительного ждущего мультивибратора, выход которого является выходом блока формирования строб-импульса и соединен с вторыми входами остальных элементов ИЛИ, выход каждого из них соединен с управляющим входом дополнительного ключа соответствующего канала, а сигнальный вход является одним из четырех входов блока формирования строб-импульса.

1252363 ф /г 1

V2

//б

//7

U8 ао ——

U1

U2 и

//4

Ub

U7

V8

UV

V/V

011

Уб l262363

Ср//г 8

077 (.оставитель Л. Елкин

Редактор О. Бугир Техред И. Верес Корректор М. 11ожо

Заказ 54! 9140 Тираж 7/8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

113035, Москва, /К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4