Многоканальное цифровое устройство для акустико- эмиссионного контроля

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю акустико-эмиссионным методом и может быть использовано для контроля развивающихся дефектов и определения их координат в материале конструкции. Целью изобретения является повьщ1ение надежности контроля за счет расширения динамического диапазона регистрации акустической змиссии (АЭ) по амплитуде и активности, а также более точного определения местоположения источника АЭ. Устройство позволяет реализовать независимое от записи чтение данных из запоминающего блока 10; реализовать принцип регистрации времени выборок , зкономящих объем памяти запоминающего блока 10, что дает возможность регистрировать сигналы АЭ с большей активностью и в большем динамическом диапазоне; улучшить регистрацию фронта импульса АЭ, что позволяет более точно определять местоположение источников АЭ. 3 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51)4 G 01 N 29 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3959537/25-28 (22) 02.10.85 (46) 15.03.88. Бюл. Ф 10 (72) М.И,Ефремов, С.А.Манжай, С.А.Тарараксин, В,И.Чернов, В.В.Шемякин и Г.В.Яковлев (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 989459, кл. G Ol N 29/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 11155668, кл. G 01 N 29/04, 1983. (54) МНОГОКАНАЛЪНОЕ ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю акустико-эмиссионным методом и может быть использовано для контроля развивающихся дефектов и определения их координат в материале конструкции. Целью изобретения является повышение надежности контроля эа счет расширения динамического диапазона регистрации акустической эмиссии (АЭ) по амплитуде и активности, а также более точного определения местоположения источника

АЭ. Устройство позволяет реализовать независимое от записи чтение данных из запоминающего блока 10; реализовать принцип регистрации времени выборок, экономящих объем памяти запоминающего блока 10, что дает воэможность регистрировать сигналы АЭ с большей активностью и в большем динамическом диапазоне; улучшить регистрацию фронта импульса АЭ, что позволяет более точно определять местоположение источников АЭ. 3 ил.

1329369

Изобретение относится к неразрушающему контролю акустико-эмиссионным методом и может быть использовано для контроля развивающихся дефек5 тов и определения их координат в материале конструкции.

Целью изобретения является повышение надежности контроля эа счет расширения динамического диапазона регистрации акустической эмиссии (АЭ) по амплитуде и активности, а также более точного определения местоположения источника АЭ.

На фиг,l приведена структурная 15 схема многоканального цифрового устройства для акустико-эмисаионного контроля; на фиг,2 — фрагмент сигнала АЭ; на фиг.3 — временные диаграммы работы первого дешифратора.

Многоканальное цифровое устройство содержит электронно-вычислительную машину (ЭВМ) 1, счетчик 2 времени, генератор 3 импульсов и не менее двух каналов 4 приема, каждый иэ 25 которых содержит соединенные последовательно преобразователь 5, усилитель 6 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, регистр 8 задержки, первую схему 9 сравнения, первый эа- 30 поминающий блок (ЗБ) 10, информационный вход 1! которого соединен с выходом АЦП 7, с входом регистра 8 задержки и с входом Y схемы 9 сравнения, регистр 12 максимальных эначений, вторую схему 13 сравнения. Вход регистра 12 максимальных значений, вход Y второй схемы 13 сравнения и вход Х первой схемы 9 сравнения сое- ю динены с выходом регистра 8 задержки, 40 вход Х второй схемы 13 сравнения соединен с выходом регистра 12 максимальных значений, Устройство также содержит блок 14 модификации кодов, 4 выход которого соединен с входом 15 схемы синхронизации регистра 12 максимальных эначений, регистр 16 хра нения адреса, первый счетчик 17 адреса, информационный вход которого соединен с выходом регистра 16 хране. ния адреса, выход первого счетчика

17 адреса соединен с входом регистра

16 хранения адреса, выход первого ЗБ

10 соединен с информационным входом

18 ЭВМ 1, Кроме этого устройство содержит распределитель 19 импульсов, вход которого соединен с выходом генератора 3 импульсов, а выход 20 распределитепя 19 импульсов соединен со счетным входом счетчика 2 времени, первый мультиплексор 21 второй и третий счетчики 22, 23 адреса, третью схему 24 сравнения, первую схему ИЛИ

25, второй ЗБ 26, первую схему 27 синхронизации, причем выход второго счетчика 22 адреса соединен с входом

28 первого мультиплексора 2! и с входом Х третьей схемы 24 сравнения, выход третьего счетчика 23 адреса соединен с входом 29 первого мультиплексора 21 и с входом Y третьей схемы 24 сравнения, выход первой схемы

ИЛИ 25 соединен с входом записи ЗБ

26 и со счетным входом второго счетчика 22 адреса, выход первого мультиплексора 21 соединен с адресным входом второго ЗБ 26, выход которого соединен с информационным входом 30

ЭВМ 1, выход 31 запроса на чтение

ЗВМ 1 соединен с входом 32 первой схемы 27 синхронизации, выходы 33, 34 распределителя 19 импульсов соединеHbl соответственно с входами 35, 36 первой схемы 27 синхронизации, выход 37 первой схемы 27 синхронизации соединен с входом разрешения чтения второго ЗБ 26, выход 38 схемы 27 синхронизации соединен с входом управлсния первого мультиплексора 2! и со счетным входом третьего счетчика

23 адреса, выход схемы 24 сравнения соединен с входом запроса на обслуживание ЗВМ 1 ° В каждый канал 4 приема введены счетчики 39 экстремальпых значений, первый и второй дешифраторы 40, 41,счетчик 42 адреса, второй мультиплексор 43, вторая схема

44 синхронизации, регистр 45 меток времени, Выходы первой и вторей схем

9, 13 сравнения соединены соответственно с входами 46, 47 дешифратора

40, выход 48 первого дешифратора 40 соединен с информационным входом второго ЗБ 26, с входом схемы ИЛИ 25 и с входом управления регистра 45 меток времени, выход 49 первого дешифратора 40 соединен с входом записи первого счетчика 17 адреса, выход 50 первого дешифратора 40 соединен со счетным входом счетчика 39 экстремальных значений, выход 51 первого дешифратора 40 соединен с входом 52 синхронизации и регистра 12 максимальных значений, с входом блока 14 модификации кодов и с входом установки счетчика 39 экстремальных значений, выход которого соединен с вхо1329369 дом второго дешифратора 41, выход 53 второго дешифратора 41 соединен с входом синхронизации регистра 16 хранения адреса и с информационным вхо5 дом первого ЗБ IO выход 54 второго дешифратора 41 соединен с входом 55 первого дешифратора 40, выход 56 запроса на чтение ЭВМ I соединен с. входом 57 второй схемы 44 синхронизации, выход 20 распределителя 19 импульсов соединен с входом разрешения записи первого ЗБ 10 и со счетным входом первого счетчика 17 адреса, выход 33 распределителя 19 импульсов соединен с входом 58 второй схемы 44 синхронизации и с входом синхронизации регистра 8 задержки, выход 34 распредепителя 19 импульсов э соединен с входом 59 второй схемы 20

44 синхронизации и с вторым входом

60 АЦП 6, выход 61 АЦП 7 соединен с входом синхронизации регистра 45 меток времени, выход которого соединен с информационным входом второго ЗБ 25

26, вход управления первого ЗБ 10 соединен с выходом 62 второй схемы

44 синхронизации, выход 63 второй схемы 44 синхронизации соединен с входом управления второго мультиплек- 30 сора 43 и со счетным входом четнг-ртого счетчика 42 адреса, выход которого соединен с входом 64 второго мультиплексора 43, к входу 65 второго мультиплексора 43 подсоединен выход счетчика 17 адреса, выход второго мультиплексора 43 соединен с адресным входом первого ЗБ 10 вход регистра 45 меток времени соединен с выходом счетчика 2 времени. 40

Первый дешифратор 40 содержит первую, вторую и третью схемы И 66, 67, 68, вторую схему ИЛИ 69 и первый инвертор 70. Первый вход 46 второй схемы И 67 соединен с первым входом вто- 45 рой схемы ИЛИ 69, а также с входом первого инвертора 70 и с выходом первой схемы 9 сравнения. Второй вход

47 второй схемы И 67 соединен с выходом второй схемы 13 сравнения. Пер- 50 вый вход первой схемы И 66 соединен с первым входом третьей схемы И 68 и первым входом 55 второй схемы ИЛИ

69, а также с выходом 54 второго дешифратора 41, Выход 48 первой схемы

И 66 соединен с входом управления регистра 45 меток времени. Выход первого инвертора 70 соединен с вторым входом третьей схем| И 68. Выход 51 второй схемы И 67 соединен с вторым входом первой схемы И 66 и с входом

55 синхронизации регистра 12 максимальных значений, l Mõîä 50 второй схемы 1ПИ 69 соединен со счетным входом счетчика 39 экстремальных значений.

Первая схема 27 синхронизации содержит первый, второй и третий триггеры 71,72,73, четвертую схему И 74 и второй инвертор 75, вход 36 которого соединен с первым входом четвертой схемы И 74 и с вторым входом 60

АЦП 7, выход четвертой схемы И 74 соединен с входом R третьего триггера 73. Вход 32 первого триггера 71 н вход П третьего триггера 73 соединены с выходом 31 запроса на чтение

ЭВМ 1 и с вторым вхо гом четвертой схемы И 74. Вход Б перно о триггера

71 соединен с первым выходом второго триггера 72 и с входом С третьего триггера 73. Выход первого триггера

71 соединен с. входом D второго триггера 72, выход инвертора 74 соединен с входом R третьего триггера 73.Вход

35 С второго триггера 72 соединен с выходом 33 распределителя 19 импульсов Второй вь ход 38 второго триггера 72 саединен го счетным входом тветьего счетчика 23 адреса. Выход

37 трг тьего триггера 73 соединен с нхо,,ом разрешения чтения второго ЗБ

? . Вторая схема 44 синхронизации идентична первой схеме 27 синхронизации. Выходы 62,63 второй схемы

44 синхронизации соответствуют выходам 37, 38 первой схемы 27 синхронизации, а входы 57, 58, 59 — входам

32, 35, 36.

Многоканальное цифровое устройство для акустико-эмиссионного контроля работает следующим образом, Для организации режима одновременной записи и чтения информации о сигнале АЭ работа блоков синхронизируется стробами с выходов 20, 33, 34 распределителя 19 жчпульсов.

Сигналы акустической эмиссии в каждом из каналов 4 приема принимаются акустическим преобразователем

5, усиливаются усилителем 6 в заданной полосе частот и поступают на вход АЦП 7. 3а время строба на выходе 34 распределителя 19 импульсов

АЦП 7 вырабатывается код выборки, 13293 соответствующий амплитуде сигнала АЭ.

Код выборки по переднему фронту строба на выходе 20 распределителя 19 импульсов записывается в первый ЗБ 10

5 по адресу, определяемому кодом на выходе счетчика 17 адреса. По заднему фронту того же импульса значение кода на выходе счетчика 17 адреса увеличится на единицу и будет соот- 10 ветствовать адресу для записи следующей выборки сигнала АЭ. По стробу, приходящему на вход синхронизации регистра 8 задержки с выхода 33 распределителя 19 импульсов, значение выборки сигнала АЭ записывается в регистр S задержки. Выход первой схемы 9 сравнения принимает. значение логической "1" в том случае, если значение выборки сигнала АЭ меньше 20 предыдущего. Такая логика работы позволяет выделять при регистрации сигнала АЭ ниспадающую часть каждой полуволны.

На отдельных участках фронта сигнала АЭ может иметь место уменьшение амплитуд полуволн сигнала АЭ, обуслонленное интерференцией отраженных волн, волн различных мод и т.п., устройство регистрирует полностью фронт сложного сигнала АЭ.

Это позволяет улучшить временную привязку к фронтам сигналов при определении разности времени прихода сигнала АЭ по разным каналам приема.

Так, в частности, исключается ошибка при привязке к фронту сигнала АЭ по максимальной амплитуде. Это достигается эа счет введения первого и второго дешифратора 40, 41 и счетчика 39 экстремальных значений. Значение кода выборки, записанного в регистре 12 максимальных значений, является порогом, при превышении которого абсолютной величиной эйачения кода текущей выборки начинается регистрация акта АЭ.

При этом вторая схема 13 сравнения вырабатывает команду для перного дешифратора 40, по которой при при50 ходе импульса с выхода схемы 9 сравнения строб на выходе 51 первого дешифратора 40 устанавливает выход счетчика 39 экстремумов и "0", записывает максимальное значение полуволны сигнала АЭ в регистр 12 максималь55 ных значений ° Второй дешифратор 41 вырабатывает логический "0 по вы69 6 ходу 54, который служит командой разрешения начала сче та экстремальных значений полуволн сигнала АЭ. При регистрации экстремума N-й полуволны (в данном случае N=5) дешифратор

41 вырабатывает сигнал на ныходе 53, по которому н регистр 16 хранения адреса записывается адрес, соответствующий этому экстремуму, а в младший разряд информационного слова первого

ЗБ 10 записывается единица, показывающая окончание записи данных об акте АЭ. При регистрации N+I-é полуволны второй дешифратор 41 по выходу

54 нырабатывает команду для первого дешифратора 40 на окончание счета экстремальных значений полунолн сигнала АЭ. Такой принцип поэнбляет избежать ошибок при регистрации фронта и пульса АЭ, имеющего неравномерное нарастание экстремумов полуволн сигнала АЭ. При регистрации следующих экстремумов полунолн первый дешифратор 40 вырабатывает импульсы на выходе 49, по которым адрес N-й экстремальной амплитуды с выхода регистра

16 хранения адреса переписывается на выход счетчика 17 адреса. Тем самым в первом ЗБ 1О хранится только информативная часть каждого импульса

АЭ С течением времени код, хранящийся в регистре 12 максимальных значений, под управлением блока 14 модификации кодов уменьшается по закону, близкому к закону затухания акустических волн.

При смене знака амплитуды сигнала

А3 АЦП 7 на ныходе 61 вырабатывает импульс, по которому текущее время записывается в регистр 45 метэк времени (н качестве регистра меток времени используется микросхема с тремя состояниями на входе), Первый дешифратор 40 вырабатывает на выходе 48 импульсы, по которым выход регистра

45 меток времени переходит в активное состояние, и время соответствующее началу регистрации очередного импульса, АЭ записывается во второй

ЗБ 26 по адресу, определяемому счетчиком 22 адреса. Информационное слово ЗБ 26 также содержит данные о номере канала. По заднему фронту импульса на выходе первой схемы ИЛИ 25 значение выходного кода счетчика 22 адреса увеличивается на единицу. Таким образом предлагаемое устройство 7 13293 фиксирует только момент начала ре" гистрации импульса АЭ, что приводит к значительной зконрмии объема памяти ЗБ.

Первая схема 27 синхронизации и распределитель 19 импульсов синхронизируют работу ЭВМ 1 и операции чтения и записи. Третья схема 24 сравнения вырабатывает сигнал запроса па обслуживание ЭВМ 1, если значение выходного кода второro счетчика 22 ад-реса больше значения выходного кода третьего счетчика 23 адреса. При наличии запроса на обслуживание ЭВМ 1 вырабатывает на выходе 31 команду ввода данных второго ЗБ 26, при наличии которой первая схема 27 синхронизации вырабатывает сигналы управления для первого мультиплексора 21 20 на соединение адресного входа второго ЗБ 26 с выходом третьего счетчика

23 адреса на запись информации по этому адресу в буферные регистры второго ЗБ 26. По заднему фронту импуль- 2s са на выходе 38 схемы 27 синхронизации значение выходного кода третьего счетчика 23 адреса увеличивается на единицу. ЭВМ 1 считывает данные о времени начала регистрации импульса 30

АЭ и номере соответствующего канала

4 приема. По этому номеру ЭВМ 1 посылает команду на вторую схему 44 rèt!" хрониэации указанного канала и начинает считывание данных об амплитуде сигнала АЭ из первого ЗБ 1О канала

4 приема. Зная период импульсов генератора 3 импульсов, ЭВМ 1 может сопоставить номер выборки амплитуды сигнала АЭ с реальным временем. По признаку окончания данных об импульсе АЭ, зашифрованному в младшем разряде информационного слова первого

ЗБ 10, ЭВМ 1 вырабатывает на выходе

3! команду ввода данных из второго

ЗБ 26. Ввод данных в ЭВМ 1 происхо; дит до момента окончания сигнала запроса на обслуживание.

Таким образом данное устройство позволяет повысить надежность контроля за счет введения блоков и свя50 зей, позволяющих реализовать независимое от записи чтение данных из ЗБ, при этом исключено мертвое время, необходимое для считывания информации из ЗБ; реализовать принцип регистрации времени выборок, экономящих объем памяти ЗБ, что дает возможность регистрировать сигналы АЭ

69 8 с большей активностью и в большем динамическом диапазоне; улучшить регистрацию фронта импульса АЭ, что позвопяет более точно определять местоположение источников АЭ.

Форм улаизобретения

Многоканальное цифровое устройство для акустико-эмиссионного контроля, содержащее электронно-вычислительную машину, счетчик времени, генератор импульсов и не менее двух ка-! (hë >R приема, каждый из которых солержит соединенные последовательно преобразователь, усилитель и аналого-цифровой преобразователь, регистр эап. ржки, первую схему сравнения, первый запо. 1иизющий блок, информационный вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобраэователя, с входом регистра задержки и с входом Y первой схемы сравнения, регистр максимальных значений, втор то схему сравнения, вход регистра максимальных значений, вход У второй схемы сравнения и вход Х первой .хе лt сравнения соединены с выходом р. .гис.тра эадержки, вход Х второй cxe

1 модификации кодов, выход блока модиф|пса,ии ко l0Il соелинеи с первым входс.. иихронизации регистра максимальиьг» значений, регистр хранения адреса, первый счетчик адреса, информационный вход которого соединен с выходом регистра хранения адреса, выход первого счетчика адреса соединен е входом регистра хранения адреса, выход первого запоминающего блока соединен с первым информационным входом электронно-вычислительной машинь1,отличающее с ятем, что, с целью повьш|ения надежности контроля, в него введены распределитель импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а первый выход соединен со счетным входом счетчика времени, первый мультиплексор, второй и третий счетчики адреса, третья схема сравнения, первая схема ИЛИ, второй запоминающий блок, первая схема синхронизации, причем выход второго счетчика адреса соединен с первым входом первого мультиплексора и с входом Х третьей схемы сравнения, выход третьего счет1329369 чика адреса соединен с вторым входом первого мультиплексора и с входом Y третьей схемы сравнения, выход первой схемы ИЛИ соединен с входом

5 записи второго запоминающего блока и со счетным входом второго счетчика адреса, выход первого мультиплексора соединен с адресным входом второго запоминающего блока, выход вто- !0 рого запоминающего блока соединен с вторым информационным входом электронно-вычислительной машины, первый выход запроса на чтение электронно-вычислительной машины соединен с 15 первым входом первой схемы синхронизации, второй и третий выходы распределителя импульсов соединены с вторым и третьим входами первой схемы синхронизации, первый выход первой 20 схемы синхронизации соединен с входом разрешения чтения второго запоминающего блока, а второй выход соединен с входом управления первого мультиплексора и со счетным входом 25 третьего счетчика адреса, выход третьей схемы сравнения соединен с входом запроса на обслуживание электронно-вычислительной машины, в каждый канал приема введены счетчик экс- 30 тремальных значений, первый и второй дешифраторы, четвертый счетчик адреса, второй мультиплексор, вторая схема синхронизации, регистр меток времени, причем выходы первой и второй схем сравнения соединены соответственно с первым и вторым входами первого дешифратора, первый выход первого дешифратора соединен с информационным входом второго запоминающего 40 блока, с первым входом первой схемы ИЛИ и свходом управления регистра меток времени, второй выход первого дешифратора соединен с входом записи первого счетчика адреса, третий выход первого дешифратора соединен со счетным входом счетчика экстремальных значений, а четвертый выход соединен с вторым входом синхронизации регистра максимальных значений, с входом блока модификации кодов и с входом установки счетчика экстремальных значений, выход которого соединен с входом второго дешифратора, первый выход второго дешифратора соединен с входом синхронизации регистра хранения адреса и с информационным входом первого запоминающего блока, второй выход второго дешифратора соединен с третьим входом первого дешифратора, второй выход запроса на чтение электронно-вычислительной машины соединен с первым входом второй схемы синхронизации, первый выход распределителя импульсов соединен с входом pasрешения записи первого запоминающего блока и со счетным входом первого счетчика адреса, второй выход распределителя импульсов соединен с вторым входом второй схемы синхронизации и с входом синхронизации регистра задержки,третий выход распределителя импульсов соединен с третьим входом второй схемы синхронизации и с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, второй выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом синхронизации регистра меток времени, выход которого соединен с информационным входом второго запоминающего блока, вход управления первого запоминающего блока соединен с первым выходом второй схемы синхронизации, второй выход второй схемы синхронизации соединен с входом управления второго мультиплексора и со счетным входом четвертого счетчика адреса, выход которого соединен с первым входом второго мультиплексора, ко второму входу которого подсоединен выход первого счетчика адреса, выход второго мультиплексора соединен с адресным входом первого запоминающего блока, вход регистра меток времени соединен с выходом счетчика времени.

) 329369

1329369

Составитель К,Хилков

Редактор С.Кулакова Техред М.Ходанич Корректор А..Обручар

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1200

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4