Устройство для определения момента максимума сигналов акустической эмиссии

 

СОЮЗ СОНЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5l)4 G 01 Ь 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4301066/25-28

1 (22) 26. 08. 87 (46) 30.03.89. Бюл. Р 12 (7 ) Красноярский политехнический институт (72) Л. С. Глинченко и О. Л. Тронин (53) 620.!79.16(088.8) (56) Грешников В. А., Дробот 19. Б.

Акустическая эмиссия. М.: Издательство стандартов, 1976, с. 82-83.

Авторское свидетельство СССР

h> 1223136, кл. G 01 N 29/04, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОМЕНТА МАКСИМУМА СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ (57) Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для неразрушаюцего контроля материалов и изделий с использованием метода акустической эмиссии. Целью изобретения является повышение достоверности определения момента максимума!

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для нераэрушающего контроля материалов и изделий с использованием метода акустической эмиссии (ЛЭ).

Целью изобретения является повышение достоверности определения момента максимума сигналов АЭ путем устранения ложных фиксаций моментов максимума при кратковременных спадах сигнала ниже порогового уровня, воспринимаемых как конец импульса ЛЭ, и снижения погрешности оценки временного положения максимума сигнала., SU,„1469442 А1 сигналов акустической эмиссии (АЭ) путем устранения ложных фиксаций моментов максимума при кратковременных спадах сигнала ниже порогового уровня, воспринимаемых как конец импульса ЛЭ, и снижения погрешности оценки временного положения максимума сигнала. Прыкенение в устройстве пикового детектора, A@i.. второго и третьего регистров памяти и схемы сравнения кодов позволяет за каждый акт АЭ выделять "только один максимум, соответствуюций наивысшему значению сигнала. Использование временного дискриминатора, Формируюцего момент окончания сигнала ЛЭ путем анализа интервала времени между импульсами заполнения и сравнения его с заданным порогом паузы, исключает .реакцию g стройства на кратковременные спады сигнала ниже порогового уровня. 3 ил.

На фиг. 1 представлена структурная р схема устройства; на фиг. 2 — струк- >ф турная схема временного дискримина- а 1 тора; на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство для определения момента максимума сигналов АЭ содержит последовательно соединенные электроакустический преобразователь 1, уси° йв литель 2 и первый пороговыи элемент

3, второй пороговый элемент 4, последовательно соединенные таймер 5 и первый регистр 6 памяти, управляюций вход которого подключен к выходу первого порогового элемента 3, последоз 1469447 вательно соединенные формирователь

7 импульсов и элемент 8 задержки, выход которого подключен к входу

"Сброс" первого регистра 6 памяти, блок 9 регистрации, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя 7 импульсов, последовательно соединенные пиковый детектор 10, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

11 и второй регистр 12 памяти, выход которого подключен к первому входу блока 9 регистрации, схему 13 сравнения кодов, третий регистр 14 памяти, выход которого подключен к второ- 15 му входу блока 9 регистрации, и временной дискриминатор 15, вход котороF0 подключен к выходу второго порогового элемента 4, а выход — к входу формирователя 7 импульсов, выход эле- 2п мента 8 задержки подключен к входам

"Сброс" пикового детектора IO, АЦП

11, второго и третьего регистров 12 и 14 памяти, вход второго порогового элемента 4 подключен к выходу усили- 25 теля 2, второй вход первого порогового элемента 3 - к выходу пикового детектора 10, информационный вход третьего регистра 14 памяти — к выходу первого регистра 6 памяти, входы 30 схемы 13 сравнения кодов подключены к выходам А!01 11 и второго регистра

12 памяти, а ее выход — к входам "Запись" второго и третьего регистров

12 и 14 памяти.

Временной дискриминатор 15 содержит, например, последовательно сое" диненные элемент НЕ 16, вход которого является входом дискриминатора, элемент И 17 и счетчик 18, выход ко- щ торого, являющийся выходом дискриминатора, соединен с вторым входом элемента И 17, а вход предустановки " с входом элемента НЕ 16. На установочные входы счетчика 18 подается код порога паузы, а .на третий вход элемента И 17 — последовательность тактовых импульсов .

Устройство работает следующим образом.

Сигнал АЭ с выхода электроакустического преобразователя I усиливается усилителем 2 (фиг. 2а, напряжение

U<{t); для упроцения показаны только положительные полуволны сигнала) и поступает на второй пороговый элемент

4, в котором вырабатываются прямоугольные импульсы, равные по длитель" ности времени превьпиения положитель ными полуволнами сигнала заданного порогового уровня Ь > д (фнг. 2б).

Первья из этих импульсов запускается временной дискриминатор 15, в котором производится анализ интервалов времени между указанными импульсами (анализ пауз) путем сравнения их с заданным порогом паузы Г „„, равным нескольким периодам частоты заполнения сигнала (фиг. 2в). Временной дискриминатор 15 не реагирует на кратковременные паузы, меньшие в том числе и за счет спадов сигнала ниже порогового уровня при сложном, многоэкстремальном характере его огибающей. Превышение паузой порогового значения iц „ воспринимается как момент окончания импульса

АЭ. При этом по заднему фронту импульса временного дискриминатора 15 формирователь 7 импульсов формирует короткий прямоугoJIbHbBi импульс (фнг. 2г). Сигнал е выхода усилителя 2 также поступает на вход пикового детектора !О и первый вход перво-, го порогового элемента 3.

Выходное напряжение пикового детектора 10 (фиг. 2а, напряжение

U (t) является пороговым для первого порогового элемента 3, и при превыпении выходным сигналом усилителя

2 этого порога на выходе первого порогового элемента 3 формируется импульс, равный по длительности времени превьппения (фиг. 2д). Задний фронт этого импульса с некоторой погрешностью соответствует по времени максимальному значению полуволны сигнала. По этому фронту в регистр 6 папамяти записывается текущий код таймера 5. В последующих полуволнах сигнала, превьппаюцих его предыцущее ! пиковое значение, этот код обновляется. Последним в регистр 6 памяти записывается код, соответствующий моменту максимума сигнала ЛЭ. Однако при большой длительности и слабом затухании сигнала АЭ эа счет уменьшения выходного напряжения пикового детектора 10, вызванного разрядом его запоминаюцего конденсатора, возможны ложные срабатывания первого порогового элемента 3 на полуволнах сигнала, меньших по амплитуде его максимального значения (пунктир на фиг. 2). Это может привести к гру-бой погрешности определения момента максимума сигнала. Для исключения

5 !4 этой и or рше ности АЦП 1 осущес твляется текущее преобразование выходного напряжения пикового детектора 10 в цифровой код и выявление с помощью схемы 13 сравнения кодов и второго регистра 12 памяти максимального значения этого напряжения, которое запи сывается во второй регистр 12 памяти. При каждом превышении кодом АЦП

11 предыдущего содержимого второго регистра 12 памяти в моменты окончания цикла преобразования на выходе схемы 13 сравнения кодов формируется короткий импульс (фиг. 2е), записывающий этот код во второй регистр

12 памяти и переписывающий содержимое первого регистра 6 памяти в третий регистр 14 памяти. Последнее срабатывание схемы 13 сравнения кодов всегда запаздывает относительно момента максимума сигнала на время> не меньшее времени преобразования АЦП

11, при этом в третьем регистре 14 памяти оказывается записанным зарегистрированньи ранее в регистре 6 памяти момент максимума входного сигнала. При спаде выходного напряжения пикового детектора 10 ичпульсы с выхода схемы 13 сравнения кодов прекращаются, и при появлений ложного импульса на выходе первого пороговоrо элемента 3 записанный им в первьпЧ регистр 6 памяти код таймера 5 не переписывается в третий регистр 14 памяти. В результате исключаются грубые погрешности определения момента максимума сигнала.

В момент окончания сигнала АЭ импульсом с выхода формирователя 7 код момента максимума сигнала из третье .го регистра 14 памяти переписывается в блок 9 регистрации. Одновременно в блок 9 регистрации записывается код максимального значения сигнала из второго регистра 12 памяти, что расширяет функциональные возможности устройства.

Далее выходным импульсом формирователя 7 через элемент 8 задержки производится сброс пикового детектора 10, АЦП 11 и регистров 6, 12 и !4 памяти. После этого устройство подготовлено к новому циклу измерений.

Момент окончания сигнала АЭ определяется временным дискриминатором

15, один из вариантов схемы которого представлен на фиг. 3. Счетчик 18, находящийся в нулевом состоянии, пер69447

-5

50 вым импульсом с выхода второго порогового элемента 4 предустанавливается в кодовое состояние Vi . В паузе

n.n между импульсами через элемент И 17 на вычитающий вход счетчика 18 поступают тактовые импульсы частотой г. уменьшающие его код. Если пауза меньше „„= Б„„/Е, то следующим импульсом второго порогового элемента

4 счетчик 18 снова возвращается в кодовое состояние ii и далее процессы повторяются. По окончании сигнала А3, когда пауза становится больше п, код счетчика уменьшается до

) нуля и на его выходе устанавливается нулевой уровень, который через элемент И 17 блокирует дальнейшее поступление на его счетный вход тактовых импульсов. В этом состоянии счетчик 18 остается до прихода следующего импульса ЛЭ.

Предлагаемое устройство не предьявляет жестких требований к быстродействию АЦП 11 и погрешности хранения напряжения пикового детектора 10.

Высокое постоянство выходного напряжения пикового детектора 10 достаточно обеспечить лишь в течение времени преобразования АЦП 1! . За счет уменьшения времени хранения пикового детектора 10 можно повысить его быстродействие путем уменьшения емкости запоминающего конденсатора и тем самым повысить точность слежения за максимальным значением сигнала.

Устройство также не реагирует на кратковременные спады сигнала ниже порогового уровня, обусловленные, сложным характером сигнала. Это исключает грубые погрешности привязки к локальным максимумам сигнала.

Таким образом, устройство позволяет повысить достоверность определения момента максимума сигналов АЭ эа счет уменьшения погрешности оценки его временного положения и регистрации при каждом акте ЛЭ только одного максимума, соответствующего наивысшему значению сигнала.

Формула изобретения

Устройство для определения момента максимума сигналов акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные электроакустический преобразователь, усилитель и первьпЪ пороговый элемент, второй пороговьпЪ

1469447 элемент, последовательно соединенные

I таймер и первый регистр памяти, управляюций вход которого подключен к выходу первого порогового элемента, последовательно соединенные формирователь импульсов и элемент задержки, выход которого подключен к входу

"Сброс" первого регистра памяти, и блок регистрации„ управляющий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыиеиия достоверности определения момента максимума сигналов акустической эмиссии, оно снабжена последовательно соединенными пиковым детектором, аналого-цифровым преобразователем и вторым регистром памяти, вы- ход которого подключен к первому вхо- 2О ду блока регистрации, схемой сравнения кодов, третьим регистром памяти, выход которого подключен к второму входу блока регистрации, и временным дискриминатором, вход которого подключен к выходу второго порогового элемента, а выход — к входу формирователя импульсов, выход элемента задержки подключен к входам "Сброс" пикового детектора, аналого-цифрового преобразователя, второго и третьего регистров памяти, вход второго порогового элемента подключен к выходу усипителя, второй вход первого порогового элемента — к выходу пикового детектора, информационный вход третьего регистра памяти — к выходу первого регистра памяти, входы схемы сравнения кодов подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя и второго регистра памяти, а ее выход к входам "Запись" второго и третьего регистров памяти.

1469447

Составитель В. Белозеров

Редактор И. Рыбченко Техред Л.Сердюкова Корректор И. Демчик

Заказ ) 354!5) Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобратещщм и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Рауаская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101