Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий методом акустической эмиссии и может быть использовано для контроля в машиностроении и других областях промышленности. Цель изобретения - повышение достоверности за счет разноса во времени счетных импульсов в каналах. Принятый сигнал усиливают усилителем 2 и подают на амплитудные дискриминаторы 3, 4 и 5 в каждом канале. Уровни дискриминации позволяют сформировать прямоугольные импульсы, заполняемые счетными импульсами с генераторов 9, 10 и 11. Частоту заполнения подбирают в зависимости от шага уровней дискриминации. Сумма полученных импульсов соответствует энергии сигнала акустической эмиссии и пропорциональна сумме ряда прямоугольников под огибающей этого сигнала. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕО-(ИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 0632 А1 (ВН 4 G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4369159/25-28 (22) 15. 12.87 (46) 30.06.89. Бкл. ((- 24 (72) С.Н.Шрейбер (53) 620. 179. 16 (088.8) (56) Авторское свидетельстьо СССР

Ф 1295334, кл. G 01 N 29/04, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОИ ЭМИССИИ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и иэделий методом акустической эмиссии и может быть использовано для контроля в машиностроении и других областях промышленности. Цель изобретения — повышение достоверности за

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий методом акустической эмиссии и может быть использовано для контроля объектов машиностроения, строительной индустрии и в других областях промышленности.

Цель изобретения — повь шение достоверности измерений за счет разноса во времени счетных импульсов в каналах.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства в трехканальном варианте; на фиг ° 2 — временные диаграммы работы устройства в различных точках схемы; на фиг.3 — график процесса измерения энергии .

Устройство содержит (фиг.1) последовательно соединенные приемный преобразователь 1 и усилитель 2, амплитудные дискриминаторы 3, 4 и 5, счет разноса во времени счетных импульсов в каналах. Принятый сигнал усиливают усилителем 2 и подают на амплитудные дискриминаторы 3, 4 и

5 в каждом канале. Уровни дискриминации позволяют сформировать прямоугольные импульсы, заполняемые счетными импульсами с генераторов 9, 10 и 11. Частоту заполнения подбирают в зависимости от шага уровней дискриминации. Сумма полученных импульсов соответствует энергии сигнала акустической эмиссии и пропорциональна с.мме ряда прямоугольников под огибающей этого сигнала.

3 ил. одновибраторы 6, 7 и 8 с повторным запуском, генераторы 9, 10 и 11 импульсов, элементы И 12, 13 и 14, последовательно соединенные логический элемент ИЛИ 15, счетчик 16 и регистратор 17; входы амплитудных дискриминаторов 3, 4 и 5 объединены и соединены с выходом усилителя, 2, в каждом канале вход одновибратора 6, 7 или 8 соединен с выходом амплитудно-. го дискриминатора 3, 4 или 5, первый вход логического элемента И соединен с прямым выходом одновибратора, второй вход логического элемента И соединен с выходом генератора импульсов, третий вход логического элемента И 13, 14 соединен с инверсным выходом одновибратора 6, 7 соседнего старшего предыдущего канала. Выходы логических элемвнтог, И соединены с соответствующими входами логического элемента ИЛИ.

149063

Устройство работает следующим образом.

Сигналы акустической эмиссии принимаются приемным преобразователем 1 и преобразуются в электрические сигналы. Электрические сигналы усиливаются усилителем 2 и поступают на входы амплитудных дискриминаторов

3, 4 и 5 (см. фиг.2а). Уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов выбираются таким образом, чтобы обеспечить измерение энергии сигналов акустической эмиссии с минимальной погрешностью в пределах требуемо- 15

ro динамического диапазона.На фиг.2а уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов 5, 4, 3 изображены, KBK U < Ug аз Одновибраторы с перезапуском в данном устройстве вы- 2р полняют роль цифровых детекторов.

"Пачка" импульсов, поступающая на вход одновибратора, преобразуется на его выходе в один прямоугольный импульс, длительность которого соот- 25 ветствует длительности "пачки" импульсов, поступившей на вход. Этот происходит благодаря тому, что постоянная времени одновибраторов выбирается несколько большей периода 3р следования импульсов в пачке. При этом осуществляется постоянная подзарядка времязадающей емкости одновибратора и выходной импульс получается сплошным. Такое решение позволило обойтись без аналогового детек35 тирования и фильтрации, которые неизбежно сужают динамический диапазон и полосу пропускания устройства.

Кроме того, решается проблема борьбы с дребезгом, возникающим на фронтах выходных импульсов амплитудных дискриминаторов 3, 4 и 5. Сигналы, формируемые на выходах одновибраторов 6, 7 и 8, изображены на временных диаграммах фиг.2б,в,г.

Логические элементы И 12, 13 и

14 пропускают на выход импульсы генератора 9, 10 и 11 в своем канале в течение интервала времени, когда уровень входного сигнала превышает 5р уровень дискриминации амплитудного дискриминатора своего канала, но не превышает уровня дискриминации соседнего старшего канала ° Сигналы, формируемые на выходах логических 55 элементов И 14, 13 и 12, изображены на временных диаграммах фиг.2д, е, ж. Далее счетные импульсы со всех каналов прсходят через логический

4 элемент ИЛИ 15 и суммируются в счетчике 16. Регистратор 17 фиксирует через установленные промежутки времени накопленную сумму. Частоты настройки генераторов импульсов определяются в соответствии с выражением

2. Z

U; + U-„„ г - с-- — — —

1 2 где U, — уровень дискриминации амплитудного дискриминатора i-ro канала;

U;+ — уровень дискриминации амплитудного дискриминатора соседнего старшего канала;

С вЂ” константа, определяющая масштаб преобразования.

Процесс измерения энергии заключается в следующем (фиг.3).

В устройстве осуществляется определение площади под условной кривой, соотвфтствующей квадрату огибающей входного сигнала. На фиг.3 обозначены:

U „ — сигнал на входе амплитудных дискриминаторов;

U — условная огибающая входного сигнала;

U — квадрат условной огибаю3 о щей входного сигнала;

U — U — уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов;

Ф

U< - условный уровень дискриминации, выбранный для расчета частоты генератора импульсов старшего канала;

t — t g — моменты времени, соответствующие пересечению входным сигналом уровней дискриминации.

Площадь под кривой U, пропорцио нальная энергии входного сигнала, определяется в предлегаемом устройстве, как сумма площадей прямоугольников А, В, С, Д, Е. Площадь каждого из них равна

U, +Ц, где f = С вЂ” — — — — частота ге2 нератора импульсов i-ro канала; (t,„ — t;) — интервал вре= мени, в течение которого импульсы генератора i-го канала пропускают на вход схемы суммирования °

14906

15

В любой момент времени счетные импульсы поступают на логический элемент ИЛИ только по одному каналу.

Это полностью исключает воэможность

"накладок", позволяет повысить частоту заполнения, увеличить число уровней дискриминации. Введение в каждом канале перестраиваемого генератора импульсов позволяет устанавливать любые значения уровней дискриминации. Положительным эффектом можно считать и упрощение схемы устройства по сравнению с прототипом, что привело к снижению потребляемой мощности, уменьшению габаритов. формула изобретения

Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии, содержащее последовательно соединен32 6 ные приемный преобразователь и усилитель, последовательно соединенные элемент ИЛИ, счетчик и регистратор, и каналов, включенных параллельно между выходом усилителя и входами элемента ИЛИ, каждый из которых содержит амплитудный дискриминатор и элемент И, вход и выход которых являются соответственно входом и выходом канала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности, каждый из каналов выполнен с генератором импульсов,подключенным к первоь входу элемента И, и с одновибратором с повторым запуском, включенным между выходом амплитудного дискриминатора и вторым входом элемента И, третий вход которого соединен с инверсным выходом одновибратора предыдущего канала.

Ю1 и, Ит а и" ю и, и

Составитель Л. Кондрыкинская

Редактор М.Андрушенко Техред M. Ходанич Корректор М.Максимишинец

Заказ 3750/53 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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