Многоканальное устройство регистрации пиков акустико- эмиссионных сигналов

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано для контроля развиваклцихся дефектов и регистрации пиков акустико-эмиссиоиных сигналов. Цель изобретения - повьипение точнои расширр)П1е динаьмчсского диапазона регис рации сигналов акустической эмиссии за счет временной привязки к фронтам сигнала, соответствутащ 1м разным типам волн„ В устройстве осу1дествляется измерение амплитуды и времени прихода сиг.иалов акустической эмиссии, соответствующих разным типам вопн, и вывод полуенной информации через буферные блоки памяти на регистратор по сигналам готовности , вырабатываемым в каждом из каналов. Временная привязка к фронтам .всрх зарегистрированных типов вопн, отоудрстпляемых по амплитудному признаку, с учетом избыточности полуюнно информлции для определетсия коорд|| 1а р-тппявакндргося дефекта приводит к поп1-т;п 1ию точности и pacntupe- Ш1Ю динn п ecкoгo диапазона регист- pnipiH сигн.-uioB акустимпской эмиссии. 3 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

GOLDA ËÈÑÒÈ×ÅÑÊÈÕ

РЕСПУБЛИК

092 (!11 (51)5 С 01 N 29 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,I

t I

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ нения амплитудного дискриминатора; на фиг. 3 — пример выполнения формирователя импульсон записи.

Многоканальное устройство региствюай рации пиков акустико-эмиссионных сиг" налон содержит несколько измерительных каналов, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные преобразователь 1, усилитель 2 и детектор 3 огибающей и последовательно,)ь» соединенные источник 4 постоянного ф. напряжения и компаратор 5, последовательно соединенные амплитудный дискриминатор 6, парный однонибратор

7 и счетчик 8 адреса, последовательно соединенные второй одновибратор

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ и ОТКРЫТИЯМ

ПРИ rHHT СССР (46) 15.11.90. Бюл. 1! 42 (21) 4252730/25-28 (22) 01.06.87 (72) М.И. Ефремов, А,M. Косарев, С.А. Манжай, С.A. Тарараксин, В.И. Чернов и Г.В. Яковлев (53) 620.179,16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 968744, кл. G О! N 29/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

В 634 196, кл . Г, 01 N 29/04., 1978, 1 (54) М11ОГОКАНАЛ1НОЕ УСТРОЙСТВО РЕГИСТРАЦИИ ПИКОВ АКУСТИКО-ЭМИССИОННО

СИГ HAJIOB (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано для контроля развивающихся де ектон и регистрации пиков акустико-эмиссионных сигналов.

Цель иэобретения — поньппение точно "и и расширение динамического диаИзобретение относится к нераэрушающему контролю материалов и может быть использовано для контроля раэвивакнцихся д 4ектон и регистрации пиков акустико-эмиссионных (АЭ) сигналов.

Цель изобретения - повеление точности и расширение динамического диапазона регистрации сигналов акустической эмиссии эа счет привязки .; фронтам сигнала, соответствующим разным типам волн.

На фиг. 1 изображена структурная схема многоканального устройства регистрации пиков акустико-эмиссионных сигналсв; на фиг. 2 — пример выполназона регис "рации сигналов акустической эмиссии эа счет временной прюг вязки к фронтам сигнала, соответстнутощим разным типам волн. В устроЯстве осуществляется измерение амплитуды и времени прихода сигналов акустической эмиссии, соответствукщих разным типам волн, и вывод полувоенной информации через буферные блоки памяти на регистратор по сигналам готовности, нырабать ваемым в каждом иэ каналов. Временная привязка к фронтам .всех зарегистрированных типов волн, отождеp.тнляемых по амплитудному признаку, с учетом избыточности полученной информац|ш для определения координа- разнинающегося дефекта приводит к чолыя:ению точности и распщрению дина п1ч ес ког о диапазона регистрации сигп;шон акустической эмиссии. С

3 ил.

Ф

3 1 "> 11 71

9 и триггер 10 з(«г;роса, и,i 1«1( всех к,«нв™Г>н <1>ормировател«> 11, («3ул»сов запн н, мультиплексор 1? адрес.,, счетчик ; 3 каналов, последова f eëüío соединенньн. аналоговый коммутат< р

14, аналого-Iqt<1>porroA преобразователь (AIgI) 15 и первь«й блок 16 памяти, последовательно соединенн, е»(3дса«>«««И(>. генератор 17, счетчик 18 вре? ен«> и второй блок 19 памяти, и ре« ?(с. < ратор

20, выход 7«етекто>>а 3 соединен с входом Brtf«JIIITудного дискриминатора

6 и с вторым входом ка?л«арат(,1>3 выход которого соединен с t«xoj< t и. орого одновибр;>тора 9, нь«хо:< ",>игг. >а

10 запроса сг;единен с вход >!;: !

c..>. амплитудного дискри?(«««втор» . «Хo!3, сброса 1риггера 10 запр:.(«n »,, t >tort с входами сброса с,етчика 8 .;,р:=r«, амплитудного дискриминатора и !Ieт"ктора 3, 1>ьг:од счетчи <а 13 3з««аг«о(3 подключе r к вход;«м аналогов г» к<>ммутатора 14, формпрова > е((я 11 . (<Зульсов записи и к входам управдел««.I

"> "> мультиплексора 12 адреса, и р ..гистратора 20, информационные входы аналогово"о ком«яутато?>а 14 подклкг«е ы к выходам детекторов .5 каждого ка.кала, перв;я группа, ходов < ><>р я.ров; -- Зг« теля 11 импульсов записи п<>дк<««о«3«;a соответственна к вь«хо> ам ам" «> г;дНЫХ pHC Kprtt>(>I HAT OI> O B 6 Ка>;! ОГО «(а»а.(r ."< . выход формироват ня, 1 им>1. RI.(!св записи соединен с текстовыми ьходамя ( первого l6 и ?«торого 19 бло>..ои помят информационные вход. ?«уды>ч «0<(.<>ра

12 адреса сое(«,,««(3««ь«с OT .F. t 1 .«;«н<-, С ВЫХОДаЬГИ C r .ТЧ« РР« . л>>ll< ГО канала, выход мультиплексо„а " -. «> е-,1г« са соединен с .:дресньпл .:Хода>".. вого 16 и второго 19 бло ((;t> r<;«.,<«. и, ВыхОД зада«<3>>«с го гc.trcl>tl f op ., 1 . ««Од клк>че?«к «3хо «у, ".-тчика «3 ? 1t.-< «о» и к такто-::е> у:.-..од>(»>Ц?(1 >, ".,г;г «ь«

>б первого 16 и г« top(>r . 19 бл 3;03 «аЙяти подкп(Г<>е пз с со"в >тст>3с .:.,; пер

ВОМу И ВтОр(Гу (I«ljn" ".ацн(> «>ГЬ« (<. .>? а«> регистр о<торе 2(1, (-.1:-од:, т-.,ч;;,> н 10 запроса;:а .-<гго *;ër .>I;> по

-,Г соответ(. " . ч > к (Г ь- < »>!I -;, входам р =г.;- р",т "1 я 20 и .: Г«;>г>«.; °

УПРаВЛЯ >;,«,;.,СОДЯ.; МУЛ",-,,"„.j: r - -Р . 1 . адреса, вход<. с(роса то;и «еоо(> 10 запроса кз. г«.>.-г > ь-нал <":>".; .1< : . к соответст ""< >(< >(3>(tr>анчг>к>«"1»< сх(,,- ..и регистратр:! С> ч нт(оа> рав>3яи!<(<>х в«. .>;<3«гr-, !; ..Д«г . -тор:, .ч « .«<. >1 >««. »««г Г-кс<>ра 12 адреса

r<:> и, *.!»tf, 21- 4 и 2 >-27 обозначены г .з«-<>цы;.. >и >иI у",!:r г. г<>t(криминатора

6 >1 .;-(,1>м««рс ««аг ..;« 1 импульсов запиГ . Il . .",(tr!!,Ã f,« <", С Кр;1? Н «атОр 6 >«ОжЕТ б«,;ть н>п,.г«н(? и г>осле> с>вательно соедине r >х ->!I(рапионного усилителя (ОУ)

28 .ком.. о ра; opr«29, вход которого

;C".r.r!;rИ.-.««Г»1 >й НУЛЕВ-> 0 ПГ>1 НЦИаЛа, н»с;<>д r >3. r вы;lop,olt 24 гого и<искр>«?«3«?«:тора 6. Кроме этого, C r СОД(:З; <, «Г;;«ЕНЫЕ ТР tr«ИСТО1>Ы

10 «; 31, ди ..1,> 37 lt 33> резисторы . < -38 и конде? < атс».; 39, пр» этом сток гР. «<:",; > ОРа ИГ.,<СОЕДИНЕН К ПЛ«<3С>>

™1«-; и>, ис -.->к ч ре:1 рези(? .>r> ". 7« t!T>r j ..: t, 1?IF! н << Kop!I Jfcv > . > Зач

Ьс,; Cnn!«?»«Ч («тОК:>М Г, аНЗЧ< тОра к, т д(м .,: .r; ?, ансд которого

->(и -н с н::.. r r>l, ОУ .:8 и катодом ,(««о-се 33, ilr > . к гl>r 1«зистора 30 соедии, а ;r>-вор является

1 од(>; 2 х ем.>, 1«,>I! «.tc в««воды резиз н ко««ц(>?«сат(. р л 39 со(дииены

r;; r r>n>t д>1<(-, 33, а >< . ВтОрЫЕ ВЬ 1(r«! ° .;,= È>t(!!«1" :.:!.<;>r " >??1, 11ЕИНВЕр

> .« у!, <1«?««««, о/! 0 > ° . един ««с кор»

«,"c(>t<. а к г;»ttr? .р«1«рук>щ(-му гходу ир «(ое,с>.«(::ы зно., г«?<лд(3 37 ?l первые !

«« l .> »Ы г» . > ><, >>П 38 > II!>It ЭТОМ >,, -, и(,; т<>р, З6 является, -.е;«о; ?:, ХГ;<; t, >>г.ро«": вьи од рези" ,- .<-:«:. « - ос«р<>rс> <- истс>r(olr транзи;, p>-: 3 >,,»«3 о(с>«" ?«ьtr>op резистора 38 "

«е °:.>; ", !l,22 cx "F " j.

>г«>«"< ь 1 («;«у-ьсов записи

;;, ког б -,:<-,> n!It!<=.. из 1 (по числу кв««а>3".." С-МВ) л.:ГЬЧС:. «О И ГОрЫХ

r -тр> и:-:;in>, .::,- ь.е««га ?1.t@ 42 и

S> ot«r?tr)ip,, ор» : . !! O?! "р;»:а нала, вход к... Оро«(:г.. >ь. csr входом 27 форм3>;>Г«на" <«л !, лыхсды соединены с («»х(>д,»: «< >«:t>l гр <г. оон 41 сооти:..г::.-:: <ь:;«, ». .: ал(и . =->ходами

«-гг >рь>.. —,: .t .. - в 41 с .." ро?«, на

>tt! t >l><.. с. >; г„-.*,l! >ro?..(pd, Г гг>фрируе: .: о » . - (; >чем С- ((>, ы парных .с>(-, - -: -,,ат вход;,(«и 25 фор 1,,: j3slo ««««< j;t:ûõ тригге, . о> > ««ГЕ ;>1 С ««?-КСО; ВСтОЧНИКа ,". 3 (.;- ;.-. 1 ы этих ж тригге:, <-,1. «, -r< > : > OpC?«bt?Ù ВЫХОЛамн

>1 .. Пр>«мь«е выходы

o;::р>:- -.>; «с -р >: ") сое,",7!,:ены с

°,: >;>< >.-- >р,>» «" рнггеро?> (, 1 пря» е, .:",:" . п«>исс>>и?«е?«ы к

"н. ??«51 42. выход которо!

5 э<"т!

ro служит Выход<)и 26 !)орт.<ттрователя

11 импульсов данных.

Устроите! I)n работает следу)<1)гим bt>разом.

Сигналы акустической эмиссии н каждом из N-каналон приема принимаются акустическим преобраэсвателеи 1, усиливак>гсгт усилителем 2 в зада нной полосе частот и поступают на вход детектора 3, который ньщеляет огибакгщую ЛЭ-сигнала. С вьжода детекто— ра 3 сигнал поступает на входы амплитудного дискриминатора 6 и коипаратора 5. Амплитудны)"< дискриминатор 6 5 при поступлении на его вход фрагмента сигнала с ат-<плит>удой, превышающей амплитуду предыдущих фрагмен-ов (за время после очередного сброса), формирует на выходе сигнал, который 70 поступает на вход 25 фсрмтгрователя

11 импульсов записи н служнт для Вь работки тактового и тт<упт са з".ït<ñè аиплит уды пика и соответствук>щего ему значени>< Време)<и в первый 16 25 и второй 19 блоки памяти дяя канала, определенного сигналом со счет:нка !

3 каналов. Л..:грес, по которому производится запись в блоки !6 и 19 памяти информации î Ifit)«сигнала, 30 определястся кодам)) счетчика 13 каналов (его код ныбнр<)ет обяа<:ть памяти в блоках 16 и 19, нрнннллсжащую да IIIO каналу) и сч< т тика

8 адреса, код которого поступает на адресные входы блоков > 9 памяти

-через мультитнтексор 12 адреса. Счетчик 8 адреса изменяет свое значение после окончании импульса на выходе одновибратора 7, который работает с перезапуском, т.е. если эа некоторый наперед заданный и in ет>г)ал контроля (HK) амплитуднь<й дискриминатор 6 вь!г!елпет еще один пик сигнала, то одновибратор 7 перезапуска- 45 ется и отрабатывает интервап ИК рке от момента возникновения этого пика.

При этом не происходит смены состояния счетчика 8 адреса, но формироватепь 11 импульсов записи по сигналу с амплитудного дискриминатора 6 вьрабатывает новый тактоный сигнал и в блоки 16 и !9 памяти по старому адресу записывается информация о новом пике и времени его возникновения ° 55

При этом амплитуда пика с выхода детектора 3 через аналоговый коммутатор 14, управляемый счетчиком 13 каналов, поступает на вход АЦП 15, где чс так l c I)< му < нгн lлу с aait> 11<3)II<>) Î генератор s 7 нр >исходит оцифровка а«<ттлитуды пик < и код с «ыхода ЛЦП !5 пг ступает Iia Вход данных блока 16 памяти, а с« -. етн <ка 18 Времени управляемого )япающ )м генератором 17 на .ход данных 6.-<)кл 19 памяти поступает код Врем ты. Снг)I<3!) с дет<>ктора 3 поступает также на первый вход компаратср 1 5, <>;.)тй сравнивает его с порог<3))к)м i- ря <оннем, поступающим на и "pI)») 1)х"-< компаратора 5 с выхода н<. f<)н)нтка 4, н в случае превыiae I!IIII и < р г а Вырабатывает на выходе си:-н:i!1, ряг Ii< u iin длительности огибакп,-. "1 ЛЭ-c:)ãног)а, превыг)ающей поргг. сигнян с яьжnilа ксмпаратора 5 пс туп<)ет на Вхn;t сдновибратора 9 и э,) и ус к<) ет ег о . ()1< но< ><братср 9, работалп с I.еро. Яву< ком, Вырабатывает ими т) ьг, длнтен) но< ть которого определяется от фронт; ) до среза последнего имнуньcnl) с 1ðëòîðà 5 плюс дли-,nËI;) ЕПНОГО ИМПУЛЬСа ОДнсн >, рат ра 9. Гоним образом опреденя< топ нрннад жность фрагментов

Л 1-е) 1.3):)ла к <>!),и му ЛЭ-импульсу (событн) ) . lln окон iэ>гин снвнала < одно))н<";><) т»13 1 9 тр)п r .р 10 запроса устаII )I3 11:1>;)> те я 13 сnстояннс ГОТОВНОсти, 1)о снгнолнз <рy< т об окончаншт процедуры н.)мер <.ннн нара матрон АЭ-имнут<),оа т) пр). ином кап;)ле H готовности

К т;рспег< V В,; )сд;) Нттфсрм.)цнк ИЗ бЛОксв !6 н 19 па><птн, относящейся к этому кг)калу, В регистратор 20. Пры этом сигнал с Выхода триггера 10 запросл эг)нрс<>1;.:От работу амплитудного ди<.кр)1)т)тнатора 6 и поступает на перВый вход My..>t) Tllfll:емн<)х кан>алов В эти блоки 16 и !9 памяти нрси.) I)nit)< ca в режиме раздсзення времени между каналаии.

Считыт>ание ин!)орматгни, относящееся к какому-либо каналу приема, тагоке производится в период времени, отведенньвт для работы блоков 16 и 19 памяти с этим каналом. Регистра".ор

20, управляемый счетчиком 13 каналов, выдает на ст эн вторые выходы адрес ячеек памяти блоков 16 и 19, кз которых надо считать информацию.

Этот адрес .ереэ т«ультнттпексор !2 адреса, также улраяляемый счетчиком

1501718

13 каналов, поступает ня адресные входы блоков 16 и 19 памяти. После этого»»нформация иэ блоков 16 и 19 памяти переписывается в регистратор

20. Затем регистратср 20 последова5 тельно вь»ставляет ня вторых вьгкодах следующие адреса и происходит последовательное считывание информации из блоков 16 и 19 памяти, относящейся к каналам, в которых выработался сигнал готовности. По окончании процесса вывода информа»»»»и регистратор

20 по первым входам формирует сигналы сброса, поступающие в указанные 15 измерительные каналы, по которым происходит сброс триггеров 10 запроса, обнуление счетчиков 8 адреса амплитудных дискриминаторов 6 и детекторов

3, в результате чего иэмер»»тельнь»е 10 каналы устанавливаются в первоначальное состояние и готовы к следующему циклу измерений.

Амплитудный дискриминатор 6 может бьггь выполнен ня микросхемах О) 5

К54УД2А и компарато ря КР521СА4. Операционный усилитель, в обратной связи которого имеется конденсатор 39, заряжающийся через диод 33, повторитель, вь»пол»»енный» на полевом транзисторе,0

31, и резистор 37 по существу представляют собой пиковый детектор, эапоминающий максимальную вели:нну сигнала. При превьппении этой величины ня выходе ОУ 28 появляется. сигнал положительной полярности, конденсатор

39 подзаряжается и компяратср 29 срабатывает, вырабатывая вьп»одной сигнал амплитудного дискриминатора

6. Запрет работы последнего (сигна- 40 лом от триггера 10 запроса) осуществляется подачей положительного напряжения на вход ОУ 28 через резистор 38. При этом ня выходе инвярт»»рующего ОУ 28 появляется отрицатель- 45 ный потенциал и диод 33 через который происходит заряд конденсатора

39, закрывается. Разряд последнего производится с помощью ключа, выпол, ненного ня полевом транзисторе 30

50 при подаче управляющего. сигнала на вход ?3 амплитудного дискриминатора

6.

В качестве одновнбраторов 7 и 9 могут быть использованы двя кяняля интегрального таймера КР580ВИ53. Иг.55 точник 4 порогового уровня напряжения вьп сц лен н виде резист»»вного лителя КГ5? 1СА4. Счетчик 8 адреса, счет п»к 18 времени н счетчик 13 кянялов могут быть построены ня мик скемяк К155Иг.7.

I3 качестве триггера 10 запроса микросхема К155ТМ2. Задающий генератор 17 может быть вьп»олнен ня микросхеме мультивибрятора КР119ГГ1.

Аналоговый коммутатор 14 выполнен на микросхемах К590КН8А, АЦП 15 выполнен ня микросхеме К1107ПВ1. Мультиплексор 12 адреса выполнен на микросхемах К155КП7, В качестве блоков 16 и 19 пямятн используются микросхемы K155ÐÓ2. Триггеры 40 и 41 ,.могут бьггь выполнены на микросхемах

К155ТН2, депп»фрятор 42 ня микросхеме

К1551ЩЗ, злемен ИЛИ 4? - ня микросхемах К155ЛЕ2.

Предлагаемое многокянячьное устройство обеспечивает временную при" вязку к фронтам АЭ-сигнала, соответствующим разным типам волн, и noçío.ляет вычислять координаты с учетом различных скоростей распространения этих типов волн, что дает возг сжатость повысить r очность определен»я координат исто-»ника А3-сигнялоп, Ряспп»рен д»»намическнй дняпязсн регистра »t» A3-cHr i) алов ня 20- 3 i > дБ, ром о.гределе»п»е координат производится без сбоев. Это позволяет увеличить ч счо зарегистрированных А3нмпул; сов, улучая»ть пространственную фильтрацию снгияло. „ а также ряспозч; вать дефекты ня более ран,ней стядкп» i .:: развития. У тройство может бьггь использовано для отработки методик АЭ-контроля. Таким обра» зом, предлагаемое устрсй»ство поэзоляет повысить точность определения местоположегл»я источника АЭ и увечич»»ть днн:;мический диапазон регистрации ЛЭ-cvjr Hÿ:toã,.

Формула иэсер. т ения многоканальное устрл,с;во регистрации инков якустико-зляссионньпс сигналов, сг,дер;-:ящее наскол» ко измеритель»пи. каналов, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные

ïðeобрязо.атель, усилитель и детектор, и последовательно соединенные источи. к ooгоячногс напряжения и комп-.ратор, отличающееся тем, что, ". целью повьппения точйости и ряспг»рo». я днняьп»ческого дчапазоня регчст1 яцнн сигналов АЗ, оно снаб1501) жено последовательно среди»»ен»»ым»» амплитудным дискриминатором, первым одновибратором и счетчиком адреса, последовательно соединенными вторим од) новибратором и триггером запроса и о6»ци»»и для всех каналов форы»ронателем импульсов записи, мультиплексором адреса, счетчиком каналов, последовательно соединенными аналоговым комму- »0 татором, аналого-цифровым преобразователем и первым блоком памяти, последовательно соединенными задающим генератором, счетчиком времени и вторым блоком памяти и регистратором, 1 выход детектора соединен с нходом амплитудного дискриминатора и со Btoрым входом компаратора, выход которого соединен с входом второго одновибратора, выход триггера запроса р соединен с входом загрета амплитудного дискриминатора, а вход сброса триггера запроса объед»»»»еи с входа»»» сброса счеТчика адреса, амплитудного дискриминатора н детектора, выход g5 счетчика каналов подключен к входам аналогового коммутатора, формирователя импульсон записи и к входам. управления мультиплексора адреса н р гистратора, инФормационные входы ана- 30 логового коммутатора подключены к ныкодам детекторон каждого канала, пер18 10 нан группа нходон форм»»ронателн импуньсон: н:гпси подключена соотнетст" ненно к выходам амплитудних дискриминаторов к;.я. о» о канала, в» ход фор шронателл имп;льсон записи соединен с тактов»»м»» входами первого и второго блоков памят»», информационные входы мультиплексора адреса соединены соотнетстве»»но с выходами счетчиков адрес» каждого канала, выход мультиплексора адреса соединен с адресными нходамн первого и второго блоков памяти, н..»ход задающего генератора подключен »3 ñëó счетчика каналов и к такто» ому нхс.ду аналого-цифрового прео5рнзол,лтсля, выходы первого и второго бд.н»он памяти подключе»»ы соотчетст: с»п»о к первому и второму н»»форма»П»о»»» им входам регистратора, н . ходы трпг: c рон запроса каждого кв полз», щклк."»сни соответственно к вторым упра1..л»юп»»»м входам регистратора и к перль»»» управляю»ц»»м входам мул нтипл с кс ор д м р оса, входы сброса триггеров »алроса каждого канала подключены к соотг тстнук »»»»н управляюп»»»и ныходам регllcтратора, а вторая грунин упр»плг щих выходов последнего подключена соответственно к вторим нходзм управления мультиплекс ор н: др сс » .

1501718

Составитель И. Ардашева

Текред И.Ходанич

Корректор Х. Иалец

Редактор С.Рекова

Заказ 4348 Тираж 506 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Иоскна, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5 производственно-издательский км.бинат "патент", г. Ужгород, уп. Гагарина 101