Устройство для определения направления прихода сигналов акустической эмиссии

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения направления прихода акустических сигналов к месту их приема в изделиях из листовых материалов. Цель изобретения - повышение достоверности определения направления прихода сигналов акустической эмиссии за счет учета затухания акустического сигнала. В устройстве осуществляется измерение разностей времен прихода акустических сигналов на две взаимно-перпендикулярные пары пьезопреобразователей, расположенных по окружности, по которым судят о направлении прихода акустического сигнала. В каждом из каналов приема осуществляется сравнение принятых сигналов с двумя наперед заданными пороговыми уровнями, выбранными с учетом затухания акустического сигнала в материале изделия, что обеспечивает более точное определение момента приема акустической волны и повышает достоверность определения направления ее прихода. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl) 4 G Ol И 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИРМ

ПРИ ГКНТ СССР

121) 4377160/25-?8 (22) 15 ° 02,88 (46) 23,10.89, Бюл, N 39 (72) А,Ф, Паньков и Л,Н, Степанова (53) 620.179.16 (088.8) (56) Патент Великобритании N 1391175, кл ° 0 01 N 29/04, опублик, 1975, Авторское свидетельство СССР

У 847187, кл, 0 01 N 29/04, 1979, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИХОДА СИГ)1АПОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭИИССИИ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения направления прихода акустических сигналов к месту их приема в иэделиях из листовых материалов, Цель изобретения— повышение достоверности определения

Изобретение относится к нераэрушающему контролю и может быть использовано для определения направления прихода акустических сигналов к месту их приема в иэделиях из листовых материалов.

Дель изобретения — повышение достоверности,определения направления прихода сигналов акустической эмиссии эа счет учета затухания акустического сигнала, На фиг,l представлена функциональная схема устройства для определения направления прихода сигналов акустической эмиссии,.на фиг,2— расположение пьезопреобразователей

„„SU„„1516966 А1 направления прихода сигналов акустическойй эмиссии з а счет учета з атухания акустического сигнала. В устройстве осуществляется измерение разностей времен прихода акустических сигналов на две взаимно перпендикулярные пары пьеэопреобразователей, расположенных по окружности, по которым судят о направлении прихода акустического сигнала, В каждом из каналов приема осуществляется сравнение принятых сигналов с двумя наперед заданными пороговыми уровнями, выбранными с учетом затухания акустического сигнала в материале иэделия, что обеспечивает более точное определение момента приема акустической волны и повышает достоверность определения направления ее прихода. 3 ил, на исследуемом объекте, на фиг,3 временные диаграммы, поясняющие работу устройства, Устройство содержит четыре одинаковых канала приема сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных пьеэопреобразователя 1 (2-4) и усилителя 5 (6-8), элемента И 9 (10-12) и общего для всех каналов регистратора 13.

Кроме того, устройство содержит в каждом канале подключенныс к выходу усилителя 5 (6-8) последоватозьно соединенные пороговый элемепз. 14 (15-17), триггер 18 (19-21 и элемент ИЛИ 22 (23-25) и попкп 1е.шче

1516966 к выходу усилителя 5 (6-8) последовательно соединенные второй пороговый элемент 26 (27-29) и второй триг гер 30 (31-33), выход которого подключен к элементу И 9 (10-12) данного канала, а выход последнего — к второму входу элемента ИЛИ 22 (2325), последовательно соединенные элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 34, входы кото- !0 рого подключены соответственно к выходам элементов ИЛИ 22 и 23 первого и второго каналов, второй элемент И

35 и счетчик 36, выход которого под,ключен к первому входу регистратора !5

13, последовательно соединенные второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 37, входы которого подключены соответственно к выходам элементов ИЛИ 24 и 25 третьего и четвертого каналов, тре- 20 тий элемент И 38 и второй счетчик 39, выход которого подключен к второму входу регистратора 13, и генератор 40, выход которого подключен к вторым входам второго 35 и третьего 38 эле- 25 ментов И, выходы первых триггеров

18-.21 первого, второго, третьего и четвертого каналов подключены соответственно к вторым входам элементов

И 10,9,12 и 11 второго, первого, четвертого и третьего каналов, а входы сброса первог, 36 и второго 39 счетчиков и всех триггеров 18-21 и

30-33 объединены (входы сброса триггеров не показаны ) и предназначены дпя подачи сигнала, переводящего устройство в исходное состояние.

Пьезопреобразователи 1-4 устанав ливают на контролируемом изделии по окружности диаметром D так, что пье- 40 зопреобраэователи 1,2 и 3,4 образуют две взаимно перпендикулярные пары, Устройство работает следующим образом, Сигналы АЭ принимаются пьеэопреоб- 45 разователйми 1-4. Пусть первым сигналы АЭ воспринимает пьеэопреобразователь 1. На выходах пьезопреобраэователей 1 и 2 получают электрические сигналы вида

U< - - U Sin(d tl

/JJ

Б! = П,е sinM, где П,,Ит — амплитуды сигналов соответственно на выхо- 55 де пьезопреобразователей 1 и 2

Ju — круговая частота; декремент затухания.

Принятый пьезопреобраэователем 1 сигнал АЭ усиливается усилителем 5, Сигнал с выхода усилителя 5 поступает на входы пороговых элементов 14 и 26. Пороги срабатывания каждой пары пороговых устройств установлены соответствен о рав lbIMH Uppp =Ц.е

U„, = J с . В момент равенства сиг/а нала с выхода усилителя порогу срабатывания Ппор, (или Ппорт, одного из пороговых устройств на выходах последних появляются прямоугольные импульсы, которые устанавливают триггеры 18 и 30 в единичное состояние (фиг,3,а,б,в,г ), При этом сигнал с выхода триггера 18 через элемент .

ИЛИ 22, элемент ИСКЛЮЧА10ЩЕГ ИЛИ 34 и элемент И 35 разрешает прохождение прямоугольных импульсов с выхода задающего генератора 40 на счетный вход счетчика 36, который начинает работу (фиг,3>и,л,м), Сигнал АЭ, распространяясь по конструкции с затуханием, достигает второго пьезопреобразователя 2 данной диаметральной пары, усиливается усилителем 6 и поступает на вход двух пороговых элементов 15 и 27, которые при равенстве их порогов срабатывания с усиленнь м сигналом АЭ устанавливают триггеры )9 и

31 в единичное состояние (фиг,3,б, д,е).

На фиг,3 изображен случай, когда вследствие затухания сигнал АЭ не превысил порог срабатывания П „, При этом сигнал с выхода триггера

31 через элемент И 10 и элемент ИЛИ

23 устанавливает элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 34 в нулевое состояние (фиг.3, з,к,л) и через элемент И 35 запрещает прохождение импульсов с выхода задающего генератора 40,и счет прекращается (фиг.3,м ). Ha выходе элемента И 9 в этом случае устанавливается нулевой потенциал (Лиг,3,ж ). В этом случае, если первым воспринял сигнал АЭ пьеэопреобразователв 2, то все происходит в обратном порядке, и регистрация сигнала АЭ на втором пьезопреобразователе 2 происходит по уровню П„„,, а на первом - по !! порт

При приходе сигнала АЭ на вторую диаметральную пару (пьезопреобразователя 3 и 4 на фиг,1 и 2 ) устройство работает анапогично.

В предлагаемом устройстве разности времен:..прихода сигнала АЭ соот" 1516966 ветстненно на первую t„ 2 и вторую диаметрально расположенные парй пьезопреобразонателей (фиг,2) соответственно равны

С, = - » d

R сов(>

С где Ы вЂ” угол между линией, соединяющей диаметральные пары пьезопреобразователей, и напранлением прихода сигнала акустической эмиссии, Угол c(между линией, на которой

15 установлены пьезопреобразователи 1 и 2, и направлением прихода сигнала

АЭ определяется как о(= &ГС1

t, 20 3После занесения в регистратор 13 результатов измерения осуществляется сброс счетчиков 36 и 39, триггеров

18-21 и 30-33, и устройство вознра- 25 щается в исходное состояние, Информация с выхода счетчиков 36 и 39 о разностях,времен прихода сигнала АЭ на пары пьезопреобразователей поступает на регистратор 13, Направление 30 прихода сигнала АЭ определяется по формуле

ot -= -&rctg --

rge N, И двоичные коды с выходов счетчиков 36 и 39, представляющие; временные интервалы

И 3-4

Предлагаемое устройство для определения направления прихода сигнала

АЭ по сравнению с известным обладает более высокой достоверностью опреде- 45 ления напранления прихода сигнала АЭ, Несмотря на затухание сигнала АЭ, достигшего второго пьезопреобразователя диаметральной пары, он фиксируется устройством, Это исключает сшиб- 50 ки в определении направления прихода сигнала АЭ и повьппает достоверность определения направления на источник

АЭ. формула изобретения

Устройство для определения направления прихода сигналов акустической эмиссии, содержащее четыре одинаковых канала приема сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных пьезопреобразователя и усилителя, элемента И и общего для всех каналов регистратора, пьезопреобразонатели установлены по окружности на равных расстояниях и образуют две взаимно перпендикулярные пары, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью поньппения достоверности определения направления прихода сигналон акустической эмиссии, оно снабжено в каждом канале подключенными к выходу усилителя последовательно соединенными пороговым элементом, триггером и элементом ИЛИ и подключенными к выходу усилителя последовательно соединенными вторым пороговым элементом и вторым триггером, выход которого подклю ен к элементу

И данного канала, а выход последнего — к второму входу элемента ИЛИ, последовательно соединенными элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которо го подключены соответственно к вы ходам элементов ИЛИ первого и нторого каналов, вторым элементом И и счетчиком, выход которого подключен к первому входу регистратора, поспедовательно соединенными вторым ,элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам элементов ИЛИ третьего и четвертого каналов, третьим элементом И и вторым счетчиком, выход которого подключен к второму входу регистратора, и генератором, выход которого подключен к вторым входам второго и третьего элементов И, выходы первых триггеров первого, второго> третьего и четвертого каналов подключены соответственно к вторым входам элементов И второго, первого, четвертого и третьего каналов, а входы сброса первого и второго счетчиков и всех триггеров объединены и предназначены для подачи сигнала, переводящего устройство в исходное состояние, (516966

15(6966

Bba. усил Х

Ю

Вь к усиа 6 г в, РУФОРЛФ.

so д Bbir. трй 4.

1Ó

Вп три

Bbb