Устройство для определения координат источников акустической эмиссии

 

Изобретение относится к неразрушаю щему ультразвуковому контролю и может быть использовано при испытании прочно сти конструкции Цель изобретения - новы шение точности определения координат акустической эмиссии Это достигается тем что момент прихода сигнала на каждый ка нал определяется не по моменту времени соответствующему превышению сигналом АЭ определенного уровня а исходя из ана лиза длительности полуволн электрического сигнала обусловленного смесью сигнала АЭ с шумом Повышение точности опреде ления момента прихода сигнала АЭ одно значно связано с увеличением точности определения координат дефекта После сброса счетчиков 10 и 13 на выходе триггера 5 устанавливается единица до прихода пол уволны сигнала с длительностью большей времени уставки счетчика 10 который уста навлиеается в самоблокировку Далее за прещаегся сброс счетчика 13 Если следующая полуволна сигнала по длитель ности меньше времени уставки тп гчегчики 10 и 13 сбрасываются и в блок 8 пнмчти каждого канала ич общего таймера 9 чапи сываегся момент времени соответствую щии моменту прихода данной полуволны В блок 14 логики передается сигнал из блока 8 памяти когда счетчик 13 вырабатывает сигнал 3 ил (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е СКИ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 N 29/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о (.Л

К)

О

)C) ф (21) 4700144/28 (22) 05,06.89 (46) 30.05.91. 6юл. ¹ 20 (71) Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина (72) А.Ф. Паньков и Л,Н, Степанова (53) 620. 179, 16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1078313, кл. С 01 N 29/04, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КООРДИНАТ ИСТОЧНИКОВ АКУСТИЧЕСКОИ ЭМИССИИ (57) Изобретение относится к неразрушающему ультразвуковому контролю и может быть использовано при испытании прочности конструкций. Цель изобретения — повышение точности определения координат акустической эмиссии. Это достигается тем, что момент прихода сигнала на каждый канал определяется не по моменту времени, соответствующему превышению сигналом Ж 1652904 А1

АЭ определенного уровня, а исходя из анализа длительности полуволн электрического сигнала, обусловленного смесью сигнала

АЭ с шумом. Повышение точности определения момента прихода сигнала АЭ однозначно связано с увеличением точности определения координат дефекта. После сброса счетчиков 10 и 13 на выходе триггера

5 устанавливается единица до прихода полуволны сигнала с длительностью, большей времени уставки счетчика 10, который устанавливается в самоблокировку. Далее запрещается сброс счетчика 13. Если следующая полуволна сигнала по длительности меньше времени уставки, то счетчики

10 и 13 сбрасываются и в блок 8 памяти каждого канала из общего таймера 9 записывается момент времени, соотве1ствующий моменту прихода данной полуволны. В блок 14 логики передается сигнал из блока

8 памяти, когда счетчик 13 вырабатывает сигнал. 3 ил.

1652904

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при прочностных испытаниях конструкций.

Цель изббретения — повышение точности определения координат за счет уточнения момента прихода сигнала акустической

Эмиссии (АЭ).

На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства для определения координат источников акустической эмиссии; на фиг, 2 — диаграммы иллюстрирующие харак гер возникновения ошибок, вызванных разбросом порогов обнаружения, где Ups», Upgqg пороги обнаружения сигнала А3 в первом и втором соответственно каналах ,измерения, z — - ошибка в определении раз ности времен прихода сигнала АЭ на первый и второй каналы измерения; а — форма сигнала, с выхода приемника сигналов; б— сигнаЛы на выходе нуль-органа; в — сигнал на выходе формирователя; г — сигнал на выходе первого счетчика; д — сигнал на вы,ходе элемента И; е — сигнал на выходе вто.рого счетчика; на фиг. 3 — функциональная схема формирователя, Устройство (фиг. 1) содержит канал

1...1N, приемник 2 сигналов (ПС), нуль-орган ,3, формирователь 4 коротких импульсов по фронтам входного сигнала, триггер 5, элемент 6 задержки, элемент И 7, блок 8 памяти, таймер 9, первый счетчик 10, элемент

ИЛИ 11, тактовый генератор 12, второй счетчик 13, блок 14 логики, блок 15 определения координат, регистратор 16.

Формирователь коротких импульсов (фиг. 3) содержит элементы ИЛИ 17, 22, элементы задержки 18, 20, элементы И 19, 21, Устройство для определения координат источников акустической эмиссии содержит пканалов приема сигналов,,каждый из которых включает приемник 2 сигналов, формирователь 4, а также последовательно соединенные блок 14 логики, блок определения координат и регистратор 16. Кроме того, каждый канал устройства снабжен нуль-органом 3, двумя счетчиками 10, 13, элементом 6 задержки, триггером 5, элементом И 7, элементом ИЛИ 11, блоком 8 памяти.

Устройство снабжено также общим для всех каналов тактовым генератором 12 и таймером 9. Причем вход нуль-органа 3 соединен с выходом приемника 2 сигналов, а выход — с входом формирователя 4 коротких импульсов, выход которого соединен с входом элемента 6 задержки и счетным входом триггера 5. Выход элемента 6 задержки соединен с входом сброса первого счетчика.10 и первым входом элемента 7. Выход элемента 7 соединен с первым входом блока 8 памяти и exopoì сброса второго счетчика

13, Счетный вход второго счетчика 13 соединен с выходом генератора 12, входом таймера 9 и первым входом элемента ИЛИ 11.

5 Второй вход элемента 11 соединен с выходом первого счетчика 10 и информационным входом триггера 5, Выход элемента

ИЛИ 11 соединен со счетным входом первого счетчика 10. Инвентирующий выход триг10 гера 5 соединен с вторым входом элемента

7, Выход второго счетчика 13 соединен с вторым входом блока 8 памяти. Третий вход блока 8 памяти соединен с выходом таймера

9. Выходы блоков 8 памяти каждого канала

15 соединены с соответствующими входами блока 14 логики, Устройство работает следующим образом, Сигналы акустической эмиссии, распро20 странясь по испытуемой конструкции, достигают приемников 2, которые преобразуют эти сигналы в электрические и усиливают до необходимой величины. С выхода приемников 2 смесь сигналов АЭ, в

25 которых присутствуют акустические и àïïàратурные шумы, поступает на нуль-орган 3.

На выходе нуль-органа 3 появляется последовательность прямоугольных импульсов, передние фронты которых соответствуют

30 моментам перехода сигнала АЭ из области отрицательных значений в положительную область, Задние фронты импульсов с выхода нуль-органа 3 соответствуют моментам перехода сигнала АЭ из положительной об35 ласти в отрицательную(фиг. 2б). Данная последовательность импульсов поступает на формирователь 4 коротких импульсов (фиг, 3), который вырабатывает короткие прямоугольные импульсы по передним и задним

40 фронтам выходных импульсов нуль-органа

3. С выхода формирователя 4 импульсы (фиг.

2,в) поступают на счетный вход С триггера 5 и на элемент 6 задержки, который задерживает их на время т, Время задержки t yc45 танавливается таким образом, чтобы сигнал сброса на счетчик 10 устанавливался после того, как установится триггер 5, Задержанные на время т импульсы с выхода элемента

6 задержки через элемент 7 поступают на

50 вход разрешения записи блока 8 памяти, по которым в нем из таймера 9 записывается момент прихода заданной полуволны. Кроме того, импульсы с выхода элемента 6 задержки поступают на вход сброса счетчика

55 10, который осуществляет анализ длительности полуволн сигналов с выхода нуль-органа 3. Для этого на счетный вход счетчика

10 через элемент ИЛИ с тактового генератора 12 поступает последовательность им1652904

40

50 пульсов. Поскольку сброс счетчика 10 осуществляется задержанными импульсами формирователя 4, то появление сигнала на выходе счетчика 10 свидетельствует о том, что длительность палуволн превысила заданную временную уставку, которая определяется коэффициентом счета счетчика 10 и частотой следования импульсов тактового генератора 12. Признаком прихода сигнала

АЭ является появление одна эа другой не. которого количества полувалн длительностью не менее заданной. Время, в течение которого проверяется гипотеза о приходе сигнала АЭ, определяется счетчиком 13.

В момент включения устройства первым импульсом формирователя 4 счетчики

10, 13 сбрасываются. На инвертирующем выходе триггера 5 устанавливается "1".

Данное состояние устройства сохраняется до тех пор, пока не придет полувална сигнала, длительность которой больше уставки времени, определяемой счетчиком 10. При этом на выходе счетчика 10 устанавливается единичный сигнал, которым счетчик 10 через элемент ИЛИ 11 ставится на самоблакировку, Следующим импульсом с выхода формирователя 4 триггер 5 устанавливается в единичное состояние и на его инвертирующем выходе появляется логический "0". который через элемент 7 запрещает сброс счетчика 13. При этом счетчик 13 продолжает счет. Если следующая палувална сигнала

АЭ по длительности меньше временной уставки, определяемой счетчиком 10. то последний сбрасывается. Следующим импульсом формирователя 4 сбрасывается триггер 5 и через элемент б задержки и элемент 7 сбрасывается счетчик 13, в блок 8 памяти из таймера 9 записывается момент времени, соответствующий моменту прихода данной палуволны. Этим самым отвергается версия о начале сигнала АЭ. Если же на вход устройства действительно поступил сигнал АЭ, то счетчик 10 не сбрасывается до тех пор, пока счетчик 13 не вырабатывает сигнал, по которому момент прихода сигнала АЭ, записанный в блок 8 памяти, будет передан в логический блок 14, Логический блок 14 анализирует момент прихода сигнала АЭ на различные каналы измерения и определяет их принадлежность одному источнику, а также принадлежность источника заданной зоне контроля. Далее информация поступает на блок 15 определения координат источника. с выхода которого информация о координатах выдается на регистратор 1б.

Элемент НЕ 17, элемент 18 задержки, элемент И 19 (фиг. 3) формируют импульс по заднему фронту импульса с выхода нуль-органа 3, а элемент 20 задержки и элемент И

21 — импульсы по переднему фронту импульсов, поступающих с выхода нуль-органа 3. С выхода элементов И 19 и 22 импульсы объединяются на элементе ИЛИ 22, на выходе которого образуется последовательность коротких импульсов, по времени совпадающая с передними и задними фронтами импульсов с нуль-органа 3.

Уставки времени анализа последовательности полуволн сигнала с выхода приемника 2 определяются счетчиками 10 и 13, устанавливаются исходя из условий конкретного эксперимента (частотными спектрами шума и сигнала АЭ перед экспериментом) и таким образом, чтобы в отсутствие сигналов АЭ не происходило ложного срабатывания устройства от аппаратурных и акустических шумов.

В данном устройстве момент прихода сигнала АЭ на каналы измерения определяется не по превышению сигналом заданного уровня, а из анализа длительности полуволн электрического сигнала. Благодаря этому исключают ошибку, обусловленную смесью шумов с сигналами АЭ, Этим самым устройство позволяет четко определять момент прихода сигнала АЭ на каналы измерения, т.е. удается повысить точность определения координат источника

АЭ.

Формула изобретения

Устройство для определения координат источников акустической эмиссии, содержащее последовательно соединенные блок логики, блок вычисления координат и регистратор и несколько приемных каналов, подключенных выходами к входом блока логики, а т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью

lloBbllLåHèÿ точности, оно снабжено последовательно соединеными тактовым генератором и таймером, а каждый приемный канал выполнен в виде последовательно соединенных приемника, нуль-органа, формирователя коротких импульсов па фронтам входного сигнала, элемента задержки, первого счетчика, триггера, элемента Vi и блока памяти, выход которого является выходом приемного канала, второго счетчика, выходом подключенного к управляющему входу блока памяти, и элемента ИЛИ, выходи первый вход которого подключены соответственна к счетному входу и выходу первого счетчика, выход тактового генератора

l подключен к счетному входу второго счетчика и второму входу элемента ИЛИ. выход элемента И связан с установочным входом второго счетчика, выход элемента задержки подключен к второму входу элемента И, выход формирователя коротких импульсов по

1652904 фронтам входного сигнала связан с вторым входом триггера, а выход таймера подклюo) Vur. я

Bb raP

Vur. >

Составитель Л. Кондрыкинская

Техред M.Ìîðãåí Tàè Корректор 8. Гирняк

Редактор А. Маковская

Заказ 1770 Тираж 400 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинаг "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина, 101 бои м лу ффРЙ нФ з о

gboee срем .

О

Уь сии

g о

Ув». елее

<з чен к информативному входу блока памяти каждого приемного канала. — — — б)