Устройство для регистрации сигналов акустической эмиссии
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и надежности регистрации . Принятые сигналы акустической эмиссии детектируются схемой, заключенной в экранированный корпус, который сопряжен с объемным резонатором. Сигнал изменяет емкость элемента перестройки его частоты, на вход которого подают продетектированный сигнал. Изменение подстроечной частоты резонатора регистрирует изменение напряжения сигнала акустической эмиссии. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических
РЕСПУБЛИК (si)s 6 01 N 29/14
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4900725/28 (22) 09.01,91 (46) 30.10.92, Бюл. М 40 (7f) Научно-производственное объединение по автоматизации горнорудных, металлургических предприятий и энергетических объектов черной металлургии "Днепрчерметавтоматика" (72) Д.П.Буртовой и С.Г.Шевченко (56) Грешников В.А. и Дробот Ю.Б. Акустическая эмиссия. М.: Издательство стандартов, 1976, с. 76-85.
Авторское свидетельство СССР
N. 1024822, кл. G 01 N 29/14, 1982.
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, а именно к устройствам для исследования и контроля материалов и изделий с использованием явления- акустической эмиссии, и моает быть использовано при исследованиях материалов и контроле технологических процессов изготовления изделий в.производственных условиях, характеризующихся высоким уровнем электромагнитных помех, приводящих к нарушению нормальной работы аппаратуры, особенно при необходимости регистрации слабых акустических сигналов.
Известно устройство для регистрации сигналов акустической эмиссии, содержащее экранированный корпус, размещенный в нем усилитель, соединенный с ним электроакустический преобразователь и регистратор Я.
Недостатком укаэанного устройства является низкая надежность регистрации сигналов, обусловленная тем, что
„„5U 1772731 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ
СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике; Цель изобретения — повышение точности и надежности регистрации; Принятые сигналы акустической эмиссии детектируются схемой, заключен. ной в экранированный корпус, который сопряжен с объемным резонатором. Сигнал изменяет емкость элемента перестройки его частоты, на вход. которого подают продетектированный сигнал. Изменение подстроечной частоты резонатора регистрирует изменение напряжения сигнала акустической эмиссии. 1 ил. экранированный корпус не исключает проникновения помех из питающей сети.
Наиболее близким по технической сущности является-устройство для регистрации сигналов акустической эмиссии, содержащее экранированный корпус. размещенные в,нем последоваТельно соединенные усилитель, амплитудный детектор. усилитель продетектирова нных сигналов и электромеханическим преобразователь, мембрана которого размещена в стенке корпуса. электрически связана с последним и выполнена. иэ электропроводящего ферромагнитного материала. блок преобразования колебаний мембраны в электрические сигналы. соединенный с ним дополнительный усилитель, выход которого соединен с регистратором. При этом блок преобразования колебаний мембраны в электрические сигналы выполнен фотоэлектрическим с заслонкой, жестко соединенной с внешней стороной мембраны j2).
1772731
Недостатком известного устройства является большая нелинейность инерционность, низкая виброустойчивость и чувствительность, что не позволяет обеспечить высокую точность измерения и контроля свойств объекта исследования, Инерционность обусловлена электромеханическим принципом преобразования колебаний мембраны в электрический сигнал, который реализуется за счет прогиба мембраны и смещения заслонки. Плоская мембрана имеет нелинейную зависимость величины прогиба от воздействующего усилия. что обуславливает большие погрешности измерения, Виброустойчивость затрудняется тем, что заслонка, прикрепленная к мембране, может под воздействием вибрации смещаться относительно источника света и фотоприемника, вызывая сигнал помехи, который приводит к увеличению погрешности.
Целью изобретения является повышение точности и надежности регистрации путем повышения линейности преобразования, быстродействия, вибро- устойчивости и чувствительности.
Для достижения укаэанной цели в устройстве для регистрации сигналоа акустической эмиссии, содержащем преобразоратель и экранированный корпус с размещенными в нем последовательно соединенными усилителем, вход которого связан с преобразователем, амплитудным детектором и усилителем продетектированных сигналов, и регистратор, регистратор выполнен в виде объемного резонатора колебаний электромагнитного поля с элементом электронной перестройки собственной частоты, вход которого подключен к выходу усилителя продетектированных сигналов.
Исключение мембраны, приводимой в движение электромагнитом для преобразования информативного сигнала, и применение для этой цели резонатора с быстродействующей электронной перестройкой существенно уменьшает инерционность, а следовательно, и динамическую погрешность, а также высокую степень нелинейности преобразования, обусловленной формой статической характеристики плоской мембраны. Устранение заслонки фотоэлектрического преобразователя, соединенной с мембраной, повышает виброустойчивость и уменьшает помехи, вызывающие дополнительные погрешности в прототипе, а замена механовптического преобразователя информативного сигнала на электронный преобразователь с большой крутизной зависимости выходного параметра (частоты СВЧ-колебаний
1Î электромагнитного поля обьемного резонатора) от входного.(электрический аналог сигналов акустической эмиссии) позволяет повысить чувствительность устройства.
Сущность изобретения поясняется описанием конкретного примера реализации устройства, принципиальная схема которого представлена.на чертеже, Устройство для регистрации сигналов акустической эмиссии содержит зкранированный корпус 1, снабженный объемным резонатором 2 колебаний электромагнитного поля, в котором размещен элемент 3 (например, варикап} электронной перестройки
15 собственной частоты резонатора. С злект. роакустическим преобразователем последовательно соединены расположенные в экранированном корпусе 1 усилитель 5 электрического сигнала, амплитудный де20 тектор 6 и.усилитель 7 продетектированных сигналов. Для возбуждения электромагнитных колебаний в резонаторе 2 служи перестраиваемый генератор 8 с модулятором 9, на который подается синусоидальный сиг26 нал от генератора 10, На фазовый детектор
11 подается опорный сигнал с генератора 10 и измерительный сигнал с детектора 12; Напряжение с выхода фазового детектора 11 подается на элемент электронной переЗО стройки частоты генератора 8 к коаксиальному выходу которого подключен регистратор t3.
Устройство работает следующим образом.
35 Сигналы акустической эмиссии возбуждают злектроакустический преобразователь 4, электрические сигналы которого усиливаются усилителем 6 и детектируются амплитудным детекторам 6 с целью выделе4О иия низкочастотной составляющей сигналав. Йойученный низкочастотный сигнал усиливается усилителем 7, с выхода которого напряжение подается на элемент 3 электронной перестройки собственной частоты
45 электромагнитных колебаний резонатора 2.
В качестве элемента 3 может быть использован, например, варикап., емкость которого зависит от приложенного напряжения, или ферритовый образец, магнитная прони5О цаемость которого изменяется от величины тока, протекающего через расположенную на нем обмотку; При отсутствии сигналов акустической эмиссии от генератора 8 через модулятор 9 колебания электромагнитного поля подаются на резонатор 2, возбуждая его на резонансной частоте, При этом на выходе фазового детектора 11 напряжение отсутствует, так как на его входы с генератора 1О и детектора 12 подаются синфазные напряжения. При появлении
1772731
Составитель Л.Кондрыкинская
Техред М.Моргентал .Корректор И.Муска. Редактор
Заказ 3843 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5.Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 сигналов акустической эмиссии на варикапе
3 появляется напряжение, изменяющее емкость его р-и-перехода и. следовательно, собственную частоту резонатора 2. Вследствие этого изменяется фаза сигнала на выходе детектора 12 и на выходе фазового детектора 11 появляется напряжение, изменяющее частоту генератора 8, подстраивая его под новую собственную частоту резонатора 2. Эта частота отражает информацию о сигнале акустической эмиссии и фиксируется регистратором 13.
Apui работе резонатора 2 на сверхвысокочастатных (СВЧ) колебаниях электромагнитного поля (резонансная частота
Тр=9,4х10 >. Гц) крутизна электронной перестройки его с помощью варикапа может составлять (2-@.10 ГцгВ, что обеспечивает высокую чувствительность устройства и позволяет выбрать режим работы на прямолинейном участке характеристики варикапа, Поскольку на СВЧ добротность резонаторов составляет десятки и даже сотни тысяч, то инарционность устройства не превышает десятков микросекунд и, следовательно, динамической погрешностью измерения практически можно пренебрегать. Так как обьемный резонатор можно выполнить с заданной жесткостью, а варикапы и ферритовые образцы могут работать при значительных вибрациях, предлагаемое техническое решение является виброустойчивым и по5 зволяет значительно уменьшить погрешность, обусловленную вибропомехами.
Возможные электромагнитные помехи можно дополнительно снизить, располагая все элементы. системы фазовой ввтоподстройки
10 частоты генератора в экранированном корпусе устройства.
Формула изобретения
Устройство для регистрации сигналов акустической эмиссии, содержащее элект15 роакустический преобразователь и экранированный корпус, размещенные в нем посащовательно соединенные усилитель, вход которого подключен к электроакустическому преобразователю, амплитудный де20:тектор, усилитель продетектированных сигналов и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности регистрации. регистратор выполнен в виде обьемного резонатора коле25 баний электромагнитного поля с элементом электронной перестройки собственной частоты. вход которого подключен к выходу усилителя продетектированных сигналов.
