Акустико-эмиссионный способ диагностирования конструкций

 

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля конструкций широкого профиля с использованием метода акустической эмиссии и может быть использовано для определения местоположения скрытых подповерхностных дефектов. Повышение точности определения координат источников акустической эмиссии развивающихся дефектов и достоверности оценки степени опасности источников сигналов как возможных дефектов диагностируемой конструкции достигается за счет того, что в процессе нагружения конструкции осуществляют цикл последовательной многоканальной оцифровки волновой формы одного импульса акустико-эмиссионного сигнала (АЭС), поступающего со всех каналов с периодом дискретизации, максимально приближенным к резонансному полупериоду импульсов, возбуждаемых пьезоэлектрическими датчиками, не превышая его. При этом запоминают оцифрованный передний фронт импульса АЭС, при превышении в любом канале его амплитуды порогового значения запоминают оцифрованную форму данного импульса. Оцифровку волновой формы импульса АЭС выполняют последовательным перебором каналов с одним отсчетом в каждом канале за один период дискретизации, а завершают цикл оцифровки по исчерпанию объема основного оперативного запоминающего устройства аналого-цифрового преобразователя. Посредством центрального процессора персональной электронно-вычислительной машины по оцифрованной волновой форме импульса АЭС вычисляют моменты времени прихода импульса акустико-эмиссионного сигнала по разным каналам, координаты его источника и оценивают степень опасности источника импульса АЭС. Параллельно с этим выполняют следующий цикл оцифровки волновой формы нового импульса АЭС с новым пороговым значением, равным 0,5-0,9 максимальной амплитуды предыдущего импульса АЭС. При этом циклы оцифровки волновых форм новых импульсов АЭС с соответствующими пороговыми значениями и расчеты их параметров повторяют до тех пор, пока амплитуда импульсов АЭС, поступающих по всем каналам, не станет меньше установленного порогового значения в предшествующем цикле, в этом случае пороговое значение по истечении более чем одного максимального интервала времени распространения импульсов АЭС снижают до минимального уровня. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля конструкций широкого профиля: сосуды давления, емкости, трубопроводы и т.д. с использованием метода акустической эмиссии. Изобретение может быть использовано для определения местоположения скрытых подповерхностных дефектов.

Известен способ акустоэмиссионного контроля изделий по патенту РФ N 20068855, МПК5 C 01 N 29/14, 30.01.94 г. Способ заключается в том, что на поверхности изделия устанавливают приемники волн Рэлея, принимают сигналы, возникающие при образовании трещины, регистрируют разность времен прихода сигнала на приемники относительно приемника, принявшего его первым, и спектр сигнала, по которым определяют местоположение трещины. Измеряют частоту, соответствующую минимальной составляющей спектра принятого сигнала, и используют ее при определении глубины залегания трещины с учетом ее ориентации.

Недостатком данного способа является низкая точность определения координат источников акустической эмиссии (трещин), а также аппаратная сложность реализации способа, т.к. по данному способу анализируются все сигналы, возникающие при нагрузке конструкции без выбора доминантных. Поэтому для обеспечения приемлемой точности диагностирования конструкций приходится уменьшать число датчиков, что существенно снижает область применения данного способа.

Известен способ акустико-эмиссионной диагностики конструкций по патенту РФ N 2141655, МПК6 C 01 N 29/14, 20.11.99 г., который выбран в качестве прототипа.

Данный способ диагностирования конструкций включает регистрацию широкополосных акустических сигналов и их волновой формы, оцифровку волновой формы акустических сигналов, вычисление по ней спектра акустических сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, регистрацию времени прихода акустических сигналов и вычисление по нему координат их источников, анализ параметров акустических сигналов и оценку степени опасности источников этих сигналов как потенциальных дефектов диагностируемой конструкции. Причем регистрацию времени прихода акустических сигналов и определение по нему координат их источников производят по частоте дискретизации быстродействующих аналого-цифровых преобразователей, которую синхронизируют по всем приемным каналам системы. Фильтрацию помех, анализ параметров акустических сигналов и оценку степени опасности источников этих сигналов дополнительно производят по вычисленным спектрам акустических сигналов с учетом одновременно вычисляемых координат их источников. При этом операции вычисления спектра акустических сигналов, вычисления координат их источников, предварительной обработки акустических сигналов, фильтрации помех, анализа параметров акустических сигналов и оценки степени опасности источников акустических сигналов выполняют параллельно на распределенных по локально-вычислительной сети процессорах многоканальных модулей регистрации и предварительной обработки акустических сигналов и модулей анализа акустических сигналов под управлением операционной системы реального времени.

Для данного способа характерны следующие недостатки: 1. Аппаратная и программная избыточность реализации способа, обусловленная тем, что оцифровку импульсов АЭС в способе-прототипе в каждом канале, получающим сигнал от одного датчика, производят соответствующими идентичными АЦП. Каждый блок, состоящий из четырех каналов, оснащен дополнительными схемами запуска, синхронизации, опорных напряжений, оперативных запоминающих устройств, счетчиков адресов и т.д. Наличие распределенной локально-вычислительной сети с процессорами разного назначения приводит к наличию и применению в способе-прототипе распределенной по блокам операционной системы реального времени QNX, которая имеет в каждом блоке общие программы управления сетевыми картами, процессорами и программами обработки сигналов, что приводит также к избыточности программных продуктов.

2. Обмен результатами расчетов и информационными посылками по данному способу поддерживается протоколом ETHERNET и сетевыми картами, а также выполняется с применением специальных программно-аппаратных преобразований и избыточного кодирования для осуществления передачи данных, а также арбитража блоков. Это приводит при распределенности и удаленности блоков друг от друга к снижению частоты передачи данных. Таким образом, в способе-прототипе накапливаются потери времени при обработке импульсов АЭС и при обмене данными между блоками в сети.

3. Построение каналов с применением в каждом из них АЦП не дает возможности гибкого управления такими параметрами оцифровки, как: пороговое значение, период дискретизации, объем ОЗУ АЦП. Эти параметры являются общими для всех АЦП способа-прототипа, а устройства управления этими параметрами не предусмотрены. Неизменность этих параметров не позволяет работать системе оптимально по производительности для диагностируемой конструкции.

4. Необходимость применения локально-вычислительных сетей для отдельных задач в частности для акустико-эмиссионного контроля по способу-прототипу с учетом непрерывного роста производительности персональных ЭВМ, совершенствования протоколов обмена и повышения скорости обмена информацией с внешними устройствами в настоящее время не является оправданным.

5. Перечисленные ранее пункты приводят в свою очередь к большим стоимостным затратам.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности диагностики конструкций, повышение точности определения координат источников акустической эмиссии развивающихся дефектов, а также повышение достоверности оценки степени опасности источников сигналов как возможных дефектов диагностируемой конструкции. Кроме того, заявленный способ позволяет существенно упростить аппаратную часть его реализации и осуществлять диагностику конструкций с оценкой степени опасности возможных дефектов в реальном масштабе времени.

Поставленная задача решается тем, что в акустико-эмиссионном способе многоканального диагностирования конструкций, включающем последовательную многоканальную оцифровку волновой формы импульсов акустико-эмиссионных сигналов (АЭС), поступающих со всех каналов в процессе нагружения конструкции, их предварительную обработку, демодуляцию, фильтрацию, определение моментов времени прихода импульсов АЭС по периоду дискретизации, вычисление по ним координат их источников, анализ параметров импульсов АЭС и оценку степени опасности источников сигналов как возможных дефектов диагностируемой конструкции посредством центрального процессора персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ), осуществляют цикл последовательной многоканальной оцифровки волновой формы одного импульса АЭС, поступающего со всех каналов, с периодом дискретизации, максимально приближенным к резонансному полупериоду импульсов, возбуждаемых пьезоэлектрическими датчиками, не превышая его. При этом оцифрованный передний фронт импульса АЭС, поступающего со всех каналов, запоминают в оперативном запоминающем устройстве предыстории (ОЗУП) одного высокочастотного аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) с его циклическим обновлением. При превышении в любом канале амплитуды переднего фронта импульса АЭС регулируемого порогового значения, исходно установленного на минимальный уровень, оцифрованную волновую форму данного импульса АЭС запоминают в основном оперативном запоминающем устройстве (ООЗУ) АЦП. Объем памяти ООЗУ задают минимально необходимым, исходя из максимального интервала времени распространения импульсов АЭС от их источника до приемника. Оцифровку как переднего фронта импульса АЭС, так и волновой формы всего импульса АЭС выполняют последовательным перебором каналов с одним отсчетом в каждом канале за один период дискретизации. Завершают цикл оцифровки по исчерпанию объема ООЗУ АЦП, после чего передают из ОЗУП последний запомненный оцифрованный передний фронт импульса АЭС и его оцифрованную волновую форму из ООЗУ АЦП в оперативное запоминающее устройство центрального процессора ПЭВМ. При этом в процессе передачи осуществляют предварительную обработку оцифрованной волновой формы импульса АЭС, демодуляцию, фильтрацию и анализ его параметров. Посредством центрального процессора ПЭВМ вычисляют моменты времени прихода импульса АЭС по разным каналам, координаты его источника и оценивают степень его опасности. Параллельно с этим выполняют следующий цикл оцифровки волновой формы нового импульса АЭС с новым пороговым значением, равным 0,5 - 0,9 максимальной амплитуды предыдущего импульса АЭС. Последующие циклы оцифровки волновых форм новых импульсов АЭС с соответствующими пороговыми значениями и расчеты их параметров повторяют до тех пор, пока амплитуда импульсов АЭС, поступающих по всем каналам, не станет меньше установленного порогового значения в предшествующем цикле. В этом случае пороговое значение по истечении более чем одного максимального интервала времени распространения импульсов АЭС постепенно снижают до минимального уровня.

Как частный случай минимальный уровень порогового значения переднего фронта импульса АЭС задают по максимальному уровню шумов приемной аппаратуры импульсов АЭС с его превышением не менее чем в два раза. А максимальный интервал времени распространения импульсов АЭС предварительно определяют до нагружения конструкции по скорости распространения импульсов АЭС и их затуханию в исследуемом материале по двум каналам. При этом импульсы АЭС генерируют имитатором локального дефекта, размещенного на минимальном расстоянии от пьезоэлектрического датчика, с которого начинают оцифровку волновой формы импульса АЭС. Минимально необходимый объем ООЗУ АЦП определяют исходя из максимального интервала времени распространения импульсов акустико-эмиссионных сигналов и количества датчиков, достаточного для исследования конкретной конструкции.

На чертеже представлена схема многоканального устройства, реализующая способ многоканальной акустико-эмиссионной диагностики конструкций.

В частности устройство содержит шестнадцать каналов приема и обработки акустико-эмиссионных сигналов (АЭС): канал 1 - канал 16. Каждый канал содержит пьезоэлектрический датчик 1, соединенный через предусилитель 2 с согласующим устройством 3. Выходы согласующего устройства 3 соединены с мультиплексором 4 входных импульсов АЭС, выход которого соединен с входом высокочастотного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 5 импульсов АЭС и с первым входом компаратора 6 запуска оцифровки волновой формы АЭС, второй вход, которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 7 (ЦАПА) порогового значения амплитуды АЭС. Устройство также содержит управляемый кварцевый генератор 8 синхронизирующих импульсов дискретизации, выход которого соединен с тактовым входом АЦП 5. В состав АЦП входит оперативное запоминающее устройство предыстории (ОЗУП) 9 импульсов АЭС, основное оперативное запоминающее устройство (ООЗУ) 10 импульсов АЭС и контроллер управления оцифровкой 11 АЦП, связанные внутренней информационной магистралью 12 между собой. Контроллер управления оцифровкой 11 АЦП связан системной магистралью 13 типа ISA с центральным процессором 14 ПЭВМ, имеющим свое оперативно запоминающее устройство 15 ПЭВМ. Кроме того, управляющие выходы контроллера управления 11 соединены с соответствующими управляющими входами мультиплексора 4, ЦАПА 7, генератора 8, ОЗУП 9 и ООЗУ 10, а его вход соединен с выходом компаратора 6 запуска оцифровки волновой формы АЭС.

Практическая реализация данной схемы для многоканального приема и оцифровки импульсов АЭС в способе основывается на базе аппаратуры 16-канальной системы продолжительного сбора ЛА-БП25-12-64МУЛ фирмы: "Центр АЦП ЗАО "Руднев-Шиляев", которая позволяет выполнять оцифровку в одном канале с различными значениями периода дискретизации до величины 10 нс.

Акустико-эмиссионный способ многоканального диагностирования конструкций осуществляется следующим образом.

Предварительно до нагружения диагностируемой конструкции, исходя из ее конфигурации, определяют схему расположения пьезоэлектрических датчиков 1 и их необходимое количество, а также производят предварительную настройку элементов устройства. Для этого по скорости распространения импульсов АЭС и их затуханию в исследуемом материале по двум каналам определяют максимальный интервал времени их распространения. Скорость распространения импульсов АЭС и их затухание определяют путем их генерирования имитатором локального дефекта (на чертеже не показано), который размещают на минимальном расстоянии от пьезоэлектрического датчика 1, с которого начинают оцифровку волновой формы импульса акустико-эмиссионного сигнала. В качестве имитатора локального дефекта может быть взят пьезоэлектрический датчик того же типа, что и измерительный, но включенный с использованием обратного пьезоэлектрического эффекта в качестве нагрузки генератора импульсов.

Исходя из максимального интервала времени распространения импульсов АЭС и количества датчиков 1, достаточного для исследования конкретной конструкции, определяют и задают минимально необходимый объем ООЗУ 10 АЦП 5. В ЦАПА 7 исходно устанавливают пороговое значение импульсов АЭС минимального уровня исходя из максимального уровня шумов приемной аппаратуры импульсов АЭС с его превышением не менее чем в два раза. Генератору 8 задают частоту дискретизации импульсов АЭС исходя из частотной характеристики пьезоэлектрических датчиков 1. Период дискретизации, (период импульсов генератора 8) выбирают с максимальным приближением его к резонансному полупериоду импульсов возбуждаемых пьезоэлектрических датчиков 1, причем период дискретизации не должен превышать полупериод резонансных импульсов возбуждаемых пьезоэлектрическими датчиками 1.

После предварительной настройки элементов устройства производят нагружение диагностируемой конструкции рабочим телом под давлением.

По всем каналам пьезоэлектрические датчики 1, воспринимая сигналы акустической эмиссии от дефектов, осуществляют непосредственное преобразование их в электрические сигналы. В предусилителях 2 электрические сигналы с датчиков преобразуются по амплитуде и мощности для передачи их по кабелям связи на удаленные входы согласующего устройства 3. Согласующее устройство 3 обеспечивает правильную передачу сигналов по каналам от предусилителей 2 к мультиплексору 4 с учетом волновых характеристик кабеля и ограничения амплитудного диапазона. Кроме того, оно передает в обратном направлении питающее напряжение для предусилителей 2.

Мультиплексор 4 входных аналоговых импульсов АЭС выполняет аппаратную коммутацию входных каналов, передающих сигналы импульсов АЭС с последовательным перебором используемой группы каналов и передачей величин амплитуд сигналов на АЦП 5. Перебор каналов выполняется под управлением контроллера АЦП 11. Высокочастотный аналогово-цифровой преобразователь 5 амплитуды входного напряжения выполняет непосредственное конвейерное преобразование аналогового сигнала, поступающего со всех каналов, в цифровой код с частотой дискретизации, задаваемой кварцевым генератором 8. Синхронизирующие импульсы дискретизации с кварцевого генератора 8 обеспечивают выдачу сигнала выбранной частоты дискретизации для АЦП 5 под управлением контроллера 11, которая используется для оцифровки волновой формы АЭС и определения их временных характеристик. Оцифровку волновой формы импульсов АЭС осуществляют циклически. В первом цикле осуществляют последовательную оцифровку одного импульса АЭС поступающего со всех каналов, начиная с канала, по которому импульс АЭС пришел первым на АЦП 5. В цикле первоначально запоминают оцифрованный передний фронт импульса АЭС в ОЗУП 9, которое используется как временное хранилище цифровых данных о сигналах с циклическим обновлением на этапе ожидания превышения переднего фронта импульса АЭС, поступающего по всем каналам, порогового значения. После запуска оцифровки всего импульса оно будет содержать информацию о передних фронтах сигнала АЭС во всех каналах до момента времени превышения его порогового значения.

Цифроаналоговый преобразователь порогового значения амплитуды 7 переднего фронта импульса АЭС используется для управления уровнем напряжения, превышение которого обеспечивает запуск оцифровки импульсов АЭС. Таким образом, при превышении в любом канале амплитуды переднего фронта импульса АЭС регулируемого порового значения, исходно установленного в ЦАПА 7 на минимальном уровне, начинают оцифровку волновой формы остальной части именно этого импульса АЭС с запоминанием его в ООЗУ 10, которое используется как временное хранилище оцифрованной волновой формы импульсов АЭС. При этом компаратор 6 запуска оцифровки волновой формы импульса АЭС выполняет аппаратное сравнение амплитуды напряжений в выбранной группе каналов и позволяет осуществить запуск оцифровки при превышении порогового значения от ЦАПА 7 в любом канале при их последовательном переборе с частотой дискретизации с помощью мультиплексора 4.

В каждом цикле оцифровку волновой формы как переднего фронта импульса АЭС, так и всего импульса при превышении его амплитуды порогового значения, выполняют последовательным перебором каналов с одним отсчетом в каждом канале за один период дискретизации. Завершают цикл оцифровки по исчерпанию объема ООЗУ 10 АЦП. После завершения цикла оцифровки из ОЗУП 9 передают последний запомненный оцифрованный передний фронт импульса АЭС, а из ООЗУ 10 - оцифрованную волновую форму его оставшейся части в ОЗУ 15 центрального процессора ПЭВМ 14. ОЗУ 15 ПЭВМ 14 является основным хранилищем результатов управляющего программного обеспечения, результатов оцифровки расчетов и анализа АЭС. При этом в процессе передачи осуществляют предварительную обработку оцифрованной волновой формы всего импульса АЭС, а именно демодуляцию, фильтрацию и анализ параметров импульса АЭС. По обработанному импульсу АЭС посредством центрального процессора ПЭВМ 14 вычисляют моменты времени его прихода по разным каналам, а также координаты дефекта, являющегося источником данного импульса. Здесь же оценивают степень опасности дефекта (источника этого импульса АЭС). Кроме того, центральный процессор ПЭВМ 14 отрабатывает основной алгоритм управляющего программного обеспечения для предварительной обработки импульсов АЭС, демодуляции, фильтрации, определения моментов времени прихода импульсов АЭС по периоду дискретизации, вычисления по ним координат их источников, анализа параметров АЭС и оценки степени опасности источников сигналов как возможных дефектов диагностируемой конструкции.

Параллельно с вычислительными операциями параметров оцифрованного импульса по той же схеме выполняют следующий цикл оцифровки волновой формы нового импульса АЭС с новым пороговым значением, равным 0,5-0,9 максимальной амплитуды предыдущего импульса АЭС.

При этом циклы оцифровки волновых форм новых импульсов АЭС с соответствующими пороговыми значениями и расчеты их параметров повторяют до тех пор, пока амплитуда импульсов АЭС, поступающих по всем каналам, не станет меньше установленного порогового значения в предшествующем цикле. В этом случае пороговое значение по истечении более чем одного максимального интервала времени распространения импульсов акустико-эмиссионных сигналов постепенно снижают до значений не ниже минимального уровня.

Управление оцифровкой осуществляет контроллер АЦП 11, который является программируемым многофункциональным устройством, выполняющим ряд следующих функций: позволяет получить широкий набор частот дискретизации для АЦП, управляет аналоговым мультиплексором 4 каналов, организует работу ОЗУП 9 и ООЗУ 10 с целью синхронизации процессов оцифровки, обеспечивает работу с системной магистралью ПЭВМ типа ISA 13 для последующей передачи оцифрованных данных в ОЗУ 15 ПЭВМ. Контроллер 11 программируется под необходимую конфигурацию с помощью программного обеспечения и центрального процессора ПЭВМ 15.

Преимущества заявленного способа по сравнению со способом-прототипом заключаются в следующем.

Предлагаемый способ диагностики предполагает применение однопроцессорного системного блока на базе стандартной персональной ЭВМ в качестве блока, выполняющего функции предварительной обработки АЭС, демодуляции, фильтрации, определения моментов времени прихода импульсов АЭС по периоду дискретизации, вычисления по ним координат их источников, анализа параметров АЭС и оценку степени опасности источников сигналов как возможных дефектов диагностируемой конструкции. Причем часть функций могут выполняться в режиме экспресс-анализа со средней производительностью для протокола обмена на магистрали ISA ПЭВМ 50 - 100 импульсов в секунду при использовании в качестве центрального процессора INTEL PENTIUM-CELERON 500 МГц. Применение протокола обмена на магистрали PCI и более высокочастотных процессоров позволяет еще более поднять производительность способа диагностики.

Изменение величины порогового значения запуска оцифровки от цикла к циклу обеспечивает возможность выбора и оценки доминантного импульса (дефекта). При оцифровке с минимальным пороговым значением и без применения ОЗУП требуется последующая обработка волновой формы импульсов АЭС с точки зрения фильтрации ложных или неправильно зарегистрированных импульсов, что увеличивает время реакции системы на каждый импульс и снижает достоверность последующих расчетов координат их источников. В заявленном способе диагностики независимость определения времен приходов импульсов от величины порогового значения позволяет выполнять динамическое его изменение по характеристикам предыдущего импульса и по отсчетам таймера текущего времени. В этом случае выполняется привязка к максимальной амплитуде поступающих импульсов АЭС и автоматическая фильтрация менее существенных и менее опасных импульсов.

Запуск оцифровки импульсов АЭС по каналам при их сканировании у существующих способов выполняется обычно по превышению амплитудой сигнала в канале установленного порогового значения. Так как дальнейшие расчеты координат источников импульсов АЭС выполняются по разности времен приходов импульсов, то важно иметь оцифровку переднего фронта импульса. Этого обычно достигают применением существенно малого порогового значения в частности для регистрации импульсов с помощью пиковых индикаторов. При этом любой как малый, так и большой импульс АЭС будет запускать оцифровку, не позволяя отфильтровывать на этом этапе только самые важные и опасные импульсы. Увеличение порогового значения в существующих способах дает потерю в оцифровке части переднего фронта импульса, что приводит к существенным погрешностям в расчетах координат источников импульсов. В предложенном способе для обеспечения независимости оцифровки переднего фронта импульса АЭС от установленного порогового значения применяется последовательное циклическое сканирование выбранных каналов в группе с оцифровкой сигналов и их запоминанием по всем каналам в ОЗУП 9. Это позволяет после превышения амплитуды сигнала в любом канале произвольного порогового значения произвести запуск оцифровки с запоминанием в основном ОЗУ, не потеряв оцифровку переднего фронта импульса, которая остается в ОЗУ предыстории независимо от номера канала. Таким образом, запоминание сначала всех оцифрованных передних фронтов импульсов АЭС, а также запоминание только оцифрованного импульса АЭС, амплитуда которого превышает пороговое значение, с одной стороны "разгружает" устройство от обработки несущественных сигналов, что повышает быстродействие диагностики, позволяя производить ее в реальном масштабе времени. С другой стороны запоминание передних фронтов импульсов АЭС позволяет полностью реконструировать параметры импульса АЭС, амплитуда которого превышает пороговое значение, что существенно повышает точность определения координат возможных дефектов.

По производительности заявленный способ допускает простую оптимизацию по настройке на конкретную схему контроля с минимизацией необходимого объема ООЗУ 10, определенного по максимальному интервалу времени распространения импульсов АЭС от их источника до приемника на диагностируемой конструкции и по количеству каналов с датчиками, достаточному для исследования конструкции.

Предлагаемый критерий выбора периода дискретизации для оцифровки также оптимизирует производительность исходя из точности определения координат источников. В способе-прототипе, где для его реализации используется локально-вычислительная сеть с многоблочной архитектурой, таких возможностей нет, так как блоки регистрации и предварительной обработки не предусматривают программно-управляемого конфигурирования и работают в универсальном режиме.

В способе-прототипе с применением локально-вычислительной сети с многоблочной архитектурой такая параллельность существенно усложнена за счет наличия протоколов сетевого обмена и аппаратуры сетевых карт, а также сетевой операционной системы реального времени.

В предлагаемом способе обеспечивается параллельное функционирование блока АЦП и процессорного блока ПЭВМ, поэтому процессы оцифровки и расчетов можно выполнять независимо. При этом дополнительных программно-аппаратных затрат на это не требуется, а доминирующим в управлении блоком является процессорный блок ПЭВМ 14.

Таким образом, заявленный способ акустико-эмиссионной диагностики конструкций позволяет повысить производительность диагностирования конструкций с одновременным повышением точности определения координат источников акустической эмиссии развивающихся дефектов и достоверности оценки степени опасности источников сигналов как возможных дефектов диагностируемой конструкции. Кроме того, заявленный способ позволяет существенно упростить аппаратную часть его реализации.

Формула изобретения

1. Акустико-эмиссионный способ диагностирования конструкций, включающий последовательную многоканальную оцифровку волновой формы импульсов акустико-эмиссионных сигналов, поступающих со всех каналов в процессе нагружения конструкции, их предварительную обработку, демодуляцию, фильтрацию, определение моментов времени прихода импульсов акустико-эмиссионных сигналов по периоду дискретизации, вычисление по ним координат их источников, анализ параметров импульсов акустико-эмиссионных сигналов и оценку степени опасности источников сигналов как возможных дефектов диагностируемой конструкции посредством центрального процессора персональной электронно-вычислительной машины, отличающийся тем, что осуществляют цикл последовательной многоканальной оцифровки волновой формы одного импульса акустико-эмиссионного сигнала, поступающего со всех каналов, с периодом дискретизации, максимально приближенным к резонансному полупериоду импульсов, возбуждаемых пьезоэлектрическими датчиками, не превышая его, при этом запоминают оцифрованный передний фронт импульса акустико-эмиссионного сигнала, поступающего со всех каналов, в оперативном запоминающем устройстве предыстории одного высокочастотного аналогово-цифрового преобразователя с циклическим обновлением оперативного запоминающего устройства предыстории, при превышении в любом канале амплитуды переднего фронта импульса акустико-эмиссионного сигнала регулируемого порогового значения, исходно установленного на минимальный уровень, оцифрованную волновую форму данного импульса акустико-эмиссионного сигнала запоминают в основном оперативном запоминающем устройстве аналогово-цифрового преобразователя, имеющего минимально необходимый объем памяти, определенный по максимальному интервалу времени распространения импульсов акустико-эмиссионных сигналов от их источника до приемника, в любом случае оцифровку волновой формы импульса акустико-эмиссионного сигнала выполняют последовательным перебором каналов с одним отсчетом в каждом канале за один период дискретизации, а завершают цикл оцифровки по исчерпанию объема основного оперативного запоминающего устройства аналогово-цифрового преобразователя, после чего передают из оперативного запоминающего устройства предыстории последний запомненный оцифрованный передний фронт импульса акустико-эмиссионного сигнала и его оцифрованную волновую форму из основного оперативного запоминающего устройства аналогово-цифрового преобразователя в оперативное запоминающее устройство центрального процессора персональной электронно-вычислительной машины, при этом в процессе передачи осуществляют предварительную обработку оцифрованной волновой формы импульса акустико-эмиссионного сигнала, демодуляцию, фильтрацию и анализ параметров импульса акустико-эмиссионного сигнала, посредством центрального процессора персональной электронно-вычислительной машины вычисляют моменты времени прихода импульса акустико-эмиссионного сигнала по разным каналам, координаты его источника и оценивают степень опасности источника импульса акустико-эмиссионного сигнала, параллельно с этим выполняют следующий цикл оцифровки волновой формы нового импульса акустико-эмиссионного сигнала с новым пороговым значением, равным 0,5-0,9 максимальной амплитуды предыдущего импульса акустико-эмиссионного сигнала, при этом циклы оцифровки волновых форм новых импульсов акустико-эмиссионных сигналов с соответствующими пороговыми значениями и расчеты их параметров повторяют до тех пор, пока амплитуда импульсов акустико-эмиссионных сигналов, поступающих по всем каналам, не станет меньше установленного порогового значения в предшествующем цикле, в этом случае пороговое значение по истечении более чем одного максимального интервала времени распространения импульсов акустико-эмиссионных сигналов снижают до значений не ниже минимального уровня.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пороговое значение минимального уровня задают по максимальному уровню шумов приемной аппаратуры импульсов акустико-эмиссионного сигнала с его превышением не менее чем в два раза, максимальный интервал времени распространения импульсов акустико-эмиссионного сигнала предварительно определяют до нагружения конструкции по скорости распространения импульсов акустико-эмиссионных сигналов и их затуханию в исследуемом материале по двум каналам, при этом импульсы акустико-эмиссионных сигналов генерируют имитатором локального дефекта, размещенным на минимальном расстоянии от пьезоэлектрического датчика, с которого начинают оцифровку волновой формы импульса акустико-эмиссионного сигнала, а минимально необходимый объем основного оперативного запоминающего устройства аналогово-цифрового преобразователя определяют, исходя из максимального интервала времени распространения импульсов акустико-эмиссионных сигналов и количества датчиков, достаточного для исследования конкретной конструкции.

РИСУНКИ

Рисунок 1