Устройство для определения местоположения дефектов

 

Союз Советскмк

Соцмалмстмческмк

Республик

O Il И С А Н И Е < 7цс)74()

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 23.02.79 (2! ) 2729038/25-2 (51)M. Кл.

G01 N 29/04 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Гасударственный камитет (53) УДК 620.179..16 (088.8) IIo аелам иэвбретеиий и открытий

Опубликовано 23.12.80. Бюллетень Ле47

Дата опубликования описания 25.12.80 » !

О. И. Холькин, Г. А. Калинов и А. Н. Kf)ewe@® !

»

»

I р j

7» I (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ

ДЕФЕКТОВ

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано для определения местоположения развивающихся дефектов.

Известно устройство для определения

5 местоположения дефектов, содержащее несколько каналов приема сигналов акус- тической эмиссии, каждый из которых состоит из последовательно соединенных

-!О акустйческого преобразователя, усилителя, фильтра и порогового устройства. Выходы приемных каналов подключены ко входам блока обработки, включающего временной анализатор и запоминающее !

5 устройство. Обработанная информация о координатах дефектов выводится на экран видеоконтрольного устройства и на цифропечатающее устройство )1).

Недостатфс устройства — низкая точность определения координат дефектов.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности и достигаемому результату является устройство для опре2. .деления местоположения дефектов, содержащее не менее трех каналов приема сигналов акустической эмиссии, включаю щих в себя последовательно соединенные акустический преобразователь, усилитель, пороговое устройство и триггер, а также блок обработки и регистрации (2).

Недостаток этого устройства заклял чается в низкой точности определения местоположения дефектов. Реальные сигналы акустической эмиссии АЭ, получаемые на выходе приемных преобразователей вследствие дисперсии при распространении . в материале и резонансных свойств самих преобразователей, представляют собой радиоимпульсы с нарастающим в течение нескольких aepaoaos передним франтом. Поэтому моменты первых превышений сигналами напряжения срабатывания пороговых устройств зависят от амплитуды этих сигналов. Наличие затухания сигналов АЭ в материале и различие пути его прохождения от точки измерения до точек приема приводит к тому, что

9740 4 источника измерения.

Бель изобретения — повышение точности определения координат дефектов.

Это достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными элементами ИЛИ и НЕТ, дополнительным триггером, формирователем управляюших импульсов и амплитудным ограничителем, а также последовательно соединенными элементом И и дифференцирующей цепью, выход которой подключен ко входу сброса дополнительного триггера, а выход элемента И соединен со вторым входом элемента НЕТ, причем выходы пороговых устройств каждого капала подключены к первым входам блока обработки и регистрации, выход которого соединен с установочными входами триггеров каждого канала, выходы последних подключены ко вторым входам -блока обработки и регистрации и входам элементов И и ИЛИ.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — временные диаграммы сигналов в различных точках устройства, поясняющие его работу; на фиг.3 — вариант выполнения схемы формирователя управляющих импульсов.

Устройство (фиг.1) содержит в каждом канале последовательно соединенные преобразователь 1, регулируемый усилитель 2, пороговое устройство 3 и триггер 4, а также блок 5 обработки и регистрации.

Кроме того, устройство. снабжено последовательно соединенными элементами

ИЛИ и HET 6 и 7, дополнительным триггером 8, формирователем 9 управляющих импульсов, и амплитудным ограничителем

10, а также последовательно соединенными элементом И 11 и дифференцируюшей цепью 12, выход которой подключен ко входу сброса дополнительного триггера

8, а выход элемента И 11 соединен со вторым входом элемента НЕТ 7, причем выходы пороговых устройств 3 каждого канала подключены к первым входам блока 5 обработки и регистрации, выход которого соединен с установочными вхолами триггеров 4 каждого канала, выходы последних подключены ко вторым вхо3 78 сигнал АЭ, принимаемый в различных точках, имеет разную амплитуду, а следовательно, и разную абсолютную крутизну переднего фронта. При этом срабатывание пороговых устройств каналов будет происходить в различные моменты времени относительно начала прихода сигнала эмиссии в соответствующие точки приема, в результате чего образуется погрешность определенная .местоположения

S м

1S

S0

$$ дам блока 5 обработки и регистрации и входом элементов И .11 и ИЛИ 6.

Принцип действия устройства поясняется с помощью временных диаграмм (фиг. 2) .

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 4 каждого канала и дополнительный триггер

8 находятся в нулевом положении. Элемент HET 7 открыт. С выхода формирователя 9 управляющих импульсов поступает постоянное напряжение, устнавливаюшее начальный коэффициент усиления )i.o усилителей 2.

При развитии дефектов в материале сигнал АЭ, пройдя определенное расстояние от места его возникновения к ближайшему из преобразователей 1, преобразуется íà его выходе 13 (фиг.1) в электрический сигнал 13.1 (фиг.2). Поскольку процесс распространения сигнала

АЭ сопровождается затуханием, то при достижении последнего во времени преобразователя амплитуда и крутизна переднего фронта сигнала 13 значительно

I отличаются от первоначальных величин.

Сигнал 13 с выхода преобразователя, при нявшего волны АЭ первым, усиливается усилителем 2 и при достижении заданного уровня Uoðp срабатывания порогового устройства 3 опрокидывает триггер 4 соответствующего канала, на выходе 14 которого появляется сигнал "1" (14, фиг.2)

Этот сигнал через логические элементы

ИЛИ6 и HET 7 опрокидывает дополнительный триггер 8. С момента появления сигнала 15 на его выходе (точка 15, фиг.1) начинается изменение напряжения

16 на выходе 16 формирователя 9 управляющих импульсов. При использовании усилителей с линейной регулировочной характеристикой это изменение должно происходить по экспоненциальному закону, постоянная времени которого прямо пропорциональна коэффициенту затухания сигнала АЭ в материале и скорости его распространения.

Амплитудный ограничитель 10 в случае необходимости препятствует уменьшению напряжения управляюшего сигнала ниже значения 0< о определяемого уровнем собственных шумов каналов приема.

Такое ограничение управляющего сигнала, а следовательно, и максимального коэффициента усиления усилителей 2, позволяет. избежать срабатывания пороговых устройств 3 от собственных шумов преМразователей 1 и самих усилителей.

789740

Изменяющееся во времени напряжение с выхода 16 формирователя 9 управляющих импульсов подается на управляющие входы усилителей 2 и увеличивает их коэффициент усиления таким образом, что крутизна переднего фронта сигнала 17 ...

17> Hà входах пороговых устройств 3 в различных каналах остается неизменной, Поэтому пороговые устройства будут срабатывать в одни и те же моменты 10 времени относительно начала появления сигнала в точках приема, в результате чего уничтожается погрешность g определения координат источника излучения сигналов АЭ из-за их затухания при распространении.

После поступления сигнала в последний из каналов, т.е. после опрокидывания триггеров во всех каналах появляется сигнал 18 на выходе схемы 11 И, кото- N рым закрывается схема HET 7, и устанавливается в исходное состояние дополнительный триггер 8. Окончание этого сигнала совпадает во времени с моментом установки в нулевое положение триггеров

4 каждого канала импульса 19 из блока 5 обработки и регистрации после прохождения процесса измерения и фиксации полученной информации. С этого времени устройство вновь оказывается в исходномЗО состоянии.

Вариант выполнения схемы формирователя управляющих импульсов (фиг.3) представляет собой ключевой элемент на транзисторе 20, нагрузкой которого яв- з5 ляется конденсатор 21. В исходном состоянии ключ открыт, конденсатор заряжен.

С опрокидыванием триггера 8 транзистор

20 закрывается, а конденсатор 21 начинает разряжаться через резистор 22, об- 40. разуя на выходе 16 формирователя 9 экспоненциально убывающий по напряжению сигнал. Резисторы 23 и 24 служат для установки рабочего режима транзистора.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность определения координат дефектов.

Формула изобретения

Устройство для определения местоположения дефектов, содержащее не менее трех каналов приема сигналов акустической эмиссии, включающих в себя последовательно соединенные акустический преобразователь, усилитель, пороговое устройство.и триггер, а также блок обработки и регистрации, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения координат дефектов, оно снабжено последовательно соединенными элементами ИЛИ и НЕТ, дополнительным триггером, формирователем управляющих импульсов и амплитудным ограничителем, а также последовательно соединенными элементм И и дифференцирующей цепью, выход которой подключен ко входу сброса дополнительного триггера, а выход элемента И соединен со вторым входом элемента НЕТ, причем выходы пороговых устройств каждого канала подключены к первым входам блока обработки и регистрации, выход которого соединен с установочными входами триггеров каждого канала, выходы последних подключены ко вторым входам блока обработки и регистрации и входам элементов И и ИЛИ.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

I, АсоцМлс Emission, АСТМ STP

SOS,19 12, с 27О-296.

2. Авторское свидетельство СССР

N 504074, кл. 501 N 29/04, 1974, (прототип).

789740

Виже

ЭНИИПИ Заказ 9024/Э7

Тираж 1019 Подписное

Филиаи ППП Патент

r. Ужгород, уа. Проек тая, 4