Устройство для определения местоположения источника акустической эмиссии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 51)4 6 01 й 29 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИМАОуц-АВТОРСКОМУ СВ СТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Украинскийзаочный политехнический институт им.И.З,Соколова (72) М.А.Серединский(56) Авторское свидетельство СССР В 1019316, кл. 6 01 й 29/04, 1980.Авторское свидетельство СССР У 864113, кл. 6 01 й 29/04, 1979 (прототип)(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ, содержащее в каждом канале приема последовательно соединенные акустический преобразователь, усилитель и формирователь интервалов времени, измеритель интервалов времени и вычислительный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено в каждом канапе ключом между выходом измерителя временных интервалов и входом вычислительного блока, формирователем импульса окончания сигналов акустической эмиссии и дополнительными последовательно 801201759 соединенными усилителем и формирователем интервалов времени, акустический преобразователь выполнен совмещенным из приемных преобразователейпродольной и поперечной волн, подключенных соответственно к входамусилителей, каждый из формирователейинтервалов времени выполнен из после"довательно соединенных дифференциального усилителя, вентиля, дифференцирующей цепи и компаратора, второйвход которого связан с выходом вентиля, а выход - с входом измерителявременных интервалов, выход усилителя подключен к первому входу первого дифференциального усилителяи второму входу второго дифференциального усилителя, выход дополнительного усилителя подключен к второму входу первого дифференциальногоусилителя и первому входу второгодифференциального усилителя, входформирователя импульсов окончанияси гн алов акустической эмиссии подключен к выходу одного из усилителей,а выход - к входу "Сброс" измерителявременных интервалов и управляющемувходу ключа.1 1Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделийс использованием акустической эмиссии (АЭ) и может примейяться для неразрушающего контроля материалови изделий при их нагружении, а также при контроле технологическихпроцессов для выявления дефектовструктуры материалов.Целью изобретения является повышение точности нахождения места расположения дефектов в изделиях,излучакзцих сигнал акустической эмиссии за счет использования суперпозиции волн различных типов.На чертеже представлено устройство для определения местоположения источника акустической эмиссии.Устройство содержит несколькоканалов приема, Каждый канал приемасодержит акустическтй преобразователь 1 в виде совмещенных приемныхпреобразователей 2 и 3 продольнойи поперечной волн,В корпусе преобразователя 1 расположены два концентрические кольца:внешнее, выполненное иэ пьезокерамики Х-среза, и внутреннее - из пьезокерамики У-среза, принимающие соответственно продольную и поперечнуюволну,Каждый из преобразователей 2 и 3подключен соответственно к последовательно соединенным усилителю4 и 5, дифференциальному усилителю6 и 7, вентилю 8 и 9, дифференцирующей цепи 10 и 11, компаратору12 и 13, второй вход которого подключен к выходу вентиля 8 и 9, авыход - ко входу измерителя 14 временных интервалов.Выход усилителя 4 подключен к первому входу дифференциального усидителя 6 и второму входу дифференциального усилителя 7, а выход допол-.нительного усилителя 5 соединенсо вторым входом дифференциальногоусилителя 6 и.первым входом дифференциального усилителя 7. Цепьиз дифференциального усилителя 6,вентиля 8 и компаратора 12 представляет собой формирователь интер валов времени, Выход измерителя 14временных интервалов соединен черезключ 15 с вычислительным блоком 16.Устройство содержит также формирователь 17 импульса окончания сиг-,налов.акустической эмиссии, входкоторого подключен к выходу усили 201759теля 4, а выход - ко входу "Сброс"измерителя 14 временных интервалови к управляющему входу ключа 15.Устройство работает следующимобразом,Сигнал АЭ распространяется визделии в виде некоторой суперпоэиции волн различных типов. Основными иэ них являются продольные10 волны, направление распространениякоторых совпадает с направлениемсмещения искоростей частиц среды,и сдвиговые или поперечные волны,смещения частиц в которых перпендикулярны направлению распространения волн, а деформации являютсядеформациями сдвига. При этом отношение величины скорости продольной волны к величине скорости по 20перечной например в металле сос 1 Утавляет величину порядка 1,7-1,8.Следовательно, время их распространения от источника до приемникасигнала неодинаково, Таким образом,по разности времени прихода этихволн к приемному преобразователюможно судить о расстоянии от источ-.ника до приемника АЗ из соотношенияС 1 С= чЮС, - С,ЭОгде 1 - расстояние от источника до"приемника сигналов;СС - скорости распространениясоответственно продольнойи поперечной волны;35 л- разность времени приходаэтих волн к приемномупреобразователю.В ограниченных твердых телах,40 какими всегда являются конкретныеизделия, в продольных волнах существует компонента деформациисдвига и, наоборот, - в сдвиговыхволнах существуют продольные деформации вПродольная волна сигнала, пришедшая на внешний преобразователь2, трансформируется в нем в электрический сигнал, который затем50 усиливается усилителем 4. Достигаявнутреннего преобразователя 3, этаволна тоже наводит в нем ЭДС, нопо амплитуде значительно меньшейДифференциальные усилители 6 и55 7 производят вычитание этих сигналов, Следовательно, момент появ-,ления сигнала и его. длительностьна каоде первого вентиля 8.Заказ 7998/45 Тираж 896 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул, Проектная, 4 соответствует моменту появленияи длительности воздействия продольной волны на электроакустический преобразователь 1, а накатоде второго вентиля 9 сигналсоответствует моменту появления идительности поперечной волны наэтот преобразователь. С катодоввентилей 8 и 9 огибающие сигналовдифференцируются, сравниваются с 1 Омгновенным значением амплитудывходного сигнала, Компараторы 12и 13 формируют передний фронт импульса в момент равенства на их входах мгновенных значений огибающейи ее продифференцированного сигнала.Передний фронт этих импульсов определяет момент времени прихода сигнала к приемному преобразователю 1. 759 4Измеритель 14 временных интерваловизмеряет длительность имерительного импульса, соответствующуюразности времени прихода к приемномупреобразователю 1 продольной волныотносительно поперечной. Приведенный алгоритм измерения временныхинтервалов осуществляется вычислительным блоком 16,Формирователь 17 импульса окончания сигналов акустической эмиссииуправляет работой измерителя 14 временных интервалов и ключа 15Определение расстояния до источника по данной расчетной формулеобеспечивает меньшую погрешностьизмерения, чем определение расстояния до источника по триангуляционнымуравнениям в других устройствах,