Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделийметодом акустической эмиссии и можетбыть использовано для контроля объектов машиностроения, строительной индустрии и в других областях промышленности.1 елью изобретения является повышение точности измерения энергии засчет аппроксимации площади под условной кривой, соответствующей квадратуисследуемого сигнала, суммой площадейтрапеций,На фиг.1 изображена структурная 15схема устройства в четырехканальномварианте; на фиг,2 - график процессаизмерения энергии.Устройство содержит соединенныепоследовательно приемный преобразова Отель 1, усилитель 2, детектор 3, соединенные последовательно логическийэлемент ИЛИ 4 счетчик 5 и регистра.тор 6, соединенные последовательногенератор 7 счетных импульсов и распределитель 8 счетных импульсов, иканалов, каждый из которых содержитпоследовательно соединенные амплитудный дискриминатор 9 (10-12), времяимпульсный преобразователь 13 (14-16) 3 Ои делитель 17 (18-20) частоты, выходкоторого подключен к соответствующемувходу элемента ИЛИ.Времяимпульсный преобразовательп-го канала выполнен в виде элемента21 И, включенного между выходом амплитудного дискриминатора, связанного с вторым входом первого элементаИ (и)-го канала, и входом делителя17 частоты, Времяимпульсные преобразователи 14-16 выполнены в виде последовательно соединенных элемента 22(23, 24) И, элемента 25 (26, 27) ИЛ 4и элемента 28 (29, 30) И, выход которого является выходом соответствующего времяимпульсного преобразователя.Выход амплитудного дискриминатора 10(11, 12) каждого канала соединен спервым входом элемента 22 (23, 24) И,вторым входом элемента 28 (29, 30) Иэтого же канала и с вторым входомэлемента 23 (24) И предыдущего канала. Первый выход распределителя 8 счетных импульсов соединен с вторым входом элемента 21 И, а остальные выходы соединены соответственно с третьим входом элемента 22 (23, 24) И и вторым входом элемента 25 (26, 27)ИЛИ.Устройство работает следующим образом. Сигналы акустической эмиссии принимаются приемным преобразователем1 и преобразуются им в электрические сигналы. Последние усиливаютсяусилителем 2 и затем детектором 3преобразуются в электрические сигналы одной полярности, С выхода детектора 3 сигнал поступает параллельнона входы амплитудных дискриминаторов9-12, Уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов 9-12 выбраны разными и такими, чтобы обеспечить измерение энергии сигналов акустической эмиссии в пределах требуемого динамического диапазона. На выходах амплитудных дискриминаторов 9-12 формируются импульсы с длительностью, равной времени, в течение которого выходной сигнал детектора 3 превышаетуровень дискриминации соответствующего амплитудного дискриминатора 912. Генератор 7 счетных импульсов вырабатывает квантующие импульсы одинакового постоянного периода следования. Распределитель 8 счетных импульсов, имеющий в данном случае 2 п - 1 = = 7 выходов, выдает на своих выходахнепрерывные последовательности квантующих импульсов одинакового периодаследования. Эти последовательностиимпульсов сдвинуты по фазе таким образом, чтобы исключить их взаимное перекрытие в какой-либо. момент времени. Импульсы с каждого выхода распределителя 8 счетных импульсов поступают или на второй вход элемента 21-24 И одного из каналов, или на второй вход элемента 25-.27 ИЛИ одного из каналов, Если сигнал с выходадетектора 3 превышает уровень дискриминации только амплитудного дискриминатора 12 первого (младшего) канала, то с выхода амплитудного дискриминатора 12 поступает открывающий импульс напервый вход элемента 24 И, Так как на третьем входе элемента 24 И присутствует запрещающий сигнал с выхода амплитудного дискриминатора 11, то импульсы с одного из выходов распределителя 8 счетных импульсов, поступающие на второй вход элемента 24 И, не проходят на выход последнего. В то же время импульсы с другого выхода распределителя 8 счетных импульсов, поступающие на второй1413519 3вход элемента 27 ИЛИ, проходят навход второго элемента 30 И. Эти импульсы в течение времени наличия импульса на выходе амплитудного дискри"минатора 12 проходят через второйэлемент 30 И на вход делителя 20 частоты, Если сигнал с выхода детектора 3 превышает уровень дискриминациии амплитудного дискриминатора 11 вто.рого:канала, то он начинает работатьтак, как до этого работал первый.Однако первый канал при этом изменяетрежим работы, так как на третьем входе элемента 24 И появляется сигналс выхода амплитудного дискриминаора 11. При этом импульсы с выходараспределителя 8 счетных импульсов,поступающие на второй вход элемента24 И, проходят на выход последнего идалее на первый вход элемента 27 ИЛИ,Таким образом, на выходе элемента27 ИЛИ имеем сумму импульсов, поступающих с двух разных выходов распределителя 8 счетных импульсов, т.е.последовательность импульсов удвоенной частоты. Эти импульсы далее черезэлемент 30 И поступают на вход делителя 20 частоты.Аналогично работают и все остальные каналы, т.е. на входы делителей.18-20 частоты каждого -го канала поступают импульсы с частотой Е;, равной удвоенной частоте импульсов наодном из выходов распределителя 8счетных импульсов (если работает ипоследующий канал), либо Е;/2 (еслипоследующий канал не работает),На вход делителя 17 частоты поступают импульсы с частотой й;/2.Делители 17-20 частот делят числоимпульсов, поступающих на их входы завремя измерения в соответствии с установленными в них коэффициентамиделения.Выходные импульсы делителей 17-2045частоты объединяются элементом 4 ИЛИ,суммируются счетчиком 5 и регистрируются регистратором 6. Коэффициентыделения делителей 17-20 выбраны так,чтобы общее число импульсов на счетчике 5 было пропорционально энергиианализируемого сигнала.Процесс измерения энергии заключается в следующем (фиг.2).В устройстве происходит определение площади под условной кривой, соответствующей квацрату исследуемогосигнала. На фиг. обозначены Б - сигнал, поступающий с выхода детектора 3;11 - условная кривая, соответствующая квадрату сигнала, поступающего с выхода детектора 3; 11-П- уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов 12, 11, 10 и 9 соответственно.Б устанавливается обычно несколько выше уровня шумов. Площадь под кривой Б 2 с, пропорциональная энергии исследуемого сигнала, определяется в предлагаемом устройстве как сумма площадей трапеций А, Б и С, причем трапеция С для старшего из сработавших каналов вырождается в треугольник, Площадь каждой трапеции равна сумме площадей прямоугольника и двух треугольников. Если основание каждой д-й трапеции выразить через число импульсов М ; то площадь трапеций определится как 81 = М,+ + -(М М+ф )3 Г(П 21р )Уа площадь под кривой Б будет равна 78;,В каждом -м канале при отсутствии срабатывания последующего соседнего канала происходит деление частоты Йна два, т.е. вырабатывается число импульсов 1/2(М; - М; ), а в случае срабатывания последующего соседнего канапа деление на два прекращается и вырабатывается число импульсов равФ ное М;.Таким образом, в предлагаемом устройстве за счет введения распределителя 8 счетных импульсов обеспечивается гарантированная разноска квантирующих импульсов во времени. Кроме того, обеспечивается более точное измерение энергии сигнала АЭ за счет аппроксимации площади под условной кривой, соответствующей квадрату исследуемого сигнала, суммой площадей трапеций. ф о р м у л а, и з о б р е т е н и я Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии, содер" кащее последовательно соединенные приемный преобразователь, усилитель и детектор, последовательно соединенные элемент ИЛИ, счетчик и регистра- . тор, и каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные14135 Корректор В.Бутяга оставитель Б,Ломаехред А.Кравчук едактор Е.Ко аказ 3776/4 6 Тираж 847ВНИИПИ Государственнопо делам изобретени113035, Москва, Ж, Ра писное комитета СССРи открытий ская наб., д, 4/ Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная,амплитудный дискриминатор, вход которого подключен к выходу детектора,времяимпульсный преобразователь и делитель частоты, выход которого подключен к соответствующему входу элемента ИЛИ+ и генератор счетных импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повьппения точности, оноснабжено распределителем счетных импульсов с числом выходов 2 п, входкоторого связан с выходом генераторасчетных импульсов, времяимпульсныйпреобразователь каждого канала, кроме п-го, выполнен в виде последовательно соединенных первого элементаИ, элемента ИЛИ и второго элемента И,выход которого является выходом времяимпульсного преобразователя, выходамплитудного дискриминатора каждого 2 О 19 6канала соединен с первым входом первого элемента И, вторым входом второго элемента И этого же канала и свторым входом первого элемента И предыдущего канала, времяимпульсныйпреобразователь п-го канала выполненв виде элемента И, включенного междувыходом амплитудного дискриминатораи-го канала, связанного с вторым входом первого элемента И (и)-го кана"ла, и входом делителя частоты и-гоканала, первый выход распределителясчетных импульсов соединен с вторымвходом элемента И времяимпульсногопреобразователя и-го канала, а остальные выходы соединены соответственно с третьими входами первых элементов И и вторыми входами элементовИЛИ остальных каналов.