Способ выделения сигналов акустической эмиссии от трещины из импульсных и флуктуацонных помех и измерения размеров трещины и устройство для его осуществления

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11 875273(23) Приоритет СССР Опубликовано 231081. Бюллетень39Дата опубликования описания 25.1081 во аелаи взобретений и открцткй.Г. Симч 1) Заявител ПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМ 1Т ТРЕЩИНЫ ИЗ ИМПУЛЬСНЫХ И ФЛЮКТУАЦИОННЫХИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ТРЕЩИН И УСТРОЙСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СИИ ОМЕ ударных прещиныехническойизобретению Изошающемзованолий. аиболее близким по ущности.к пр вляется спос агаемо выделе я сигналов вьделения сигнал ии от трещины из Известен спос стической эми ех, заключающ что из й эмиссииустическ сигнал ным канасмеси сигналови помехи вычитанятый дополните мехи, пр чине трещины с принятых от тр парамигнало ния этоователь, удара я Г 23. ройство.оба содилитель,осуществлит преобра с спо едус сиги дискриминатор предупреждени этих способа я большая пог сти параметро изато остатко а являе Нед ройств в силу решнос в саги зависи етение относится к неразру- т контролю и может быть испольля диагностики качества издеУстройство для осуществления этог способа содержит основной канал, состоящий из последовательно соединенных преобразователя, предусилителя, усилителя, блока подавления помех и регистратора, и дополнительный канал, состоящий из последовательно соединенных преобразователя помех, предусилителя, усилителя и детектора, выход которого подключен ко вход блока подавления помех 11.Недостатком этих способа и устрой ства является то, что они не пози . - . яют вьделять сигналы ех и измерять размерь акустическои эмиссии от трещины изимпульсных и флюктуационных помехи измерения размеров трещины, заключающийся в том, что выделяют сигналыот трещины из флюктуационных помехпутем компенсации уровня помех уровнем смещения, выделяют сигналы оттрещины из импульсных помех по длительности принятых сигналов, о велилов АЭ от свойств испытуемого материала.Цель изобретения - повышение достоверности выделения и точности измерения,Эта цель достигается тем, чтовыделяют первую полуволну сигнала,компенсируют уровень шумов уровнемсмещения, одновременно сравниваютзаданные пороговые значения длительности 1 о и крутизны 50 переднегофронта эталонных импульсов с принятыми и пронормированными по амплитудесигналами с длительностью Г и крутизнойпереднего фронта, в резуль-.тате которого выделяют сигналы оттрещины, а о размерах развивающейсятрещины судят по произведению амплитуды принятого сигнала на его длительность и на постоянную величину,устанавливаемую для каждого конкретного случая. Устройство для осуществления способа снабжено двухканальным блокомвыделения полуводны, двухканальнымдискриминатором нижнего уровня, нормирователем амплитуд импульсов, дискриминатором переднего фронта импульсов,схемой управления, аналоговым ключоми схемой измерения длины трещины,преобразователь выполнен в видестержня из пъезокерамики с поперечной поляризацией с двумя электродами,расположенными на концах. стержня,обеспечивающими задержку сигнала навремя, не менее длительности сигналаот импульсной помехи, предусилительвыполнен двухканальным, выходы егоподключены к последовательно соединенным двухканальному блоку выделения полуволны и двухканальному дискриминатору нижнего уровня, выход первого канала которого подключен к нормирователю амплитуды импульсов, выход которого подключен к входу дискриминатора удара и к входу дискриминатора переднего фронта импульсов,выход которого подключен к третьемувходу схемы управления, а первыйи второй выходы дискриминатора уда, ра. подключены к первому и второмувходам схемы управления, выход которой подключен к первому входу аналогового ключа, выход которого подключен к последовательно соединеннымсхеме измерения длины трещины и сигнализатору предупреждения.,Способ заключается в следующем,В Принимают сигналы акустическойэмиссии, выделяют первую полуволну сигнала, компенсируют уровень шумовуровнем смещения, определяют длительность и крутизну переднего фронта выделенной полуволны сигнала и сравнивают их с наперед заданными значениями длительности и крутизны переднего фронта. При длительности и крутизне 1 О меньших, чем заданные, пропускают выделенный сигнал от трещины на обработку, определяют амплитуду сигнала, умножают ее значение на длительность сигнала и постоянную величину, уста навливаемую для каждого конкретного,случая. По вышеуказанному произведению судят о размерах развивающейсятрещины.На чертеже изображена функциональ ная схема устройства для осуществления способа.Устройство содержит датчик Г, со.стоящий из стержня 2 из пьезокерамики с поперечной поляризацией, электродов 3 и 4, расположенных на концах стержня, демпферов-держателей 5 и, звукоизолирующего материала и корпуса б, двухканальный предусилитель 7, один из каналов которого подключен к электродам 3, другой - к электродам 4, двухканальный блок 8 выделения полуволны, .вход которого подключен к выходу предусилителя 7, двухканальный дискриминатор 9 нижнего уровня, вход. которого поключен к выходу 35блока 8 выделения полуволны, нормирователь 1 О.амплитуды импульсов, вход которого подсоединен к первому выходу дискриминатора 9 нижнего уровня, дискриминатор 11 удара, дискриминатор 12 переднего фронта импульсов, схему 13 управления, аналоговый ключ 14, схему 15 вычисления размера трещины сигнализатор 16, выход йормирователя 10 амплитуды импульсов подключен к входам дискриминатора 12 переднего Фронта импульсов и дискриминатора 11 удара, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входу схемы 13 управления,50 третий вход которой подключен к выходу дискриминатора 12 переднегофронта импульсов, а выход - к первому входу, аналогового ключа 14, первыйвход которого подключен к второму 55 выходу дискриминатора 9 нижнего уровня, а выход - к последовательно соединенным схеме 15 вычисления размера трещины и сигнализатору 16.75273 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 Формула изобретения 55 5 8Способ с помощью устройства осуществляется следующим образом. Механические колебания в виде волннапряжений или перемещений, генерируемых ударами или трещиной в испытуемом объекте, поступают на датчик 1, где, проходя по стержню 2, в зоне электродов 3 и 4 преобразуются за счет пьезоэффекта в электрические сигналы. Электрический сигнал, снятый с электродов 4, задерживается относительно сигнала, снятого с электродов 3, на время, равное прохождению сигнала по стержню 2, например, на 40 мкс. Для устранения собственного резонанса стержня 2 и для звукоизоляции его от корпуса б на стержень 2 после электродов 3 и 4 установлены демпферы 5. Электрические сигналы, снятые с электродов 3 и 4; поступают соответственно на первый и второй входы двухканального предусилителя 7.Усиленные сигналы с выхода предусилителя 7 поступают на двухканальный блок 8 вьделения полуволны, который вьделяет по каждому каналу только первую половолну приведшего сигнала. Вьделенные полуволны сигналов поступают на двухканальный дискримйнатор 9 уровня., где по каждому каналу происходит усиление сигнала и компенсация уровня флюктуационных помех. Усиленные и свободные от флюктуационных помех сигналы с выхода дискриминатора 9 поступают по первому каналу на нормирователь 10 импульсов, в котором они приводятся к одной нормированной амплитуде. С выхода нормирователя 10 сигналы поступают на параллельно включенные по входу дискриминатор 11 удара и дискриминатор 12 переднего фронта. В дискриминаторе 11 удара происходит формирование из полуволны прямоугольного сигнала и сравнение его по длительности с вырабатываемым им же прямоугольным импульсов с пороговым значением, по длительности равным наибольшей длительности имнульсов от трещин., равным, например, 10 мкс. С первого выхода дискриминатора удара сформированный из полуволны импульс поступает на первый вход схемы 13 управления, на выходе которой появляется положительный потенциал, который поступая на первый вход аналогового ключа 14, открывает его. Если анализируемая полуволна превысит пороговую длительность (10 мкс), что свидетельствует о наличии ударной помехи, то на втором выходе дискриминатора 11 удара появится прямоугольный импульс, который поступит на второй вход схемы 13 управления, с выхода которой на аналоговый ключ 14поступит отрицательный потенциал изакроет его. В дискриминаторе 12 переднего фронта происходит сравнениекрутизны переднего фронта принятойполуволны с заранее заданной контрольной крутизной путем селекции переднего фронта принятой нолуволныдлительностью импульса, соответствующей наибольшей длительности переднегофронта сигнала. от трещины, например2 мкс и установки верхнего уровнядискриминации, соответствующего меньше наименьшей амплитуды сигнала оттрещины, После селекции переднегофронта первой полуволны принятого сигнала по крутизне сигнал с выходадискриминатора 12, появление которогосвидетельствует о наличии сигнала оттрещины, поступает на третий входсхемы 13 управления, на выходе которой появляется положительный потенциал и открывает аналоговый ключ 14.Одновременно вьделенная и свободнаяот флюктуационных помех полуволнасигнала АЭ, задержанная в датчике 1,например на 40 мкс, с выхода дискриминатора 9 нижнего уровня поступает навторой вход аналогового ключа 14.Через нормально открытый ключ 14 онапоступает на схему 15 вычисленияразмера трещины, где происходит измерение длительности и амплитуды принятой полуволны, преобразование ихв дискретные значения, перемножениеэтих величин между собой и на коэффициент, задаваемый для каждого конкретного материала, и накопление инФормации до определенного значения,пропорционального опасному размерутрещины, С выхода схемы 15 вычисления длины трещины накопленная инфор-,мация от сигналов трещины, соответствующая опасному ее размеру, поступает на звуковой сигнализатор 16. 1. Способ вьделения сигналов акустической эмиссии от трещины из импульсных и флуктуационных помех и измерения размеров трещины, заключающийся в том, что вьделяют сигналы от трещины из флюктуационных помех путем компенсации уровня помех уров87 аз 9324/б 9 Тираж 910 Подписное тент" город, ул. Проект илиал ППП нем смещения, выделяют сигналы от трещины из импульсных помех по длительности принятых сигналов, о величине трещины судят по параметрам принятых от трещины сигналов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности выделения и точности измерения, выделяют первую полуволну сигнала, компенсируют уровень шумов уровнем смещения, одновременно сравнивают заданные пороговые значения длительности 60 и крутизны 5 О переднего фронта эталонных импульсов с принятыми и пронормированными по амплитуде сигналами с длительностью Г и крутизной 5 переднего фронта, в результате которого выделяют сигналы от трещины а о размерах развивающейся трещины судят по произведению амплитуды принятого сигнала на его длительность и на постоянную величину, устанавливаемую для каждого конкретного случая.2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее преобразователь, предусилитель, дискриминатор удара и сигнализатор предупреждения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено двухканальным блоком выделения полуволны, двухканальным дискриминатором нижнего уровня, нормирователем амплитуд импульсов, дискриминатором переднего фронта импульсов, схемой управления, аналоговым ключом и схемой измерения дли 5273 8ны трещины, преобразователь выполненв виде стержня из пьезокерамики споперечнои поляризацией с двумя электродами, расположенными на концахстержня, обеспечивающими задержкусигнала на время, не менее длительности сигнала от импульсной помехи, предусилитель выполнен двухканальным,выходы его подключены к последовательно соединенным двухканальному блоку выделения полуволны и двухканальному дискриминатору нижнего уровня,выход первого канала которого подключен к нормирователю амплитуды импульсов, выход которого подключен к входу дискриминатора удара и к входудискриминатора переднего фронта импульсов, выход которого подключен ктретьему входу схемы управления, апервый и второй выходы дискриминатора удара подключены к первому и второму входам схемы управления, выходкоторой подключен к первому входу аналогового ключа, выход которого подключен к последовательно соединенным схеме измерения длины трещины и сигнализатору предупреждения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Баранов В,М Молодцов К.И,30Акустикоэмиссионные приборы ядернойэнергетики. М., Атомиздат, 1980,с. 78-87.2, Патент США 9 3713127,кл. 6 .01 й 29/04, 1974 (прототип),35