Устройство акустико-эмиссионного контроля материалов

О П И С А Н И Е и 1 вв 295 зИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветсиинСоциапистическнкРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(6 ) Дойолнительное к авт. свнд-ву(22)Заявлено 03.04.79 (21) 2746034/25-28 (51)М. Кл.3 6 01 й 29/04 с присоединением заявки РЙ Гасударственный кфмнтет(23)Приоритет Опубликовано 07,03,83, Бюллетень9 пе делам нзоаретени и еткрмтий,16(088.8) Дата опубликования описания 09,03 83(54) УСТРОЙСТВО АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля материалов по сигналам акустической эмиссии.Известно устройство для измерения5 амплитуды сигналов акустической эмиссии, содержащее соединенные последовательно резонансный преобразователь и блок обработки сигнала, выполняющий операции преобразования сигнала в серию импульсов, число которых пропорционально амплитуде сигнала, и подсчет числа импульсов в серии 11.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство акустико-эмиссионного контроля материалов, содержащее приемно-преобразующий блок и блок измерения амплитуды сигнала. Приемно-преобразующий блок выполнен в виде одного приемногоао датчика, содержащего один пьезоэлемент. В блоке измерения амплитуды сигнала отсутствует схема измерения коэффициента затухания 12 ),Общим недостатком этих устройствявляется малая точность контроля, обусловленная тем, что измеряется амплитуда сигнала в месте расположения приемного преобразователя и не учитывается затухание сигнала при его распространении от контролируемого дефектадо приемного преобразователя.Целью изобретения является повышение точности контроля,Эта цель достигается тем, что вустройстве акустико-эмиссионного контроля материалов, содержащем приемнопреобразующий блок и блокизмеренияамплитуды сигнала, приемно-преобразующий блок выполнен в виде двух приемных датчиков, каждый из которых выполнен в виде трех концентрически расположенных пьезоэлементов, а блок измерения амплитуды сигнала снабжен схемой измерения коэффициента затухания,оно снабжено также вторым блоком измерения амплитуды сигнала со схемойизмерения коэффициента затухания, дву Э 10 мя блоками определения направления прихода волны, блоком приоритета, коммутатором значения угла, соединенным последовательно с блоком вычисления расстояния и блоком вычисления амплитуды, блоком вычисления угла, включенным между одним из блоков определения направления прихода волны и блоком вычисления, расстояния, двухканальным коммутатором, входы которого соединены 1 Ос соответствующими выходами блоков измерения амплитуды, выходы - с вторыми третьим входами блока вычисленияамплитуды, входы блоков определениянаправления прихода волны связанысоответственно с центральным и средним элементами датчиков, входы блоков измерения амплитуды - со средним и внешним элементами, а входыблока приоритета - с внешними элементами, выходы блоков определениянаправления прихода волны соединеныс входами коммутатора значения угла,выход второго блока определения направления прихода волны соединен свторым входом блока вычисления угла,выход блока приоритета соединен соответственно с коммутирующими входами коммутатора значения угла и двухканального коммутатора,На чертеже представлено устройство акустико-эмиссионного контроляматериалов.Устройство содержит приемные датчики 1 и 2, каждый из которых выполнен в виде трех концентрически расположенных пьезоэлементов, блоки 3и 4 измерения амплитуды сигнала,снабженные схемой измерения коэффициентазапускания, блоки 5 и 6 определсниянаправления прихода волны, блок 7приоритета, коммутатор 8 значения угла, соединенный последовательно с.блоком 9 вычисления расстояния и сблоком 10 вычисления амплитуды,блок 11 вычисления угла, включенныймежду блоком 5 определения направления прихода волны и блоком .9 вычисления расстояния, двухканальный коммутатор 12, входы которого соединеныс соответствующими выходами блоков 3Ми 4 измерения амплитуды, выходы - свторым и третьим входами блока 10вычисления амплитуды, входы блоков 5и 6 определения направления приходаволны связаны соответственно с центральными и средними элементами датчиков, входы блоков 3 и 4 измеренияамплитуды - со средним и внешним эле ЕР О.-ЕД О+Ер Ко Ег егде О, Оо амплитуда сигнала, измеряемая на внешнем и среднем пьезоэлементах датчика 1 соответственно;отношение коэффициентовпреобразования среднегои внешнего пьезоэлементов;Ь - расстояние между средном и внешним пьезоэлементами;основание натуральногологарифма.Акустический сигнал поступает на внешний пьезоэлемент, преобразуется в электрический и поступает на вход блока 7 приоритета, Акустический сигнал проходит через средний пьезоэлемент, где преобразуется в электрический и поступает на второй вход блока 3 измерения амплитуды сигнала и второй вход блока 5 определения направления прихода волны, где измеряется его амплитуда, Акустический сигнал прошедший через средний пьезоэлемент, поступает на элемент, вносящий искусственное затухание по определенному закону, минуя короткий ослабленный сигнал поступает на центральный пьезоэлемент датчика 1, где преобразуется в электрический сиг 02953 4ментами, а входы блока 7 приоритетас внешними элементами, выходы блоков 5 и 6 определения направления прихода волны соединены с входами коммутатора 8 значения угла, выход второго блока 6 определения направленияприхода волны соединен с вторым входом блока 11 вычисления угла,.выходблока 7 приоритета соединен соответственно с коммутирующими входами коммутатора 8 значения угла и двухканального коммутатора 12,Устройство работает следующим образом.Кратковременные акустические колебаниясигналы акустической эмиссии ),вызванные образованием деФекта поступают на датчик 1, где, проходя черезвнешний пьезоэлемент датчика 1 преобразуются в электрический сигнал, который поступает на первый вход блока 3измерения амплитуды сигнала, обеспечивающего вычисление затухания по формуле5 1002 нал, который поступает на первый вход блока 5 определения направления прихода сигнала, где также измеряется ампл.гуда принятого сигнала, а направление в блоке 5 определения напоавле ния поихода сигнала вычисляется по отношению амплитуд, поступивших на его первый и второй входы, так как величина отношения пропорциональна углу прихода, Сигнал акустической 1 о эмиссии от одного и того же дефекта при своем распространении поступает также на вход датчика 2, выполненного аналогично датчику 1. С выходов блоков 5 и 6 определения направления прихода волны сигналы, дискретные значения которых соответствуют углам прихода сигналов на датчики 1 и 2, поступают на первый и второй входы блока 11 вычисления угла Ч,образованного пересечением двух прямых, проведенных из точек приема сигналов под углами их поступления на точку излучения, Угол в блоке 11 вычисления угла определяется выражением25где о. Ъ - углы прихода сигналов,измеренные от датчиков 1и 2 и выраженные в диск- ЗОретных значениях,Блок 11 вычисления угла содержит суммирующее устройство имитатор угЬ1ла 180 , выраженного в дискретном ви де, и вычитающее устройство, Сигнал, с блока 11 вычисления угла поступает на первый вход блока 9 вычисления расстояния от выбранного датчика до источника излучения, одновременно на второй вход блока 9 вычисления расстояния поступает дискретное значениеугла прихода сигнала с выхода блока 5 оп.ределения направления прихода волны через первый вход коммутатора 8,если акус 45 тический сигнал пришел на датчик 1 позже, чем на датчик 2, и с выхода блока 6 через второй вход коммутатора 8. Переключение входов коммутатора 8 осуществляется с выхода блока 7 приоритета, который вырабатывает на своем выходе положительный потенциал от сигнала, прошедшего на его первый вход с датчика 1, и отрицательный потенциал от сигнала, проведшего на его второй вход с датчика 2. Приоритет сигнала в блоке 7 приоритета для датчика 1 или датчика 2 выбирается по времени прихода сигнала на датчики,953причем сигнал на выходе блока 7 приоритета будет положительной или отрицательной полярности в зависимости от того, на какой датчик поступил акустический сигнал в первую очередь. Расстояние Ь ; пройденное акустической волной от дефекта до датчика, вычисляется в блоке 9 вычисления расстояния по Формуле05104ут де а - расстояние между двумя датчиками, заранее установленное и задан" ное в блоке 9 измерения расстояния .в виде дискретного расстояния значения имитатора длиныИзмеренное значение расстояния Ь в виде двоичного кода поступает на первый вход блока 10 вычисления амплитуды, на второй вход которого через первый канал двухканального коммутатора 12, т.е. через его первый или второй вход, поступает значение измеренного коэФФициента затухания от соответствующего датчика, на который механический сигнал пришел в первую очеГздь, а на третий вход блока 10 вычисления амплитуды поступает измеренное пиковое значение амплитуды сигнала, выраженное в дискретных значениях через третий или четвертый вход канала двухканального коммутатора 12 от датчика 1 или датчика 2, имеющего приоритет. Переключение входов в двухканальном коммутаторе 12 осуществляется от блока 7 приоритета в виде положительного или отрицательного потенциалов в зависимости от приоритета,Вычисление амплитуды 0 сигнала акустической эмиссии в зоне образования трещины в блоке 10 вычисления амплитуды происходит согласно выражению, ецьеегде А, - измеренная амплитуда пикового значения сигнала, поступившего с третьего или четвертого входа двухканального коммутатора 12.Таким образом, данное устройство позволяет повысить точность контроля за счет контроля амплитуды сигналов акустической эмиссии в области дефекта.формула изобретения Устройство акустико-эмиссионногоконтроля материалов, содержащее при 7 1002 емно-преобразующий блок и блок измерения амплитуды сигнала, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, приемно-преобразующий блок выполнен в виде двух приемных датчиков, каждый из котооых выполнен в виде трех концентрически расположенных пьезоэлементов, а блок измерения амплитуды сигнала снабжен схемой измерения коэффициента затуха О ния, оно снабжено также вторым блоком измерения амплитуды сигнала со схемой измерения коэффициента затухания, двумя блоками определения направления прихода волны, блоком приорите та, коммутатором значения угла, соединенным последовательно с блоком вычисления расстояния и блоком вычисления амплитуды, блоком вычисления угла, включенным между одним из блоков определения направления прихода волны и блоком вычисления расстояния, двухканальным коммутатором, входы которого соединены с соответствующими выходами блоков измерения амплитуды, выходы - с вторым и третьим входами блока вычисления амплитуды, входы блоков определения направления поихода волны связаны соответственно с центральным и средним элементами датчиков., входы блоков измеренияамплитуды - со средним и внешним элементами, а входы блока приоритета - с внешними элементами, выходы блоков определения направления прихода волны соединены с входами коммутатора значения угла, выход второго блока определения направления прихода волны соединен с вторым входом блока вычисления угла, выход блока приоритета соединен соответственно с коммутирующими входами коммутатора значения угла и двухканального коммутатора.Источники информации принятые во внимание при эксйертизе1. Авторское свидетельство СССР М 606129, кл.С 01 й 29/04, 1978.2. Грешников В.А., Дробош Ю,Б. Акустическая эмиссия, М Изд-во стандаотов, 1976, с. 76-81 (поототип).оставитель К Хехоед А. Бабинец ираж 871дарственного комизобретений и оа Ж-Я Раушскатент", г. Ужгоро Корректо Подписно ета СССР рытийнаб, в, Цд С Редактор А, Шишкина Т.Заказ 153926 Т ВНИИПИ Госу по делам 110 Моске Филиал ППП "Па