Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии

,5 И 4 Ь 01 М 29/ АНИЕ РЕТЕН НОМУ С ЕТЕЛ И 9 Г,Б, Иурав овано для оценк контроля по энер ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР РО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯГИИ СИГНАЛОВ АКУСТИЧ(57) Изобретение отрушающему контролиделий акустико-эмиси может быть испольдефектности объектов 8)Дробот Ю,Б.-И,: нзд-во83-84.,льство СССРИ 29/04 1984,ИЗИЕРЕЧИЯ ЭНЕРЕСКОЙ ЭМИССИИосится к неразатериалов и изионным методом гии сигналов акустической эмиссии (АЭ). Целью изобретения является повышение достоверности и точности измерения энергии сигналов АЭ, Производится частотное преобразование сигнала АЭ . преобразователем 2 частоты и усилителем 3 промежуточной частоты, В ка" честве квантующих импульсов используют импульсы, сформированные иэ сигнала промежуточной частоты, что автоматически обеспечивает "разноску" квантующих импульсов каналов по времени, Измерение энергии сигналов АЭ производится аппроксимацией площади под условной кривой, соответствую- с щей квадрату значения анализируемого сигнала, суммой площадей трапеций.С:Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий акустико-эмисси:" .:.ым методом и может быть использовано для оценки деФектности объектов контроля по энергии сигналов акустической эмиссии (АЭ),Цель изобретения - повышение достоверности и точности измерения энергии сигналов АЭ за счет того, что квантующие импульсы Формируются иэ сигнала промежуточной частоты и площадь под кривой, соответствующей квадрату значений анализируемого сигнала, аппроксимируется суммой плошадей трапеций.На Фиг.1 показана структурная схема устройства для измерения энергии сигналов АЭ; на Фиг.2 - эпюры напряжений в отдельных точках структурной схемы устройства," на Фиг.3 - граФик процесса измерения энергии АЭ,Устройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии содержит последовательно приемный преобразователь 1, преобразователь 2 частоты и усилитель 3 промежуточной частоты, и каналов, каждый из которых содержит амплитудный дискриминатор 4 - 7, Р-триггер 12 - 15, логический элемент И 16 - 19 и делитель 20 - 23 частоты импульсов. Кроме того, каждый нечетный канал содержит Формирователь 8, 9 переднего Фронта импульсов, а каждый четный канал содержит Формирователь 10, 11 заднего Фронта импульсов, Вход Формирователя 8 (9 - 11) соединен с выходом амплитудного дискриминатора (5 - 7). В каждом канале прямой выход Формирователя 8 (9 - 11) Фронта импульсов соединен с первым входом логического элемента И 16 (17 - 19), инверсный выход Формирователя 8 (9 - 11) Фронта импульсов соединен со счетным входом Р-триггера 12 (13 - 15),инверсный выход Р-триггера 12 (13 - 15)соединен с его входом Р, прямой выход Р-триггера 12 (13 - 15) соединен с вторым входом логичес - кого элемента И 16 - 19, выход которого соединен с входом делителя 20 - 23 частотыВыходы делителей 20 - 23 частоты соединены с соответствующими входами логического элемента ИЛИ 24, выход логического элемента ИЛИ 24 соединен с входом счетчика 25, выход которого соединен с входом регистра 26, Вход Б Р-триггера 13 (14 и 15) каждого канала, за исключениемпоследнего, соединен с инверсным Выходом Формирователя 8 (10 и 11) Фронта импульсов соседнего старшего по уровню дискриминации канала, Входы амплитудных дискриминаторов 4 - 7 соединены с выходом усилителя 3 промежуточной частоты.Устройство работает следующим образом,Сигналы АЭ принимаются приемнымпреобразователем 1 и преобразуютсяим в переменное электрическое напряжение, Преобразователь 2 частоты пре 15образует это напряжение таким образом, что его спектр переносится с несущей частоты за которую принимается частота основного резонанса приемного преобразователя 1) на. промежуточную частоту, Усилитель 3 промежуточной частоты производит дополнительное усиление сигнала на промежуточной частоте с одновременным обеспечением частотной избирательности,С выхода усилителя 3 промежуточнойчастоты центрированный сигнал поступает одновременно на входы амплитудных дискриминаторов 4 - 7 всех ка 30,налов.При работе одного канала, например младшего, в первом случае входной радиосигнал промежуточной частоты Б превышает уровень дискриминации 11 только амплитудного дискриминатора 7, На Выходе дискриминатора7 при этом Формируется последовательность прямоугольных импульсов Бпричем длительность каждого импульса40 равна интервалу времени, в течениекоторого входной радиосигнал промежуточной частоты превышает уровеньдискриминации амплитудного дискриминатора 7, Далее Формирователь 9переднего Фронта Формирует на своемпрямом выходе короткие импульсы Бсовпадающие по времени с переднимиФронтами исходных прямоугольных импульсОВ 11. СоотВетстВенное на ин 50 версном выходе Формирователя 9 Формируются инвертированные импульсы11, . С прямого выхода Формирователя9 импульсы Б, поступают на первыйвход логического элемента И,э, а с55 инверсного выхода Формирователя 9 импульсы Пт 1 поступают на счетный входР-триггера 15, Р-триггер 15 делит надва число импульсов 11 поступающих на его вход, На прлмом выходе Р 1295334где триггера 15 формируются импульсы ,д,которые поступают на второй вход логического. элемента И 19. При совпадении импульсов на входах логическогоэлемента И 19 на его выходе формируются импульсы О, которые поступают на вход делителя 23 частотыЕсли входной радиосигнал промежуточной частоты Б превышает уровеньдискриминации П амплитудного дискриминатора 6 второго канала, то наего выходе также формируются прямоугольные импульсы Б , из которыхформирователь 11 заднего фронта формирует на своем прямом выходе короткие импульсы Б г , совпадающие повремени с задними фронтами прямоуГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ Б.На инверсном выходе формирователя11 формируются инвертированные импульсы Г которые поступают насчетный вход Р-триггера 14 и т,д т,е, канал работает также, как доэтого работал первый канал, Однако,25кроме того, инвертированные импульсы Г поступают и на установочный 3вход Р-триггера 15 первого канала,При этом, если до прихода импульса От Р-триггера 15 находится в состоянии 0, то с приходом импульса Бон устанавливается в состояние 1,Таким образом, импульсы 0 , поступающие на 5 вход Б -триггера 15, переводят его из режима деления на двав режим деления на единицу, т.е, на 35вход делителя 13 поступает при этомтакое же количество импульсов, как и на вход формирователя 9. Аналогично работают и Все остальные качалы устройства, т.е, на входы делителей 20- 4023 частоты каждого -го канала поступает либо число импульсов А., равное числу импульсов, сформированных соответствующим амплитудным дискриминатором 4 - 7 (если работаети ближай Аший старший канал) либо в , (если2 ближайший старший канал не работает), 1 50Делители 20 - 23 частоты делят число импульсов, поступающих на их входы, в соответствии с установленны" ми в них коэффициентами деления, Выходные импульсы делителей 20 - 23 55 частоты объединяются логическим элементов ИЛИ 24, суммируются счетчиком 25 и регистрируются регистратором 26, Коэффициенты К деления делителей 20 - 23 выбираются так, чтобы общее число импульсов на счетчике,25 было пропорционально энергии сигналов акуг1- Ъ-ическои эмиссии К - П 11 дЧ ф1-1 где П - уровень дискриминации амиплитудного дискриминатора 4(5 - 7)старшего канала;П - уровень дискриминации амплитудного дискриминатора 4 (5 - 7)-го канала,Процесс измерения энергии заключается -в следующем, В устройстве происходит определение плошади под условной кривой, соответствующей квадратуогибающей входного радиосигнала промежуточной частоты.На графике (фиг.3) обозначены:Ь - входной радиосигнал промежуточпрной частоты, поступающий на амплитудные дискриминаторы усилителя 3промежуточной частоты; Б 0 - условгная огибающая входного сигнала; Б -квадрат условной огибающей," 11, -Бэ-уровни дискриминации амплитудных дискриминаторов; Ц, обычно устанавливается несколько выше уровня шумов,Площадь под кривой П определяется в устройстве как сумма площадейтрапеций А и Б и С, причем трапецияС для старшего из сработавших каналов вырождается в треугольник, Площадь каждой трапеции равна суммеплощадей прямоугольника и двух треугольников, Если основание каждой-й трапеции выразить через числоимпульсов М;, равное ТБ 1, то площадь трапеции определяется: 1 2,гЯ = М + - (М-М )(Р -и.),1М; +-(М, М;,) М т,е,2я; =МЖ - Р, )Как следует из описания работы устройства, в каждом -м канале при отсутствии срабатывания старшего соседнего канала происходит деление на два, т.е, вырабатывается число им 1пуль сОВ 1 раВное 2 (ММ 11 ) 1 а В случае срабатывайия старшего соседнего канала деление на два прекращается и вырабатывается число импульсов, равное МТаким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить достоверность и точность измерения энергии сигналов АЭ за счет того что в качестве квантующих импульсов используются импульсы сформированные из сиг- фО нала промежуточной частоты, что автоматически обеспечивает "разноску" квантующих импульсов каналов во времени, а также измерения энергии сигнала АЭ площади под условной кривой, аппроксимируемой суммой площадей трапеций.формула изобретения2 ОУстройство для измерения энергии сигналов акустической эмиссии, содержащее приемный преобразователь, пос ледовательно соединенные логический элемент ИЛИ, счетчик и регистратор, и каналов, каждый из которых содержит амплитудный дискриминатор и делитель частоты входы амплитудных дискриминаторов соединены между соЗО бой, выходы делителей частоты соединены с соотвествующими входами логического элемента ИЛИ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности и точности, оноснабжено последовательно соединенными преобразователем частоты и усилителем промежуточной частоты, включенными между приемным преобразователеми амплитудными дискриминаторами, Птриггерами и логическими элементамиИ, включенными в каждый канал, формирователем передних фронтов импульсов,включенными в каждый нечетный канал,формирователями задних фронтов импульсов, включенными в каждый четныйканал, в каждом канале вход формирователя фронтов соединен с выходом амплитудного дискриминатора, прямой выход формирователя фронтов соединен спервым входом логического элемента И,инверсный выход формирователя фронтов соединен со счетным входом 0 триггера, инверсный выход Э-триггерасоединен с его входом В, прямой выход 0-триггера соединен с вторымвходом логического элемента И, выходкоторого соединен с входом делителячастоты, вход Б 0-триггера каждогоканала, за исключением последнегосоединен с инверсным выходом формирователя фронтов соседнего старшего поуровню дискриминации канала,