Устройство для определения местоположения дефектов

Союз СоветскмкСоцмалмстмческмкРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 З) УДК 620,179, 16 (088 8) по делам иэвбретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ДЕф ЕКТОВ Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано для определения местоположения развивающихся дефектов.Известно устройство для определения5 местоположения дефектов, содержащее несколько каналов приема сигналов акус- тической эмиссии, каждый из которых состоит из последовательно соединенных-о акустйческого преобразователя, усилителя, фильтра и порогового устройства. Выходы приемных каналов подключены ко входам блока обработки, включающего временной анализатор и запоминающее15 устройство. Обработанная информация о координатах дефектов выводится на экран видеоконтрольного устройства и на цифропечатающее устройство 11.Недостатс)к устройства - низкая точность определения координат дефектов.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для опре 2..деления местоположения дефектов, содержащее не менее трех каналов приема сигналов акустической эмиссии, включаю щих в себя последовательно соединенные акустический преобразователь, усилитель, пороговое устройство и триггер, а также блок обработки и регистрации 21.Недостаток этого устройства заклкм чается в низкой точности определения местоположения дефектов. Реальные сигналы акустической эмиссии АЭ, получаемые на выходе приемных преобразователей вследствие дисперсии при распространении . в материале и резонансных свойств самих преобразователей, представляют собой радиоимпульсы с нарастающим в течение нескольких периодов передним фронтом, Поэтому моменты первых превышений сигналами напряжения срабатывания пороговых устройств зависят от амплитуды этих сигналов. Наличие затухания сигналов АЭ в материале и различие пути его прохождения от точки измерения до точек приема приводит к тому, что9740 4 источника измерения.11 ель изобретения - повышение точности определения координат дефектов.Это достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными элементами ИЛИ и НЕТ, дополнительным триггером, формирователем управляющих импульсов и амплитудным ограничителем, а также последовательно соединенными элементом И и дифференцирующей цепью, выход которой подключен ко входу сброса дополнительного триггера, а выход элемента И соединен со вторым входом элемента НЕТ, причем выходы пороговых устройств каждого капала подключены к первым входам блока обработки и регистрации, выход которого соединен с установочными входами триггеров каждого канала, выходы последних подключены ко вторым входам-блока обработки и регистрации и входам элементов И и ИЛИ.На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы сигналов в различных точках устройства, поясняющие его работу; на фиг,3 - вариант выполнения схемы формирователя управляющих импульсов.Устройство (фиг.1) содержит в каждом канале последовательно соединенные преобразователь 1 регулируемый усилитель 2, пороговое устройство 3 и триггер 4, а также блок 5 обработки и регистрации. Кроме того, устройство. снабжено последовательно соединенными элементами ИЛИ и НЕТ 6 и 7, дополнительным триггером 8, формирователем 9 управляющих импульсов, и амплитудным ограничителем 10, а также последовательно соединенными элементом И 11 и дифференцирующей цепью 12, выход которой подключен ко входу сброса дополнительного триггера 8, а выход элемента И 11 соединен со вторым входом элемента НЕТ 7, причем выходы пороговых устройств 3 каждого канала подключены к первым входам блока 5 обработки и регистрации, выход которого соединен с установочными входами триггеров 4 каждого канала, выходы последних подключены ко вторым вхо 3 78 сигнал АЭ, принимаемый в различных точках, имеет разную амплитуду, а следовательно, и разную абсолютную крутизну переднего фронта. При этом срабатывание пороговых устройств каналов будет происходитьв различные моменты времени относительно начала прихода сигнала эмиссии в соответствующие точки приема, в результате чего образуется погрешность определенИя .местоположения 5 м 15 20 25 ЭО 35 40 45 50 55 дам блока 5 обработки и регистрациии входом элементов И .11 и ИЛИ 6.Принцип действия устройства поясняется с помощью временных диаграмм(фиг. 2) .Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии триггеры 4каждого канала и дополнительный триггер8 находятся в нулевом положении, Элемент НЕТ 7 открыт, С выхода формирователя 9 управляющих импульсов поступает постоянное напряжение, устнавливающее начальный коэффициент усиления Коусилителей 2,При развитии дефектов в материалесигнал АЭ, пройдя определенное расстояние от места его возникновения к ближайшему из преобразователей 1, преобразуется на его выходе 13 (фиг.1) вэлектрический сигнал 13.1 (фиг,2), Поскольку процесс распространения сигналаАЭ сопровождается затуханием, то придостижении последнего во времени преобразователя амплитуда и крутизна переднего фронта сигнала 13 значительно1отличаются от первоначальных величин.Сигнал 13 с выхода преобразователя, принявшего волны АЭ первым, усиливаетсяусилителем 2 и при достижении заданногоуровня (.орр срабатывания порогового устройства 3 опрокидывает триггер 4 соответствующего канала, на выходе 14 которого появляется сигнал " 1" ( 14 , фиг.2)Этот сигнал через логические элементыИЛИ 6 и НЕТ 7 опрокидывает дополнительный триггер 8, С момента появления сигнала 15 на его выходе (точка 15,фиг.1) начинается изменение напряжения16 на выходе 16 формирователя 9 управляющих импульсов, При использованииусилителей с линейной регулировочнойхарактеристикой это изменение должнопроисходить по экспоненциальному закону, постоянная времени которого прямопропорциональна коэффициенту затуханиясигнала АЭ в материале и скорости егораспространения.Амплитудный ограничитель 10 в случае необходимости препятствует уменьшению напряжения управляющего сигналаниже значения цо Р определяемого уровнем собственных шумов каналов приема.Такое ограничение управляющего сигнала, а следовательно, и максимальногокоэффициента усиления усилителей 2, позволяет. избежать срабатывания пороговыхустройств 3 от собственных шумов преобразователей 1 и самих усилителей.Изменяющееся во времени напряжение с выхода 16 формирователя 9 управляющих импульсов подается на управляющие входы усилителей 2 и увеличивает их коэффициент усиления таким образом, что крутизна переднего фронта сигнала 17) 17 на входах пороговых устройств 3 в различных каналах остается неизменной, Поэтому пороговые устройства будут срабатывать в одни и те же моменты 10 времени относительно начала появления сигнала в точках приема, в результате чего уничтожается погрешность Ь определения координат источника излучения сигналов АЭ из-за их затухания при 1 распространении.После поступления сигнала в последний из каналов, т.е. после опрокидывания триггеров во всех каналах появляется сигнал 18 на выходе схемы 11 И, кото рым закрывается схема НЕТ 7, и устанавливается в исходное состояние дополнительный триггер 8. Окончание этого сигнала совпадает во времени с моментом установки в нулевое положение триггеров 25 4 каждого канала импульса 19 из блока 5 обработки и регистрации после прохождения процесса измерения и фиксации полученной информации. С этого времени устройство вновь оказывается в исходномЗО состоянии.Вариант выполнения схемы формирователя управляющих импульсов (фиг,3) представляет собой ключевой элемент на транзисторе 20, нагрузкой которого яв- з 5 ляется конденсатор 21. В исходном состоянии ключ открыт, конденсатор заряжен. С опрокидыванием триггера 8 транзистор 20 закрывается, а конденсатор 21 начинает разряжаться через резистор 22, об, разуя на выходе 16 формирователя 9 экспоненциально убывающий по напряжению сигнал. Резисторы 23 и 24 служат для установки рабочего режима транзистора,Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить точность определения координат дефектов.формула изобретенияУстройство для определения местоположения дефектов содержащее не менеетрех каналов приема сигналов акустической эмиссии, включающих в себя последовательно соединенные акустическийпреобразователь, усилитель, пороговоеустройство .и триггер, а также блок обработки и регистрации, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышенияточности определения координат дефектов,оно снабжено последовательно соединенными элементами ИЛИ и НЕТ, дополнительным триггером, формирователем управляющих импульсов и амплитудным ограничителем, а также последовательно соединенными элементм И и дифференцирующейцепью, выход которой подключен ко входу сброса дополнительного триггера, авыход элемента И соединен со вторымвходом элемента НЕТ, причем выходыпороговых устройств каждого каналаподключены к первым входам блока обработки и регистрации, выход которогосоединен с установочными входами триггеров каждого канала, выходы последнихподключены ко вторым входам блока обработки и регистрации и входам элементов И и ИЛИ,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, АсоцМлс ЕуМ 5 Моп, АСТМ ЯтРБОИ,1972,с 27 О 2, Авторское свидетельство СССРИПИ Заказ 902 1019 Подпис иал ППП Патент