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

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

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii> S75273 (61) Дополнительное к авт. свир-ву (22) Заявлено 280976 (21) 2407349/25-28 (5 l } M. Кл. с присоелииеиием заявки №

6 01 N 29/04

ГоеуАаротвенкый коиктет (23) Приоритет

Опубликовано 231081. Бюллетень № 39

Дата опубликования описания 25.1081 во делеи взобретений и открытий (53) УДК 621. . 179. 16 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Б.П. Буров, Л.А. Маслов и В.Г. Симчук (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

ОТ ТРЕЩИНЫ ИЗ ИМПУЛЬСНЫХ И ФЛЮКТУАЦИОННЫХ ПОМЕХ

И ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ТРЕЩИН И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к неразру- т шающему контролю и может быть использовано для диагностики- качества изделий.

Известен способ выделения сигналов акустической эмиссии от трещины из помех, заключающийся в том, что из смеси сигналов акустической эмиссии и помехи вычитают сигнал помехи, принятый дополнительным каналом (1).

Устройство для осуществления этого способа содержит основной канал, состоящий из последовательно соединенных преобразователя, предусилителя, 15 усилителя, блока подавления помех и регистратора, и дополнительный канал, состоящий из последовательно соединенных преобразователя помех, предусилителя, усилителя и детекто20 ра, выход которого подключен ко входу блока подавления помех (1).

Недостатком этих способа и устройства является то, что они не позв. — . ляют выделять сигналы из ударных помех и измерять размеры трещины..

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ выделения сигналов акустической эмиссии от трещины из импульсных и флюктуационных помех и измерения размеров трещины, заключающийся в том, что выделяют сигналы от трещины из флюктуационньтх помех путем компенсации уровня помех уровнем смещения, выделяют сигналы от трещины из импульсных помех по длительности принятых сигналов, о величине трещины судят по параметрам принятых от трещины сигналов (2).

Устройство для осуществления этого способа содержит преобразователь, предусилитель, дискриминатор удара и сигнализатор предупреждения 1 2).

Недостатком этих способа и устройства является большая погрешность в силу зависимости параметров смгна87. 273 лов АЭ от свойств испытуемого материала.

Цель изобретения — повышение достоверности выделения и точности измерения.

Эта цель достигается тем, что выделяют первую полуволну сигнала, компенсируют уровень шумов уровнем смещения, одновременно сравнивают заданные пороговые значения длительности 1 о и крутизны 50 переднего фронта эталонных импульсов с принятыми и пронормированными по амплитуде сигналами с длительностью Г и крутизной S переднего фронта, в резуль-. тате 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.

Устройство для осуществления способа снабжено двухканальным блоком выделения пояуволны, двухканальным дискриминатором нижнего уровня, нормирователем амплитуд импульсов, дискриминатором переднего фронта импульсов, схемой управления, аналоговым ключом и схемой измерения длины трещины, преобразователь выполнен в виде стержня из пъезокерамики с поперечной поляризацией с двумя электродами, расположенными на концах стержня, обеспечивающими задержку сигнала 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 входу дискриминатора переднего фронта импульсов, выход которого подключен к третьему входу схемы управления, а первый и второй выходы дискриминатора уда, ра. подключены к первому и второму входам схемы управления, выход которой подключен к первому входу аналогового ключа, выход которого подключен к последовательно соединенным схеме измерения длины трещины и сигнализатору предупреждения., Способ заключается в следующем.

Принимают сигналы акустической эмиссии, выделяют первую полуволну сигнала, компенсируют уровень шумов

I уровнем 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

10 меньших, чем заданные, пропускают выделенный сигнал от трещины на обработку, определяют амплитуду сигнала, умножают ее значение на длительность сигнала и постоянную величину, уста15 навливаемую для каждого конкретного .случая. Ilo вышеуказанному произведению судят о размерах развивающейся трещины.

На чертеже изображена функциональная 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 6, 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

35 блока 8 выделения полуволны, нормирователь 10.амплитуды импульсов, вход которого подсоединен к первому выходу дискриминатора 9 нижнего уровня, дискриминатор 11 удара, дискримина40 тор 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, третий вход которой подключен к выходу дискриминатора 12 переднего фронта импульсов, а выход — к первому входу, аналогового ключа 14, первый вход которого подключен к второму

5ь.выходу дискриминатора 9 нижнего уровня, а выход — к последовательно соединенным схеме 15 вычисления размера трещины и сигнализатору 16.

75273

45

Формула изобретения

5 8

Способ с помощью устройства осуществляется следующим образом.

Механические колебания в виде волн напряжений 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 пришедшего сигнала.

Выделенные 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 ll 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 14 поступит отрицательный потенциал и закроет его. В дискриминаторе 12 переднего фронта происходит сравнение крутизны переднего фронта принятой полуволны с заранее заданной контрольной крутизной путем селекции переднего фронта принятой нолуволны длительностью импульса, соответствующей наибольшей длительности переднего фронта сигнала. от трещины, например

2 мкс и установки верхнего уровня дискриминации, соответствующего меньше наименьшей амплитуды сигнала от трещины. После селекции переднего фронта первой полуволны принятого сигнала по крутизне сигнал с выхода дискриминатора 12, появление которого свидетельствует о наличии сигнала от трещины, поступает на третий вход схемы 13 управления, на выходе которой появляется положительный потенциал и открывает аналоговый ключ 14.

Одновременно вьделенная и свободная от флюктуационных помех полуволна сигнала АЭ, задержанная в датчике 1, например на 40 мкс, с выхода дискриминатора 9 нижнего уровня поступает на второй вход аналогового ключа 14.

Через нормально открытий ключ 14 она поступает на схему 15 вычисления размера трещины, где происходит измерение длительности и амплитуды принятой полуволны, преобразование их в дискретные значения, перемножение этих величин между собой и на коэффициент, задаваемый для каждого конкретного материала, и накопление информации до определенного значения, пропорционального опасному размеру трещины. 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 уров 87

ВНИИПИ Заказ 9324/69 Тираж 910 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нем смещения, выпеляют 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 шийся 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 о и крутизны Sg 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 дли5273 8 ны трещины, преобразователь выполнен в виде стержня из пьезокерамики с поперечнои поляризацией с двумя электродами, расположенными на концах стержня, обеспечивающими задержку сигнала 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 входу дискриминатора переднего фронта импульсов, выход которого подключен к третьему входу схемы управления, а первый и второй выходы дискриминатора удара подключены к первому и второму входам схемы управления, выход которой 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 экспертизе

1. Баранов В.M., Молодцов К.И.

Акустикоэмиссионные приборы ядерной энергетики. M., Атомиздат, 1980, с. 78-87.

2. Патент США Р 3713127, кл. G .01 Й 29/04, 1974 (прототип).