RU1772731C - Device for recording acoustic emission signals - Google Patents

Device for recording acoustic emission signals

Info

Publication number
RU1772731C
RU1772731C SU914900725A SU4900725A RU1772731C RU 1772731 C RU1772731 C RU 1772731C SU 914900725 A SU914900725 A SU 914900725A SU 4900725 A SU4900725 A SU 4900725A RU 1772731 C RU1772731 C RU 1772731C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acoustic emission
signal
amplifier
frequency
resonator
Prior art date
Application number
SU914900725A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Прохорович Буртовой
Сергей Геннадиевич Шевченко
Original Assignee
Научно-Производственное Объединение По Автоматизации Горнорудных, Металлургических Предприятий И Энергетических Объектов Черной Металлургии "Днепрочерметавтоматика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-Производственное Объединение По Автоматизации Горнорудных, Металлургических Предприятий И Энергетических Объектов Черной Металлургии "Днепрочерметавтоматика" filed Critical Научно-Производственное Объединение По Автоматизации Горнорудных, Металлургических Предприятий И Энергетических Объектов Черной Металлургии "Днепрочерметавтоматика"
Priority to SU914900725A priority Critical patent/RU1772731C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1772731C publication Critical patent/RU1772731C/en

Links

Landscapes

  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности и надежности регистрации . Прин тые сигналы акустической эмиссии детектируютс  схемой, заключенной в экранированный корпус, который сопр жен с объемным резонатором. Сигнал измен ет емкость элемента перестройки его частоты, на вход которого подают про- детектированный сигнал. Изменение под- строечной частоты резонатора регистрирует изменение напр жени  сигнала акустической эмиссии. 1 ил.The invention relates to a measurement technique. The purpose of the invention is to improve the accuracy and reliability of registration. Acoustic emission signals received are detected by a circuit enclosed in a shielded enclosure that is coupled to a cavity resonator. The signal changes the capacitance of the tuning element of its frequency, to the input of which a detected signal is supplied. A change in the tuning frequency of the resonator detects a change in the voltage of the acoustic emission signal. 1 ill.

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике, а именно к устройствам дл  исследовани  и контрол  материалов и изделий с использованием  влени  акустмческдй эмиссии, и может быть использовано при исследовани х материалов и контроле технологических процессов изготовлени  изделий в производственных услови х, характеризующихс  высоким уровнем электромагнитных помех, привод щих к нарушению нормальной работы аппаратуры , особенно при необходимости регистрации слабых акустических сигналов.The invention relates to control and measuring equipment, namely, devices for research and control of materials and products using the acoustic emission phenomenon, and can be used in materials research and control of manufacturing processes of products in production conditions characterized by a high level of electromagnetic interference, leading to a malfunction of the equipment, especially when it is necessary to register weak acoustic signals.

Известно устройство дл  регистрации сигналов акустической эмиссии, содержащее экранированный корпус, размещенный в нем усилитель, соединенный с ним электроакустический преобразователь и регистратор {1}.A device is known for recording acoustic emission signals, comprising a shielded housing, an amplifier placed therein, an electro-acoustic transducer connected to it, and a recorder {1}.

Недостатком указанного устройства  вл етс  низка  надежность регистрации сигналов , обусловленна  тем, чтоThe disadvantage of this device is the low reliability of signal registration, due to the fact that

экранированный корпус не исключает проникновени  помех из питающей сети.shielded housing does not preclude interference from the mains.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство дл  регистрации сигналов акустической эмиссии, содержащее экранированный корпус, размещенные в нем последовательно соединенные усилитель , амплитудный детектор, усилитель про- детектированных сигналов и электромеханическим преобразователь, мембрана которого размещена в стенке корпуса, электрически св зана с последним ивыполнена из электропровод щего ферромагнитного материала, блок преобразовани  колебаний мембраны в электрические сигналы, соединенный с ним дополнительный усилитель, выход которого соединен с регистратором. При этом блок преобразовани  колебаний мембраны в электрические сигналы выполнен фотоэлектрическим с заслонкой , жестко соединенной с внешней стороной мембраны {2}.The closest in technical essence is a device for recording acoustic emission signals, comprising a shielded enclosure, a serially connected amplifier, an amplitude detector, an amplifier of the detected signals and an electromechanical transducer, the membrane of which is located in the wall of the enclosure, is electrically connected to the latter and made from an electrically conductive ferromagnetic material, a unit for converting membrane vibrations into electrical signals connected to it ln amplifier, the output of which is connected to the recorder. In this case, the unit for converting membrane vibrations into electrical signals is made photoelectric with a shutter rigidly connected to the outer side of the membrane {2}.

сл Сsl c

VI VIVI VI

ю VIwu vi

СлSL

Недостатком известного устройства  вл етс  больша  нелинейность инерционность , низка  виброустойчивость и чувствительность, что не позвол ет обеспечить высокую точность измерени  и контро- л  свойств объекта исследовани . Инерционность обусловлена электромеханическим принципом преобразовани  колебаний мембраны в электрический сигнал, который реализуетс  за счет прогиба мембраны и смещени  заслонки. Плоска  мембрана имеет нелинейную зависимость величины прогиба от воздействующего усили , что обуславливает большие погрешности измерени . Виброустойчивость затрудн етс  тем, что заслонка, прикрепленна  к мембране, может под воздействием вибрации смещатьс  относительно источника света и фотоприемника, вызыва  сигнал помехи, который приводит к увеличению погрешности.A disadvantage of the known device is the large non-linearity of inertia, low vibration resistance and sensitivity, which does not allow for high accuracy of measurement and control of the properties of the object under study. The inertia is due to the electromechanical principle of converting the oscillations of the membrane into an electrical signal, which is realized due to the deflection of the membrane and the displacement of the damper. A flat membrane has a nonlinear dependence of the magnitude of the deflection on the acting force, which leads to large measurement errors. Vibration resistance is hindered by the fact that the shutter attached to the membrane can be shifted due to vibration relative to the light source and the photodetector, causing an interference signal, which leads to an increase in the error.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и надежности регистрации путемповышени линейности преобразовани , быстродействи , виброустойчивости и чувствительности.The aim of the invention is to increase the accuracy and reliability of registration by increasing the linearity of conversion, speed, vibration resistance and sensitivity.

Дл  достижени  указанной цепи в устройстве дл  регистрации сигналов акустиче- скойэмиссии,содержащемTo achieve the specified circuit in the device for recording acoustic emission signals containing

преобразоратель и экранированный корпус с размещенными в нем последователь но соединенными усилителем, вход которого св зан с преобразователем, амплитудным детектором м усилителем прсдетектмроваи- ных сигналов, и регистратор, регистратор выполнен в виде объемного резонатора колебаний электромагнитного пол  с элементом электронной перестройки собственной частоты, вход которого подключен к выходу усилител  продетектированных сигналов.a converter and a shielded case with an amplifier placed in series connected to it, the input of which is connected to the converter, an amplitude detector, and an amplifier for detecting signals, and a recorder, a recorder is made in the form of a volume resonator of electromagnetic field oscillations with an electronic frequency tuning element, the input of which connected to the output of the amplifier detected signals.

Исключение мембраны, приводимой в движение электромагнитом дл  преобразовани  информативного сигнала, и примене- ние дл  этой цели резонатора с быстродействующей электронной перестройкой существенно уменьшает инерционность , а следовательно, и динамическую погрешность, а также высокую степень нелинейности преобразовани , обусловленной формой статической характеристики плоской мембраны. Устранение эзс онки фотоэлектрического преобразовател , соединенной с мембраной, повышает виброустойчивость и уменьшает помехи, вызывающие дополнительные погрешности в прототипе, а замена механооптического преобразовател  информативного сигнала на электронный преобразователь с большой крутизной зависимости выходного параметра (частоты СВЧ-колебанийThe exclusion of a membrane driven by an electromagnet to convert an informative signal, and the use of a resonator with high-speed electronic tuning for this purpose significantly reduces the inertia and, consequently, the dynamic error, as well as the high degree of non-linearity of the transformation due to the shape of the static characteristic of a flat membrane. Elimination of the electronic signal converter connected to the membrane increases vibration resistance and reduces interference causing additional errors in the prototype, and replacing the mechano-optical converter of the informative signal with an electronic converter with a large slope of the dependence of the output parameter (microwave frequency

электромагнитного пол  объемного резонатора ) от входного (электрический аналог сигналов акустической эмиссии) позвол ет повысить чувствительность устройства.electromagnetic field of the cavity resonator) from the input (electrical analogue of acoustic emission signals) makes it possible to increase the sensitivity of the device.

Сущность изобретени  по сн етс  описанием конкретного примера реализации устройства, принципиальна  схема которого представлена на чертеже.The invention is explained in the description of a specific example of the implementation of the device, a schematic diagram of which is shown in the drawing.

Устройство дл  регистрации сигналовSignal Recorder

0 акустической эмиссии содержит экранированный корпус 1, снабженный объемным резонатором 2 колебаний электромагнитного пол , в котором размещен элемент 3 (например , варикап) электронной перестройки0 acoustic emission contains a shielded housing 1, equipped with a volume resonator 2 of the oscillations of the electromagnetic field, in which there is an element 3 (for example, varicap) electronic adjustment

5 собственной частоты резонатора. С электроакустическим преобразователем последовательно соединены расположенные в экранированном корпусе 1 усилитель 5 электрического сигнала, амплитудный де0 тектор 6 и усилитель 7 продетектированных сигналов. Дл  возбуждени  электромагнитных колебаний в резонаторе 2 служит перестраиваемый генератор 8 с модул тором 9, на который подаетс  синусоидальный сиг5 нал от генерйтора 10. На фазовый детектор 11 подаетс  опорный сигнале генератора ТО и измерительный сигнал с детектора 12. Напр жение с выхода фазового детектора 11 подаетс  на элемент электронной пере0 стройки частоты генератора 8 к коаксиальному выходу которого подключен регистратор t3.5 natural frequency of the resonator. An electric signal amplifier 5, an amplitude detector 6 and a detected signal amplifier 7 are connected in series with an electro-acoustic transducer in series. To generate electromagnetic oscillations in the resonator 2, a tunable generator 8 with a modulator 9 is supplied, to which a sinusoidal signal 5 from the generator 10 is supplied. The reference signal of the TO generator and the measuring signal from the detector 12 are supplied to the phase detector 11. The voltage from the output of the phase detector 11 is applied to the electronic frequency tuning element of the generator 8 frequency, to the coaxial output of which the recorder t3 is connected.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

5 Сигналь акустической эмиссии возбуждают электроакустический преобразователь 4, электрические сигналы которого усиливаютс  усилителем 5 и детектируютс  амплитудным детектором б с целью выделе0 ни  низкочастотной составл ющей сигналов . Полученный низкочастотный сигнал усиливаетс  усилителем 7, с выхода которого напр жение подаетс  на элемент 3 электронной перестройки собственной частоты5 The acoustic emission signal is excited by an electro-acoustic transducer 4, the electrical signals of which are amplified by an amplifier 5 and detected by an amplitude detector b in order to isolate the low-frequency component of the signals. The resulting low-frequency signal is amplified by an amplifier 7, from the output of which a voltage is supplied to the electronic tuning element 3 of the natural frequency

5 электромагнитных колебаний резонатора 2. В качестве элемента 3 может быть использован , например, варикап, емкость которого зависит от приложенного напр жени , или ферритовый образец, магнитна  прони0 цаемость которого измен етс  от величины тока, протекающего через расположенную на нем обмотку. При отсутствии сигналов акустической эмиссии от генератора 8 через модул тор 9 колебани  электромагнит5 ного пол  подаютс  на резонатор 2. возбужда  его на резонансной частоте. При этом на выходе фазового детектора 11 напр жение отсутствует, так как на его входы с генератора 10 и детектора 12 подаютс  синфазные напр жени . При по влении5 of the electromagnetic oscillations of the resonator 2. For example, a varicap, the capacitance of which depends on the applied voltage, or a ferrite sample, the magnetic permeability of which varies with the magnitude of the current flowing through the winding located on it, can be used as element 3. In the absence of acoustic emission signals from the generator 8, through the modulator 9, the oscillations of the electromagnetic field are fed to the resonator 2. It is excited at the resonant frequency. In this case, there is no voltage at the output of the phase detector 11, since in-phase voltages are supplied to its inputs from the generator 10 and the detector 12. When occurring

сигналов акустической эмиссии на варикапе 3 по вл етс  напр жение, измен ющее емкость его p-n-перехода и. следовательно, собственную частоту резонатора 2. Вследствие этого измен етс  фаза сигнала на вы- ходе детектора 12 и на выходе фазового детектора 11 по вл етс  напр жение, измен ющее частоту генератора 8, подстраива  его под новую собственную частоту резонатора 2. Эта частота отражает информацию о сигнале акустической эмиссии и фиксируетс  регистратором 13.Acoustic emission signals on varicap 3 exhibit a voltage that changes the capacitance of its pn junction and. therefore, the natural frequency of the resonator 2. As a result, the phase of the signal at the output of the detector 12 changes and the output of the phase detector 11 exhibits a voltage that changes the frequency of the generator 8, adjusting it to the new natural frequency of the resonator 2. This frequency reflects the information about the acoustic emission signal and is recorded by the recorder 13.

При работе резонатора 2 на сверхвысокочастотных (С В Ч) колебани х электромагнитного пол  (резонансна  частота .fps9,4x109f- Гц) крутизна электронной перестройки его с помощью варикапа может составл ть ( Гц/В, что обеспечивает высокую чувствительность устройства и позвол ет выбрать режим работы на пр мо и- нейном участке характеристики варикапа. Поскольку на СВЧ добротность резонаторов составл ет дес тки и даже сотни тыс ч, то инерционность устройства не превышает дес тков микросекунд и, следовательно, ди- намической погрешностью измерени  практически можно пренебрегать. Так как объемный резонатор можно выполнить с заданной жесткостью, а варикапы и феррито- вые образцы могут работать при значительных вибраци х, предлагаемое техническое решение  вл етс  виброустойчивым и позвол ет значительно уменьшить погрешность , обусловленную вибропомехами. Возможные электромагнитные помехи можно дополнительно снизить, располага  все элементы системы фазовой автоподстройки частоты генератора в экранированном корпусе устройства.When the resonator 2 is operating at microwave frequencies (C H V) of the electromagnetic field (resonant frequency .fps9.4x109f-Hz), the steepness of its electronic tuning using a varicap can be (Hz / V), which ensures high sensitivity of the device and allows you to select the mode Since the Q factor of the resonators in the microwave range to tens or even hundreds of thousands of hours, the inertia of the device does not exceed tens of microseconds and, therefore, the dynamic error is measured Since the cavity resonator can be made with a given stiffness, and varicaps and ferrite samples can operate with significant vibrations, the proposed technical solution is vibration resistant and can significantly reduce the error due to vibration noise. having all the elements of the phase locked loop of the generator frequency in the shielded case of the device.

Claims (1)

Формула изобретени  Устройство дл  регистрации сигналов акустической эмиссии, содержащее электроакустический преобразователь и экранированный корпус, размещенные в нем последовательно соединенные усилитель, вход которого подключен к электроакустическому преобразователю, амплитудный детектор , усилитель продетектированкых сигналов и регистратор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и надежности регистрации, регистратор выполнен в виде объемного резонатора колебаний электромагнитного пол  с элементом электронной перестройки собственной частоты , вход которого подключен к выходу усилител  продетектированных сигналов,SUMMARY OF THE INVENTION A device for recording acoustic emission signals, comprising an electro-acoustic transducer and a shielded housing, an amplifier arranged in series with an input connected to an electro-acoustic transducer, an amplitude detector, a detected signal amplifier and a recorder, characterized in that, in order to increase accuracy and reliability registration, the registrar is made in the form of a volume resonator of electromagnetic field oscillations with an element of electronic tuning of the natural frequency, the input of which is connected to the output of the amplifier of the detected signals,
SU914900725A 1991-01-09 1991-01-09 Device for recording acoustic emission signals RU1772731C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914900725A RU1772731C (en) 1991-01-09 1991-01-09 Device for recording acoustic emission signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914900725A RU1772731C (en) 1991-01-09 1991-01-09 Device for recording acoustic emission signals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1772731C true RU1772731C (en) 1992-10-30

Family

ID=21554571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914900725A RU1772731C (en) 1991-01-09 1991-01-09 Device for recording acoustic emission signals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1772731C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Грешников В.А. и Дробот Ю.Б. Акустическа эмисси , М.: Издательство стандартов. 1976. С. 76-85. Авторское свидетельство СССР Мг1024822,кл. G 01 N 29/14, 1982. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0975982B1 (en) Impedance detection apparatus and method
US4816743A (en) Method and apparatus for the identification of oscillatory properties as well as for the operation of a piezo-electric tranducer
US3379972A (en) Non-contacting displacement gauge having a feedback means for controlling the vibration amplitude of the probe
US2966057A (en) Apparatus for measuring attenuation of ultrasonic energy
US3921087A (en) Electrostatic field modulator having a tuning fork
US4233512A (en) Thermometer for remotely measuring temperature
US3670243A (en) Physical displacement measuring system utilizing impedance changing the frequency of an oscillatory circuit
RU1772731C (en) Device for recording acoustic emission signals
US3541435A (en) Noncontact dimension comparator employing constant frequency and amplitude pickup vibration
US3321702A (en) Magnetometer and electrometer utilizing vibrating reeds whose amplitude of vibration is a measure of the field
US2423285A (en) Frequency modulation feed-back circuit for sound recording galvanometers
US3559050A (en) Motion detector with two separate windings and circuit interconnecting the windings
US3479576A (en) Superconducting amplifier
US3555416A (en) Noncontact displacement pickup employing coaxial signal coupling
KR102656037B1 (en) Magnetic-field detecting apparatus
KR100624640B1 (en) Method for measuring piezoelectricity
SU1659820A1 (en) Apparatus to measure electrophysical parameters of current conduction media
US4201077A (en) Method for measuring the rate or the frequency error of a quartz timepiece and measuring apparatus for carrying out this method
SU1290214A1 (en) Transducer of magnetic field
SU1539639A1 (en) Automatic meter of moisture slat content in soil
Bunbury The design of apparatus for the measurement of Mössbauer spectra
SU1024822A1 (en) Acoustic emission signal registering device
SU905671A1 (en) Pressure pickup
SU777556A1 (en) Vibration-type meter of rheological characteristics of substances
SU1112315A1 (en) Device for measuring parameter pickup inductivity or capacity