RU186330U1 - Multichannel device for acoustic emission diagnostics of metal structures - Google Patents

Multichannel device for acoustic emission diagnostics of metal structures Download PDF

Info

Publication number
RU186330U1
RU186330U1 RU2018113860U RU2018113860U RU186330U1 RU 186330 U1 RU186330 U1 RU 186330U1 RU 2018113860 U RU2018113860 U RU 2018113860U RU 2018113860 U RU2018113860 U RU 2018113860U RU 186330 U1 RU186330 U1 RU 186330U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
digital
channel
output
input
acoustic
Prior art date
Application number
RU2018113860U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Александрович Свечников
Владислав Александрович Смирнов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС)
Priority to RU2018113860U priority Critical patent/RU186330U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU186330U1 publication Critical patent/RU186330U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques

Abstract

Полезная модель относится к области метрологии. Устройство содержит многоканальное устройство для диагностирования металлических конструкций, состоит из 1-N - блоков, образующих акустические каналы. Канал состоит из преобразователя акустической эмиссии, предварительного усилителя, полосового фильтра, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) с двумя цифровыми входами и выходами, нормирующего усилителя акустического канала, устройства управления акустического канала, многоканального таймер-счетчика, цифроаналогового преобразователя (ЦАП), суммирующего усилителя с двумя цифровыми входами, первого и второго компараторов, источника опорного напряжения акустического канала. Устройство также содержит интерфейсную шину PCI, компьютер, линейный индуктор. Канал управления линейным индуктором содержит источник тока, выпрямитель, регулятор, источник опорного напряжения, фильтр-канал, устройство управления линейным индуктором. Технический результат – повышение точности диагностики. 2 ил.

Figure 00000002
The utility model relates to the field of metrology. The device contains a multi-channel device for diagnosing metal structures, consists of 1-N - blocks that form acoustic channels. The channel consists of an acoustic emission transducer, a pre-amplifier, a band-pass filter, an analog-to-digital converter (ADC), random access memory (RAM) with two digital inputs and outputs, a normalizing acoustic channel amplifier, an acoustic channel control device, a multi-channel timer counter, and digital-to-analog a converter (DAC), a summing amplifier with two digital inputs, the first and second comparators, the reference voltage source of the acoustic channel. The device also contains a PCI interface bus, a computer, and a linear inductor. The linear inductor control channel comprises a current source, a rectifier, a regulator, a reference voltage source, a filter channel, a linear inductor control device. The technical result is an increase in diagnostic accuracy. 2 ill.
Figure 00000002

Description

Полезная модель относится к области технической диагностики неразрушающего контроля с использованием метода акустической эмиссии для металлических конструкций широкого профиля и их сварных соединений, железнодорожных конструкций, мостов.The utility model relates to the field of technical diagnostics of non-destructive testing using the acoustic emission method for wide-profile metal structures and their welded joints, railway structures, bridges.

Известно многоканальное акустико-эмиссионное устройство для диагностики мостовых металлических конструкций, состоящее из n блоков, каждый из которых содержит канал, состоящий из последовательно соединенных акустического преобразователя, предварительного усилителя, фильтра, а также аналого-цифрового преобразователя, оперативного запоминающего устройства и устройства сопряжения, отличающееся тем, что в первом канале выход фильтра соединен с последовательно соединенными аналого-цифровым преобразователем, оперативным запоминающем устройством, сигнальным процессором и устройством сопряжения, а также оно снабжено в каждом блоке вторым каналом, состоящим из последовательно соединенных тензодатчика, аналогового преобразователя, аналого-цифрового преобразователя, процессора и устройства сопряжения, причем выходы устройств сопряжения первого и второго каналов блока соединены с сигнальной шиной компьютера, которая, в свою очередь, соединена с компьютером, причем второй выход процессора второго канала блока соединен со вторыми входами оперативного запоминающего устройства и сигнального процессора первого канала, а также со входом генератора, выход которого соединен с ключом, выход которого подключен к акустическому преобразователю. [Патент РФ №2240551, МПК G01N 29/04, опубл. 20.11.2004, БИ №32, «Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для диагностики мостовых металлических конструкций», авторов Степановой Л.Н., Муравьева В.В. и др.].A multi-channel acoustic emission device for diagnosing bridge metal structures is known, consisting of n blocks, each of which contains a channel consisting of a series-connected acoustic transducer, pre-amplifier, filter, as well as an analog-to-digital transducer, random access memory and interface device, characterized the fact that in the first channel the output of the filter is connected to series-connected analog-to-digital Converter, operational memory a triad, a signal processor and a pairing device, and it is also equipped in each block with a second channel, consisting of a series-connected load cell, an analog converter, an analog-to-digital converter, a processor and a pairing device, the outputs of the pairing devices of the first and second channels of the block being connected to the signal bus a computer, which, in turn, is connected to a computer, and the second processor output of the second channel of the block is connected to the second inputs of random access memory -keeping and the signal processor of the first channel, and with the input of the generator, whose output is connected with the key, whose output is connected to the acoustic transducer. [RF patent No. 2240551, IPC G01N 29/04, publ. November 20, 2004, BI No. 32, “Multichannel acoustic emission device for the diagnosis of bridge metal structures”, authors Stepanova LN, Muravyova VV and etc.].

Недостатком данного устройства является низкая точность диагностирования металлических изделий ввиду наличия паразитных шумов акустической эмиссии в местах приложения нагрузки. Это приводит к уменьшению быстродействия устройства, к потере информации и снижению достоверности результатов измерений.The disadvantage of this device is the low accuracy of diagnosing metal products due to the presence of spurious noise of acoustic emission at the places of application of the load. This leads to a decrease in the speed of the device, to the loss of information and a decrease in the reliability of the measurement results.

Известно многоканальное акустико-эмиссионное устройство для диагностирования металлических конструкций, состоящее из N блоков, каждый из которых содержит акустический канал, состоящий из последовательно соединенных акустического преобразователя, предварительного усилителя, фильтра, аналого-цифрового преобразователя, оперативного запоминающего устройства, а также тензометрический канал, состоящий из последовательно соединенных тензодатчика, аналого-цифрового преобразователя, а также каждый канал блока соединен с сигнальной шиной компьютера и компьютером, отличающееся тем, что каждый акустический канал снабжен нормирующим усилителем, устройством управления, многоканальным таймером-счетчиком, цифро-аналоговым преобразователем, суммирующим усилителем, первым и вторым компараторами, источником опорного напряжения, а тензометрический канал снабжен прецизионным инструментальным усилителем, нормирующим усилителем, источником опорного напряжения, модулятором опорного напряжения, буферным усилителем, операционным усилителем источника тока, прецизионным токозадающим резистором, токовым переключателем, устройством управления тензометрическим каналом, причем в каждом акустическом канале цифровой выход оперативного запоминающего устройства соединен с первым цифровым входом устройства управления акустического канала, его второй цифровой вход соединен с цифровым выходом многоканального таймера-счетчика, его третий цифровой вход - с шиной PCI компьютера, первый выход устройства управления соединен со входом оперативного запоминающего устройства, его второй выход соединен со входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя и инвертирующим входом второго компаратора, неинвертирующий вход которого соединен с неинвертирующим входом первого компаратора и последовательно соединенными нормирующим усилителем и аналого-цифровым преобразователем, а вход нормирующего усилителя соединен с выходом фильтра, при этом инвертирующий вход первого компаратора соединен с выходом суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с первым и вторым входами многоканального таймера-счетчика, третий вход которого соединен с шиной PCI, а также каждый блок снабжен тензометрическим каналом, состоящим из последовательно соединенного инструментального усилителя и нормирующего усилителя, образующих аналоговый преобразователь, а также последовательно соединенными источника опорного напряжения, модулятора опорного напряжения и буферного усилителя, выход которого соединен с опорным входом прецизионного инструментального усилителя, а неинвертирующий вход операционного усилителя источника тока соединен с последовательно соединенными модулятором опорного напряжения и буферным усилителем, при этом инвертирующий вход соединен с номинальным резистором, второй конец которого соединен с общей шиной, и вторым выходом токового переключателя, первый выход которого соединен с тензодатчиком, а управляющий вход - с первым выходом устройства управления тензометрическим каналом, первый вход соединен с выходом операционного усилителя источника тока, а второй выход устройства управления тензометрическим каналом соединен с управляющим входом модулятора опорного напряжения, третий выход устройства управления тензометрическим каналом соединен со вторым входом аналого-цифрового преобразователя, а первый цифровой вход устройства управления тензометрическим каналом соединен с цифровым выходом аналого-цифрового преобразователя, второй цифровой вход устройства управления тензометрическим каналом соединен с шиной PCI, которая соединена с компьютером. [Патент РФ №2339938, МПК G01N 29/04, опубл. 27.11.2008, БИ №33, «Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для диагностирования металлических конструкций», авторов Степановой Л.Н., Кареева А.Е. и др.].Known multi-channel acoustic emission device for diagnosing metal structures, consisting of N blocks, each of which contains an acoustic channel consisting of a series-connected acoustic transducer, pre-amplifier, filter, analog-to-digital transducer, random access memory, as well as a strain gauge channel, consisting from a series-connected load cell, analog-to-digital converter, as well as each channel of the unit is connected to the signal bus a computer and a computer, characterized in that each acoustic channel is equipped with a normalizing amplifier, a control device, a multi-channel timer-counter, a digital-to-analog converter, a summing amplifier, the first and second comparators, a reference voltage source, and the strain gauge channel is equipped with a precision instrumental amplifier, a normalizing amplifier , reference voltage source, reference voltage modulator, buffer amplifier, current source operational amplifier, precision current input a resistor, a current switch, a strain gauge channel control device, wherein in each acoustic channel the digital output of random access memory is connected to the first digital input of the acoustic channel control device, its second digital input is connected to the digital output of the multi-channel timer-counter, its third digital input is computer PCI bus, the first output of the control device is connected to the input of random access memory, its second output is connected to the input of digital-analog the second converter, the output of which is connected to the first input of the summing amplifier and the inverting input of the second comparator, the non-inverting input of which is connected to the non-inverting input of the first comparator and serially connected to the normalizing amplifier and the analog-to-digital converter, and the input of the normalizing amplifier is connected to the output of the filter, while the inverting input the first comparator is connected to the output of the summing amplifier, the second input of which is connected to the output of the reference voltage source, the outputs of of the second and second comparators are connected respectively to the first and second inputs of the multi-channel timer-counter, the third input of which is connected to the PCI bus, and each block is equipped with a strain gauge channel, consisting of a series-connected instrument amplifier and a normalizing amplifier, forming an analog converter, and also connected in series reference voltage source, reference voltage modulator and buffer amplifier, the output of which is connected to the reference input of a precision instrument of the amplifier, and the non-inverting input of the operational amplifier of the current source is connected to the reference voltage modulator and a buffer amplifier connected in series, while the inverting input is connected to the nominal resistor, the second end of which is connected to the common bus, and the second output of the current switch, the first output of which is connected to the load cell and the control input is with the first output of the strain gauge channel control device, the first input is connected to the output of the operational amplifier of the current source, and the second to the course of the strain gauge channel control device is connected to the control input of the reference voltage modulator, the third output of the strain gauge channel control device is connected to the second input of the analog-to-digital converter, and the first digital input of the strain gauge channel control device is connected to the digital output of the analog-to-digital converter, the second digital input of the control device the strain gauge channel is connected to the PCI bus, which is connected to the computer. [RF patent No. 2339938, IPC G01N 29/04, publ. November 27, 2008, BI No. 33, “Multichannel acoustic emission device for diagnosing metal structures”, authors Stepanova LN, Kareeva A.E. and etc.].

Недостатком данного устройства является низкая точность диагностирования металлических изделий ввиду наличия паразитных шумов акустической эмиссии в местах приложения нагрузки, а также низкое быстродействие устройства из-за сложных алгоритмов обработки сигналов.The disadvantage of this device is the low accuracy of diagnosing metal products due to the presence of spurious noise of acoustic emission at the places of application of the load, as well as the low speed of the device due to complex signal processing algorithms.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.This technical solution is selected by the authors as a prototype.

Техническим результатом является повышение точности диагностирования металлических изделий, за счет исключения паразитных шумов акустической эмиссии в местах приложения нагрузки.The technical result is to increase the accuracy of diagnosis of metal products, due to the elimination of spurious noise of acoustic emission in places of application of the load.

Технический результат достигается тем, что в многоканальное акустико-эмиссионное устройство для диагностирования металлических конструкций состоящее из N блоков, каждый из которых содержит акустический канал, состоящий из последовательно соединенных акустического преобразователя, предварительного усилителя, фильтра, аналого-цифрового преобразователя, оперативного запоминающего устройства с двумя цифровыми выходами и входами, а также каждый канал блока соединен с сигнальной шиной PCI компьютера и компьютером, каждый акустический канал снабжен нормирующим усилителем с тремя цифровыми выходами, устройством управления с четырьмя цифровыми выходами и тремя входами, многоканальным таймером-счетчиком с четырьмя цифровыми входами, суммирующим усилителем с двумя цифровыми входами и одним выходом, первым и вторым компараторами с двумя цифровым входами, источником опорного напряжения, причем в каждом акустическом канале первый цифровой выход оперативного запоминающего устройства соединен с первым цифровым входом устройства управления акустического канала, его второй цифровой вход соединен с первым цифровым выходом многоканального таймера-счетчика, а третий цифровой вход - с первым цифровым выходом шины PCI компьютера, первый выход устройства управления соединен со вторым цифровым входом оперативного запоминающего устройства, а второй цифровой выход соединен с цифровым входом цифроаналогового преобразователя, цифровой выход которого соединен с первым цифровым входом суммирующего усилителя и инвертирующим первым цифровым входом второго компаратора, неинвертирующий второй цифровой вход которого соединен с неинвертирующим первым цифровым входом первого компаратора и последовательно соединенными нормирующим усилителем и аналого-цифровым преобразователем, а цифровой вход нормирующего усилителя соединен с выходом фильтра, при этом инвертирующий вход первого компаратора соединен с выходом суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с третьим и четвертым входами многоканального таймера-счетчика, третий вход которого соединен с шиной PCI дополнительно введен канал управления линейным индуктором, который состоит из последовательно соединенных линейного индуктора, источника тока с одним входом и одним выходом, выпрямителя, регулятора напряжения с двумя цифровыми входами и источника опорного напряжения, а также канал управления соединен с сигнальной шиной PCI компьютера и компьютером, каждый канал управления линейным индуктором снабжен фильтр-каналом и устройством управления линейным индуктором с двумя цифровыми входами и выходами, причем цифровой выход источника опорного напряжения соединен с первым цифровым входом регулятора напряжения, цифровой выход которого соединен с цифровым входом выпрямителя, который в свою очередь соединен цифровым выходом с первым цифровым входом источника тока, а линейный индуктор соединен с источником тока, цифровой выход которого соединен с цифровым входом фильтр канала, который соединен с первым цифровым входом устройства управления канала управления линейным индуктором, первый цифровой выход которого соединен с цифровым входом шины PCI компьютера, а второй цифровой выход соединен со вторым цифровым входом регулятора напряжения, также первый выход шины PCI соединен с цифровым входом компьютера, а второй цифровой выход соединен со вторым входом устройства управления линейным индуктором.The technical result is achieved by the fact that in a multi-channel acoustic emission device for diagnosing metal structures consisting of N blocks, each of which contains an acoustic channel consisting of a series-connected acoustic transducer, pre-amplifier, filter, analog-to-digital converter, random access memory with two digital outputs and inputs, as well as each channel of the unit is connected to the PCI signal bus of the computer and the computer, each speaker Al is equipped with a normalizing amplifier with three digital outputs, a control device with four digital outputs and three inputs, a multi-channel timer-counter with four digital inputs, a summing amplifier with two digital inputs and one output, the first and second comparators with two digital inputs, a voltage reference moreover, in each acoustic channel, the first digital output of random access memory is connected to the first digital input of the acoustic channel control device, its second the digital input is connected to the first digital output of the multi-channel timer-counter, and the third digital input is connected to the first digital output of the computer’s PCI bus, the first output of the control device is connected to the second digital input of the random access memory, and the second digital output is connected to the digital input of the digital-to-analog converter, digital the output of which is connected to the first digital input of the summing amplifier and the inverting first digital input of the second comparator, the non-inverting second digital input of which dinene with the non-inverting first digital input of the first comparator and a serially connected normalizing amplifier and an analog-to-digital converter, and the digital input of the normalizing amplifier is connected to the output of the filter, while the inverting input of the first comparator is connected to the output of the summing amplifier, the second input of which is connected to the output of the reference voltage source , the outputs of the first and second comparators are connected respectively to the third and fourth inputs of the multi-channel timer-counter, the third input of which connected to the PCI bus, a linear inductor control channel is additionally introduced, which consists of a linear inductor connected in series, a current source with one input and one output, a rectifier, a voltage regulator with two digital inputs and a reference voltage source, as well as a control channel connected to the PCI signal bus computer and computer, each control channel of the linear inductor is equipped with a filter channel and a control device of the linear inductor with two digital inputs and outputs, and digital the reference voltage source is connected to the first digital input of the voltage regulator, the digital output of which is connected to the digital input of the rectifier, which is in turn connected to the digital output of the first digital input of the current source, and the linear inductor is connected to the current source, the digital output of which is connected to the digital input a channel filter, which is connected to the first digital input of the control device of the linear inductor control channel, the first digital output of which is connected to a digital input of the computer’s PCI bus, and the second digital output is connected to the second digital input of the voltage regulator, also the first PCI bus output is connected to the digital input of the computer, and the second digital output is connected to the second input of the linear inductor control device.

Введение канала управления линейным индуктором, состоящего из последовательно соединенных линейного индуктора, источника тока с одним цифровыми входам и выходом, выпрямителя, регулятора напряжения с двумя цифровыми входами и источника опорного напряжения и из последовательно соединенных фильтр-канала и устройства управления линейным индуктором с двумя цифровыми входами и выходами позволяет увеличить точность диагностирования металлических изделий, ввиду исключения паразитных шумов акустической эмиссии в местах приложения нагрузки, а также увеличить быстродействие устройства.Introduction of a linear inductor control channel, consisting of a linear inductor connected in series, a current source with one digital inputs and an output, a rectifier, a voltage regulator with two digital inputs and a voltage reference source, and a filter channel and a linear inductor control device with two digital inputs, connected in series and outputs allows you to increase the accuracy of diagnosis of metal products, due to the exclusion of spurious noise of acoustic emission in places of application of the load and, as well as increase the speed of the device.

На фиг. 1 представлена функциональная схема системы диагностирования металлических конструкций.In FIG. 1 is a functional diagram of a system for diagnosing metal structures.

На фиг. 2 представлена схема расположения регистрируемого оборудования на полагаемой области трещины.In FIG. Figure 2 shows the arrangement of the equipment being recorded on the supposed crack area.

Многоканальное устройство для диагностирования металлических конструкций состоит из 1-N - блоков - 1, преобразователя акустической эмиссии (ПАЭ) - 2, предварительного усилителя - 3, полосового фильтра - 4, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) акустического канала - 5, оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) с двумя цифровыми входами и выходами - 6, интерфейсной шины PCI - 7, компьютера - 8, нормирующего усилителя акустического канала - 9, устройства управления акустического канала с четырьмя цифровыми выходами и тремя входами - 10, многоканального таймер-счетчика с четырьмя цифровыми входами - 11, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) - 12, суммирующего усилителя с двумя цифровыми входами - 13, первого компаратора с двумя цифровыми A multi-channel device for diagnosing metal structures consists of 1-N - blocks - 1, acoustic emission transducer (PAE) - 2, pre-amplifier - 3, band-pass filter - 4, analog-to-digital converter (ADC) of the acoustic channel - 5, random access memory (RAM) with two digital inputs and outputs - 6, a PCI interface bus - 7, a computer - 8, a normalizing acoustic channel amplifier - 9, an acoustic channel control device with four digital outputs and three inputs - 10, multi-channel o timer-counter with four digital inputs - 11, digital-to-analog converter (DAC) - 12, summing amplifier with two digital inputs - 13, the first comparator with two digital

входами - 14, 15 - второго компаратора с двумя цифровыми входами - 15, источника опорного напряжения акустического канала - 16, линейного индуктора - 17, источник тока с одним цифровыми входам и выходом - 18, выпрямителя - 19, регулятора напряжения с двумя цифровыми входами - 20, источника опорного напряжения - 21, фильтр-канала - 22, устройства управления линейным индуктором с двумя цифровыми входами - 23, объекта контроля - 24, акустического канала блока преобразования информации акустико-эмиссионного устройства - 25, трещины - 26.the inputs - 14, 15 - of the second comparator with two digital inputs - 15, the reference voltage source of the acoustic channel - 16, the linear inductor - 17, the current source with one digital inputs and output - 18, the rectifier - 19, the voltage regulator with two digital inputs - 20, the reference voltage source - 21, the filter channel - 22, the linear inductor control device with two digital inputs - 23, the monitoring object - 24, the acoustic channel of the information conversion unit of the acoustic emission device - 25, the cracks - 26.

Предложенное устройство работает следующим образом. На первом этапе производится установка первичного преобразователя на объект контроля 24. Первичный преобразователь состоит из m (m≥3) акустических преобразователей 2, входящих в акустический канал 1-N блоков 1, и линейного индуктора 17, входящего в канал управления линейным индуктором 1-N блоков 1. Затем осуществляется калибровка, при которой измеряется скорость звука С в конструкцииThe proposed device operates as follows. At the first stage, the primary transducer is installed on the monitoring object 24. The primary transducer consists of m (m≥3) acoustic transducers 2 included in the acoustic channel 1-N of blocks 1, and a linear inductor 17 included in the control channel of the linear inductor 1-N blocks 1. Then a calibration is carried out at which the speed of sound C in the structure is measured

Figure 00000001
Figure 00000001

где а - расстояние между акустическим преобразователем имитатора сигнала акустической эмиссии, работающим в режиме излучения, и i-м акустическим преобразователем, работающим в режиме приема; Δt - время распространения акустического сигнала от акустического преобразователя, работающего в режиме излучения, до i-го акустического преобразователя, работающего в режиме приема. На следующем же этапе осуществляется нагружение изделия с помощью пропускания электрического тока через линейный индуктор 17. Для этого центральный процессор компьютера 8 через шину PCI 7 подает в устройство управления блока управления линейным индуктором 23 команду на запуск. Устройство управления линейным индуктором 23 формирует сигналы управления регулятора напряжением 20, на второй вход которого поступает напряжение от источника опорного напряжения 21. Напряжение поступает в выпрямитель 19, где понижается до необходимых показателей и следует на источник тока 18, ток которого через фильтр-канал 22 со значениями линейного индуктора передается на шину PCI 7 компьютера 8. При расположении индуктора над трещиной 26 к берегам усталостной трещины прикладывается нагружение за счет пондеромоторных сил, приводящих к появлению акустической эмиссии в период раскрытия трещины. Возникновение пондеромоторных сил обусловлено взаимодействием поверхностных токов на краях трещины, из-за изменения циркулярного магнитного поля линейного индуктора, при пропускании через него импульсов тока. Пондеромоторные силы приводят к появлению акустической эмиссии в период раскрытия трещины. Акустические преобразователи работают в режиме приема и преобразуют акустические сигналы в электрические. В каждом акустическом канале электрические сигналы с выходов акустических преобразователей 2 по акустическим каналам 25 поступают на предварительные усилители 3 и усиливаются. С выхода предварительных усилителей 3 сигналы проходят на входы полосовых фильтров 4, обеспечивающих подавление паразитных сигналов за пределами полосы пропускания. С выхода фильтров 4 сигналы поступают на входы нормирующих усилителей 9, где усиливаются и затем подаются на входы аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 5, где происходит дискретизация сигналов акустической эмиссии (АЭ). Для формирования порога селекции каждого из акустических каналов системы центральный процессор компьютера 8 через шину PCI 7 подает в устройство управления канала 10 команду записи порогового значения, и по последовательной линии код посылается в цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 12. При этом на выходе ЦАП 12 формируется пороговое напряжение Unop.Пороговое напряжение Unop поступает на инвертирующий вход второго компаратора 15 и вход суммирующего усилителя 13. На второй вход суммирующего усилителя 13 поступает напряжение пороговой добавки Uдоб, формируемой источником опорного напряжения 16 акустического канала. На выходе суммирующего усилителя 13 формируется напряжение второго порога, равное (Unop+Uдоб), поступающее на инвертирующий вход первого компаратора 14. Для записи в многоканальный таймер-счетчик 11 значения времени измерения компьютер 8 через шину PCI 7 подает в устройство управления акустического канала 10 команду записи значения времени измерения. Код времени измерения записывается в регистр многоканального таймера-счетчика 11. Для запуска процесса измерения акустических каналов блока m центральный процессор компьютера 8 через шину PCI 7 подает в устройство управления акустического канала 10 команду на запуск измерения, которое разрешает запись измерительной информации в оперативное запоминающее устройство 6. При этом 64-разрядные счетчики времени в многоканальном таймере-счетчике 11 начинают синхронно по всем акустическим каналам отсчет времени. Синхронизация работы счетчиков обеспечивается тактовой частотой шины PCI 7. Выходные шины аналого-цифровых преобразователей 5 подключены к входам оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 6. В оперативном запоминающем устройстве 6 организован циклический буфер, в котором сохраняются результаты измерений. Сигналы акустической эмиссии с выходов нормирующих усилителей 9 одновременно поступают и на неинвертирующие входы первого 14 и второго 15 компараторов. В случае превышения порогового значения Unop второй компаратор 15 выдает сигнал на многоканальный таймер-счетчик 11, запуская счетчик времени измерения и одновременно регистрируя время прихода сигнала в 64-разрядном счетчике времени. В случае превышения второго порогового значения (Unop+Uдоб) первый компаратор 14 выдает сигнал на многоканальный таймер-счетчик 11, в котором регистрируется время срабатывания первого компаратора 14 относительно времени срабатывания второго компаратора 15. По окончании времени измерения многоканальный таймер-счетчик 11 выдает в устройство управления акустического канала 10 команду, по которой устройство управления запрещает запись в оперативное запоминающее устройство 6 и выставляет на шину PCI 7 сигнал прерывания. По данному сигналу прерывания центральный процессор компьютера 8 может считывать из оперативного запоминающего устройства 6 через устройство управления акустического канала 10 дискретную реализацию формы сигнала акустической эмиссии. Кроме того, центральный процессор компьютера 8 через шину PCI 7 и устройство управления акустического канала 10 считывает из многоканального таймера-счетчика 11 64-разрядное значение времени прихода сигнала акустической эмиссии и время срабатывания первого компаратора 14. Время срабатывания первого компаратора 14 будет давать ошибку определения времени прихода.where a is the distance between the acoustic transducer of the acoustic emission signal simulator operating in the radiation mode and the ith acoustic transducer operating in the receiving mode; Δt is the propagation time of the acoustic signal from the acoustic transducer operating in the radiation mode to the ith acoustic transducer operating in the receiving mode. At the next stage, the product is loaded by passing electric current through a linear inductor 17. For this, the central processor of computer 8 sends a start command to the control unit of the control unit of the linear inductor 23 via the PCI 7 bus. The control device of the linear inductor 23 generates control signals for the voltage regulator 20, the second input of which receives voltage from the reference voltage source 21. The voltage is supplied to the rectifier 19, where it is reduced to the required parameters and follows to the current source 18, the current of which passes through the filter channel 22 with the values of the linear inductor are transferred to the PCI bus 7 of computer 8. When the inductor is located above the crack 26, loading is applied to the edges of the fatigue crack due to ponderomotive forces, which lead to acoustic emission during crack opening. The occurrence of ponderomotive forces is due to the interaction of surface currents at the edges of the crack, due to a change in the circular magnetic field of the linear inductor, when current pulses are passed through it. Ponderomotive forces give rise to acoustic emission during crack opening. Acoustic transducers operate in reception mode and convert acoustic signals into electrical ones. In each acoustic channel, the electrical signals from the outputs of the acoustic transducers 2 through the acoustic channels 25 are fed to the pre-amplifiers 3 and amplified. From the output of the preamplifiers 3, the signals pass to the inputs of the bandpass filters 4, which suppress spurious signals outside the passband. From the output of the filters 4, the signals are fed to the inputs of the normalizing amplifiers 9, where they are amplified and then fed to the inputs of analog-to-digital converters (ADC) 5, where the acoustic emission (AE) signals are sampled. To form a selection threshold for each of the acoustic channels of the system, the central processor of computer 8 sends a command to record the threshold value through the PCI 7 bus control unit to channel 10, and the code is sent via a serial line to a digital-to-analog converter (DAC) 12. At the same time, a threshold is generated at the output of DAC 12 voltage U nop. The threshold voltage U nop is supplied to the inverting input of the second comparator 15 and the input of the summing amplifier 13. The voltage of the threshold additive U ext formed by the reference voltage source 16 of the acoustic channel is supplied to the second input of the summing amplifier 13. At the output of the summing amplifier 13, a second threshold voltage is generated equal to (U nop + U ext ), which is fed to the inverting input of the first comparator 14. For recording in the multi-channel timer counter 11, the measurement time computer 8 sends the acoustic channel to the control unit via the PCI 7 bus 10 command record the value of the measurement time. The measurement time code is recorded in the register of the multi-channel timer-counter 11. To start the process of measuring the acoustic channels of block m, the central processor of computer 8 sends a command to start the measurement to the control unit of the acoustic channel 10 through the PCI 7 bus, which allows the measurement information to be written to the random access memory 6 . At the same time, 64-bit time counters in the multi-channel timer-counter 11 start synchronously counting the time across all acoustic channels. Synchronization of the operation of the counters is ensured by the clock frequency of the PCI bus 7. The output buses of the analog-to-digital converters 5 are connected to the inputs of random access memory (RAM) 6. In the random access memory 6, a cyclic buffer is organized in which the measurement results are stored. The acoustic emission signals from the outputs of the normalizing amplifiers 9 simultaneously arrive at the non-inverting inputs of the first 14 and second 15 comparators. If the threshold value U nop is exceeded, the second comparator 15 outputs a signal to the multi-channel timer-counter 11, starting the measurement time counter and simultaneously registering the signal arrival time in a 64-bit time counter. If the second threshold value (U nop + U add ) is exceeded, the first comparator 14 provides a signal to the multi-channel timer-counter 11, in which the response time of the first comparator 14 is recorded relative to the response time of the second comparator 15. At the end of the measurement time, the multi-channel timer-counter 11 outputs to the control device of the acoustic channel 10, a command by which the control device prohibits writing to the random access memory 6 and sets an interrupt signal to the PCI bus 7. According to this interrupt signal, the central processor of computer 8 can read from the random access memory 6 through the control device of the acoustic channel 10 a discrete implementation of the acoustic emission waveform. In addition, the central processor of computer 8, through the PCI 7 bus and the acoustic channel control device 10, reads from the multi-channel timer counter 11 the 64-bit value of the acoustic emission signal arrival time and the response time of the first comparator 14. The response time of the first comparator 14 will give a time determination error parish.

Предлагаемое многоканальное акустико-эмиссионное устройство для диагностирования металлических конструкций повышает точность диагностирования на 10%, сокращает время контроля на 10% и уменьшает вероятность возникновение усталостных трещин в изделии в целом на 20%, а также упрощает конструкцию всего устройства.The proposed multichannel acoustic emission device for diagnosing metal structures increases the diagnostic accuracy by 10%, reduces the monitoring time by 10% and reduces the likelihood of fatigue cracks in the product as a whole by 20%, and also simplifies the design of the entire device.

Claims (1)

Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для диагностирования металлических конструкций, состоящее из N блоков, каждый из которых содержит акустический канал, состоящий из последовательно соединенных акустического преобразователя, предварительного усилителя, фильтра, аналого-цифрового преобразователя, оперативного запоминающего устройства с двумя цифровыми выходами и входами, а также каждый канал блока соединен с сигнальной шиной PCI компьютера и компьютером, каждый акустический канал снабжен нормирующим усилителем с тремя цифровыми выходами, устройством управления с четырьмя цифровыми выходами и тремя входами, многоканальным таймером-счетчиком с четырьмя цифровыми входами, суммирующим усилителем с двумя цифровыми входами и одним выходом, первым и вторым компараторами с двумя цифровыми входами, источником опорного напряжения, причем в каждом акустическом канале первый цифровой выход оперативного запоминающего устройства соединен с первым цифровым входом устройства управления акустического канала, его второй цифровой вход соединен с первым цифровым выходом многоканального таймера-счетчика, а третий цифровой вход - с первым цифровым выходом шины PCI компьютера, первый выход устройства управления соединен со вторым цифровым входом оперативного запоминающего устройства, а второй цифровой выход соединен с цифровым входом цифроаналогового преобразователя, цифровой выход которого соединен с первым цифровым входом суммирующего усилителя и инвертирующим первым цифровым входом второго компаратора, неинвертирующий второй цифровой вход которого соединен с неинвертирующим первым цифровым входом первого компаратора и последовательно соединенными нормирующим усилителем и аналого-цифровым преобразователем, а цифровой вход нормирующего усилителя соединен с выходом фильтра, при этом инвертирующий вход первого компаратора соединен с выходом суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выходы первого и второго компараторов соединены соответственно с третьим и четвертым входами многоканального таймера-счетчика, третий вход которого соединен с шиной PCI, отличающееся тем, что в многоканальное акустико-эмиссионное устройство введен канал управления линейным индуктором, который состоит из последовательно соединенных линейного индуктора, источника тока с одним цифровым входом и выходом, выпрямителя, регулятора напряжения с двумя цифровыми входами и источника опорного напряжения, а также канал управления соединен с сигнальной шиной PCI компьютера и компьютером, каждый канал управления линейным индуктором снабжен фильтр-каналом и устройством управления линейным индуктором с двумя цифровыми входами и выходами, причем цифровой выход источника опорного напряжения соединен с первым цифровым входом регулятора напряжения, цифровой выход которого соединен с цифровым входом выпрямителя, который в свою очередь соединен цифровым выходом с первым цифровым входом источника тока, а линейный индуктор соединен с источником тока, цифровой выход которого соединен с цифровым входом фильтр-канала, который соединен с первым цифровым входом устройства управления канала управления линейным индуктором, первый цифровой выход которого соединен с цифровым входом шины PCI компьютера, а второй цифровой выход соединен со вторым цифровым входом регулятора напряжения, также первый выход шины PCI соединен с цифровым входом компьютера, а второй цифровой выход соединен со вторым входом устройства управления линейным индуктором.A multichannel acoustic emission device for diagnosing metal structures, consisting of N blocks, each of which contains an acoustic channel consisting of a series-connected acoustic transducer, pre-amplifier, filter, analog-to-digital converter, random access memory with two digital outputs and inputs, and also each channel of the unit is connected to the PCI signal bus of the computer and the computer, each acoustic channel is equipped with a normalizing amplifier with three circuits background outputs, a control device with four digital outputs and three inputs, a multi-channel timer-counter with four digital inputs, a summing amplifier with two digital inputs and one output, the first and second comparators with two digital inputs, a reference voltage source, and in each acoustic channel the first digital output of random access memory is connected to the first digital input of the acoustic channel control device, its second digital input is connected to the first digital output multi-channel timer-counter, and the third digital input with the first digital output of the computer’s PCI bus, the first output of the control device is connected to the second digital input of random access memory, and the second digital output is connected to the digital input of the digital-to-analog converter, the digital output of which is connected to the first digital the input of the summing amplifier and the inverting first digital input of the second comparator, the non-inverting second digital input of which is connected to the non-inverting first digital input the first comparator and a series-connected normalizing amplifier and an analog-to-digital converter, and the digital input of the normalizing amplifier is connected to the filter output, while the inverting input of the first comparator is connected to the output of the summing amplifier, the second input of which is connected to the output of the reference voltage source, the outputs of the first and second comparators are connected respectively to the third and fourth inputs of the multi-channel timer-counter, the third input of which is connected to the PCI bus, characterized in that A multi-channel acoustic emission device introduces a linear inductor control channel, which consists of a linear inductor connected in series, a current source with one digital input and output, a rectifier, a voltage regulator with two digital inputs and a reference voltage source, as well as a control channel connected to the PCI signal bus a computer and a computer, each linear inductor control channel is equipped with a filter channel and a linear inductor control device with two digital inputs and outputs, By this, the digital output of the reference voltage source is connected to the first digital input of the voltage regulator, the digital output of which is connected to the digital input of the rectifier, which in turn is connected to the digital output of the first digital input of the current source, and the linear inductor is connected to the current source, the digital output of which is connected to a digital input of the filter channel, which is connected to the first digital input of the control device of the linear inductor control channel, the first digital output of which is connected to a digital input ins PCI computer, and the second digital output is connected to the second digital input of the voltage regulator, also the first PCI bus output connected to a digital input of the computer, and the second digital output is connected to the second input inductor linear control device.
RU2018113860U 2018-04-16 2018-04-16 Multichannel device for acoustic emission diagnostics of metal structures RU186330U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113860U RU186330U1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Multichannel device for acoustic emission diagnostics of metal structures

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113860U RU186330U1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Multichannel device for acoustic emission diagnostics of metal structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU186330U1 true RU186330U1 (en) 2019-01-16

Family

ID=65020736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018113860U RU186330U1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Multichannel device for acoustic emission diagnostics of metal structures

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU186330U1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5587040A (en) * 1978-12-26 1980-07-01 Toshiba Corp Measuring unit for acoustic emission
JPS57179657A (en) * 1981-04-28 1982-11-05 Toshiba Corp Inspecting device for acoustic emission
US4419562A (en) * 1982-01-19 1983-12-06 Western Electric Co., Inc. Nondestructive real-time method for monitoring the quality of a weld
RU2339938C1 (en) * 2007-02-14 2008-11-27 ФГУП "Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина" (ФГУП "СибНИА им. С.А. Чаплыгина") Method of diagnosing metallic structures and device for implementing method
RU2424510C2 (en) * 2009-07-14 2011-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщений" (СГУПС) Procedure for detection of defects in weld seams and their location by acoustic signals and device for its implementation
RU2448343C2 (en) * 2010-04-23 2012-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Method of predicting remaining life of metal articles and apparatus for realising said method
RU2572067C1 (en) * 2014-08-06 2015-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Method of acoustic emission quality control of girth weld during multipass welding and device for its implementation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5587040A (en) * 1978-12-26 1980-07-01 Toshiba Corp Measuring unit for acoustic emission
JPS57179657A (en) * 1981-04-28 1982-11-05 Toshiba Corp Inspecting device for acoustic emission
US4419562A (en) * 1982-01-19 1983-12-06 Western Electric Co., Inc. Nondestructive real-time method for monitoring the quality of a weld
RU2339938C1 (en) * 2007-02-14 2008-11-27 ФГУП "Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С.А. Чаплыгина" (ФГУП "СибНИА им. С.А. Чаплыгина") Method of diagnosing metallic structures and device for implementing method
RU2424510C2 (en) * 2009-07-14 2011-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщений" (СГУПС) Procedure for detection of defects in weld seams and their location by acoustic signals and device for its implementation
RU2448343C2 (en) * 2010-04-23 2012-04-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Method of predicting remaining life of metal articles and apparatus for realising said method
RU2572067C1 (en) * 2014-08-06 2015-12-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) Method of acoustic emission quality control of girth weld during multipass welding and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2296320C1 (en) Acoustic-emission method for diagnostics of wheel pairs of railroad train and device for realization of said method
RU2339938C1 (en) Method of diagnosing metallic structures and device for implementing method
RU2599327C1 (en) Acoustic emission method of diagnosis of the products from composite materials based on carbon fiber and device for its implementation
RU2654378C1 (en) Method of determining point of damage on electric power lines with large amount of discontinuity
RU186330U1 (en) Multichannel device for acoustic emission diagnostics of metal structures
JP2006220629A (en) Internal impedance measuring device for storage battery, and internal impedance measuring method of the storage battery
RU2664795C1 (en) Multi-channel acoustic-emission system of construction diagnostics
RU2379677C1 (en) Method of acousto-optical welded seam quality control during welding and device to this end
RU2528586C2 (en) Acoustic emission control over rail weld quality and device to this end
RU2391655C2 (en) Method of diagnosing metal bridge structures and device for implementing said method
RU2008126353A (en) ACOUSTIC-EMISSION METHOD FOR DIAGNOSTIC OF BEAN BEARING BEARING RINGS FOR RAILWAY VEHICLE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
CN114614825B (en) Low-cost high-speed pulse signal data sampling and peak value detection method
RU2442155C2 (en) Method and device of welded joints testing by acoustic emission during welding
RU2150698C1 (en) Multichannel acoustic emission device to test articles
RU2448343C2 (en) Method of predicting remaining life of metal articles and apparatus for realising said method
RU2217741C2 (en) Multichannel acoustic-emission system of diagnostics of structures
RU2572067C1 (en) Method of acoustic emission quality control of girth weld during multipass welding and device for its implementation
RU2240551C2 (en) Method and device for investigating metal structures
RU2007124242A (en) METHOD FOR DETERMINING ACOUSTIC EMISSION SIGNAL SOURCES COORDINATES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2005103878A (en) METHOD FOR DIAGNOSTIC OF METAL BRIDGE RAILWAYS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2300761C2 (en) Multichannel acoustics-emission arrangement for articles control
RU2299429C2 (en) Mode of controlling quality of installation of acoustics transformers on a metallic structure and an arrangement for its execution
RU2726278C1 (en) Multichannel acoustic emission device
RU2736171C1 (en) Multichannel acoustic emission device
RU2684443C1 (en) Method of determining coordinates of sources of acoustic emission signals and device therefor

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20210417