RU2299429C2 - Способ контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции и устройство для его осуществления - Google Patents

Abstract

Использование: для контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции. Сущность: заключается в том, что вводится эталонная матрица амплитуд размером [n·n], (где n - число акустических преобразователей), каждый из n акустических преобразователей последовательно переводится в режим излучения, определяются максимальные амплитуды сигналов, пришедших на акустические преобразователи, и составляется матрица реальных амплитуд сигналов, вводят число ошибок Е=[Е₁, Е₂...Е_n], (где Е_i - число ошибок, для i-го - акустического преобразователя) для каждого акустического преобразователя, сравниваются амплитуды акустических сигналов, полученных при тестировании конструкции с соответствующими значениями амплитуд эталонной матрицы и в случае выполнения неравенства а_ij<а_ij ^!, (где a_ij - амплитуда измеренного акустического сигнала, записанная в i-й строке и в j-м столбце матрицы; а_ij ^! - амплитуда акустического сигнала в i-й строке и j-м столбце эталонной матрицы), число ошибок E_i, E_j увеличивается на единицу, проводится нормирование ошибок

(где E_imax - максимальное число ошибок для i-го акустического преобразователя), выбирается максимальное значение нормированной ошибки, и в случае, если она превышает порог, равный (0,05-0,1), считается, что преобразователь имеет некачественный акустический контакт с конструкцией. Технический результат: автоматизация процесса калибровки качества установки акустических преобразователей, сокращение времени подготовки конструкции к акустико-эмиссионным испытаниям. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю металлических конструкций и может быть использовано при акустико-эмиссионном контроле. Целью изобретения является автоматизация контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции и сокращение времени подготовки к проведению акустико-эмиссионного контроля металлических деталей на потоке.

Известен способ контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции, состоящий в подаче электрического сигнала с имитатора на акустический преобразователь, работающий в режиме излучения, приеме (n-1) преобразователями акустического сигнала, определении разности времен прихода сигналов акустической эмиссии, автоматизации процесса калибровки качества установки акустических преобразователей, определении скорости распространения акустического сигнала в контролируемой конструкции (Диагностика объектов транспорта методом акустической эмиссии / А.Н.Серьезнов, Л.Н.Степанова, В.В.Муравьев и др. - / под ред. Л.Н.Степановой, В.В.Муравьева - М.: Машиностроение, 2004, с.48-57, принятый за аналог).

Недостатком данного способа является то, что в нем не раскрыт алгоритм автоматизации калибровки качества установки акустических преобразователей (т.е. алгоритм определения наличия акустического контакта преобразователя с объектом контроля), а также не раскрыт алгоритм калибровки их координат установки.

Известна многофункциональная акустико-эмиссионная система диагностики конструкций, включающая акустические приемники-преобразователи, последовательно соединенные с быстродействующими аналого-цифровыми преобразователями многоканального модуля регистрации и предварительной обработки акустических сигналов с процессором, связанного с модулем анализа акустических сигналов с процессором. Кроме того, дополнена, по крайней мере, одним многоканальным модулем регистрации и предварительной обработки акустических сигналов с процессором и, по крайней мере, одним модулем анализа акустических сигналов с процессором, причем каждый многоканальный модуль регистрации и предварительной обработки акустических сигналов имеет связанное с быстродействующими аналого-цифровыми преобразователями устройство синхронизации их работы, процессоры многоканальных модулей регистрации и предварительной обработки акустических сигналов и процессоры модулей анализа акустических сигналов снабжены сетевой операционной системой реального времени, при этом все процессоры посредством соединенных с ними сетевых карт связаны между собой, совместно образуя многопроцессорную локально-вычислительную сеть распределенной параллельной обработки акустических сигналов под управлением операционной системы реального времени (Пат. РФ №2141655, МКИ⁶ G01N 29/14. Многофункциональная акустико-эмиссионная система диагностики конструкций и способ диагностирования на ее основе / В.А.Гуменюк, Ю.Г.Иванов, В.А.Казаков и др. - приоритет от 24.11.1998 г., принятая за аналог).

Недостатком данной системы является то, что в ней отсутствует встроенный имитатор сигналов акустической эмиссии, позволяющий осуществлять автоматическую калибровку зоны контроля и контроль наличия акустического контакта преобразователей с конструкцией.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ контроля качества установки акустических преобразователей на конструкции, включающий поочередную генерацию акустического сигнала возле каждого из n акустических преобразователей, составления матрицы времен распространения акустических сигналов по конструкции от всех (n-1) акустических преобразователей до некоторого выбранного акустического преобразователя, работающего в режиме излучения (Бачурин В.В., Соловьев И.Ю. Об одном подходе к построению метода определения координат источника сигнала акустической эмиссии - Автометрия, 1993, №6, с.102-108), принятый за прототип.

Недостатком данного способа является большой объем предварительных экспериментальных измерений, высокая трудоемкость его выполнения, невозможность калибровки в труднодоступных местах, отсутствие алгоритма калибровки качества установки акустического преобразователя на исследуемую металлическую конструкцию.

Наиболее близкой по технической сущности является многоканальная акустико-эмиссионная система диагностики конструкций (Пат. РФ №2217741, МПК 7 G01N 29/14. Многоканальная акустико-эмиссионная система диагностики конструкций - / Л.Н.Степанова, А.Н.Серьезнов, В.М.Круглов и др. - приоритет от 13.03.2001 г., БИ №33, 2003 г., принятая за прототип), состоящая из 1...n каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные акустический преобразователь, предварительный усилитель, фильтр, основной усилитель, компаратор, выход которого соединен с таймером, устройство сопряжения, цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к неинвертирующему входу компаратора, а также содержит аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом оперативного запоминающего устройства. Кроме того, в системе основной усилитель программируемый, а его выход подключен к инвертирующему входу компаратора и аналого-цифровому преобразователю, выход оперативного запоминающего устройства соединен с первым входом сигнального процессора, выход которого подключен к устройству сопряжения, а выход устройства сопряжения соединен с локальной сетью, которая, в свою очередь, соединена с компьютером, выход таймера подключен ко входу устройства управления, причем первый выход устройства управления соединен со входом генератора, выход которого через ключ соединен с акустическим преобразователем, второй выход устройства управления соединен с управляющим входом оперативного запоминающего устройства, третий выход устройства управления соединен со вторым входом сигнального процессора, при этом устройство управления также выполнено с возможностью подачи команды на увеличение порога срабатывания, который с помощью цифро-аналогового преобразователя устанавливается на входе компаратора.

В данной системе в каждый измерительный канал встроен генератор сигналов, который по команде с устройства управления через ключ в определенные моменты времени подает калиброванный электрический импульс на вход акустического преобразователя, который начинает работать в режиме излучения акустического сигнала. В это время другие акустические преобразователи работают в режиме приема акустических сигналов. Последовательно подавая электрический сигнал на все n подключенные каналы и принимая отклики на это тестовое воздействие, осуществляется автоматическая калибровка качества установки акустических преобразователей, определяется скорость распространения акустической волны в контролируемом изделии. (Диагностика объектов транспорта методом акустической эмиссии / А.Н.Серьезнов, Л.Н.Степанова, В.В.Муравьев и др. - / под ред. Л.Н.Степановой, В.В.Муравьева - М.: Машиностроение, 2004, с.48-57).

Недостатком данной системы является низкое быстродействие, определяемое последовательным способом передачи информации с измерительных блоков. Кроме того, не раскрыт алгоритм автоматической калибровки качества установки акустических преобразователей на объект контроля.

При разработке заявляемого способа контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции и устройства для его осуществления была поставлена задача по автоматизации процесса калибровки качества установки акустических преобразователей, сокращения времени подготовки конструкции к акустико-эмиссионным испытаниям.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции, включающем поочередную регистрацию акустического сигнала каждым из n акустических преобразователей, регистрацию времени прихода акустических сигналов, составление матрицы времен распространения акустических сигналов от всех (n-1) акустических преобразователей до некоторого выбранного акустического преобразователя, работающего в режиме излучения. Кроме того, согласно изобретению вводится эталонная матрица амплитуд размером [n...n], (где n - число акустических преобразователей), каждый из n акустических преобразователей последовательно переводится в режим излучения, определяются максимальные амплитуды сигналов, пришедших на акустические преобразователи, и составляется матрица реальных амплитуд сигналов, вводится число ошибок E=[E₁, E₂...E_n], (где Е_i - число ошибок для i-го акустического преобразователя) для каждого акустического преобразователя, сравниваются амплитуды акустических сигналов, полученных при тестировании конструкции с соответствующими значениями амплитуд эталонной матрицы и в случае выполнения неравенства а_ij<a_ij ^!, (где a_ij - амплитуда измеренного акустического сигнала, записанная в i-й строке и в j-м столбце матрицы; а_ij - амплитуда акустического сигнала в i-й строке и в j-м столбце эталонной матрицы), число ошибок E_i, E_j увеличивается на единицу, проводят нормирование ошибок

(где E_imax - максимальное число ошибок для i-го акустического преобразователя) выбирается максимальное значение нормированной ошибки, и в случае, если она превышает порог, равный (0,05-0,1), считается, что акустический преобразователь имеет некачественный акустический контакт с конструкцией.

Кроме того, вводится эталонная матрица разностей времен прихода, каждый из n акустических преобразователей последовательно переводится в режим излучения, определяются разности времен прихода акустических сигналов между i-м акустическим преобразователем, работающим в режиме излучения, и (n-1) акустическими преобразователями, работающими в режиме приема, составляется матрица реальных разностей времен прихода, после чего сравниваются разности времен прихода, полученные при тестировании конструкции, с разностями времен прихода эталонной матрицы. Затем вычисляются вектора ошибок разностей времен прихода

, сравниваются длины векторов ошибок

с пороговым значением длины вектора ошибки для i-го акустического преобразователя. В случае превышения длиной вектора ошибки порогового значения, считается, что i-й акустический преобразователь установлен не в заданных координатах.

Поставленная задача решается также за счет того, что многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции состоит из n каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные акустический преобразователь и предварительный усилитель, фильтр, программируемый основной усилитель, аналого-цифровой преобразователь, а также содержит последовательно соединенные устройство управления и устройство сопряжения, выход которого соединен с шиной компьютера, которая, в свою очередь, соединена с центральным процессором компьютера. Кроме того, в предварительный усилитель введены ключ, генератор калибровочных импульсов, пороговое устройство, процессор, источник опорного напряжения, усилитель. Причем акустический преобразователь соединен с усилителем и первым входом ключа, управляющий вход которого соединен с первым выходом процессора, второй вход ключа соединен с входом генератора калибровочных импульсов, выход которого соединен со вторым выходом процессора, а управляющий вход процессора соединен с выходом порогового устройства, первый вход которого соединен с выходом усилителя и входом двухпозиционного ключа. Второй вход порогового устройства соединен с источником опорного напряжения. Первый выход двухпозиционного ключа соединен со входом фильтра, а вторые выходы двухпозиционных ключей каналов блока объединены и соединены с источником питания. При этом с выхода предварительного усилителя сигналы через двухпозиционный ключ поступают на вход фильтра. Выход фильтра соединен с входом программируемого усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового мультиплексора, выход которого соединен с входом оперативного запоминающего устройства и входом цифрового компаратора кодов, управляющий вход которого соединен с входом регистра времен прихода, выход оперативного запоминающего устройства соединен с первым входом устройства управления, а выходы цифрового компаратора кодов и регистра времен прихода объединены и соединены со вторым входом устройства управления, первый выход устройства управления соединен с управляющим входом оперативного запоминающего устройства, второй выход устройства управления соединен с управляющим входом цифрового мультиплексора, а управляющие входы программируемых усилителей каналов блока объединены и соединены с третьим выходом устройства управления, управляющие входы двухпозиционных ключей объединены и соединены с четвертым выходом устройства управления.

Предлагаемое устройство по сравнению с существующими акустико-эмиссионными устройствами (Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Муравьев В.В. и др. Диагностика объектов транспорта методом акустической эмиссии - / Под ред. Л.Н.Степановой, В.В.Муравьева - М.: Машиностроение, 2004, с.24-61) обладает более высоким быстродействием по приему и обработке сигналов акустической эмиссии, поскольку обладает параллельной структурой построения. Цифровой способ сравнения уровня сигнала с пороговым значением позволяет повысить точность за счет исключения аналогового компаратора и источника опорного напряжения с цифро-аналоговым преобразователем. При этом время срабатывания уменьшается в

раз,

(где t₁ - время срабатывания аналогового компаратора и время записи в регистр времени прихода сигнала акустической эмиссии (t₁=1 мкс); t₂ - время срабатывания цифрового компаратора (равно одному периоду тактовой частоты устройства управления (t₂=0,125 мкс). Более высокое быстродействие при обработке сигналов акустической эмиссии объясняется тем, что доступ к значениям измеренных времен прихода в прототипе осуществляется в синхроцикле с интервалом 32 мс, а в предлагаемом устройстве значения времен прихода считываются непосредственно по шине PCI. Одно значение за четыре такта шины равно 4·30·10^-9 с=0,12 мкс.

На фиг.1 приведена функциональная схема многоканального акустико-эмиссионного устройства для контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции.

Устройство, реализующее способ контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции (фиг.1), содержит:

1...n - блоки;

2 - акустический преобразователь;

3 - предварительный усилитель;

4 - полосовой фильтр;

5 - программируемый основной усилитель;

6 - аналого-цифровой преобразователь;

7 - устройство управления;

8 - устройство сопряжения;

9 - шина PCI;

10 - центральный процессор компьютера;

11- ключ;

12 - генератор калибровочных импульсов;

13 - пороговое устройство;

14 - процессор;

15 - источник опорного напряжения;

16 - усилитель;

17 - двухпозиционный ключ;

18 - источник питания;

19 - цифровой мультиплексор;

20 - оперативное запоминающее устройство;

21 - цифровой компаратор кодов;

22 - регистр времен прихода.

Практическая реализация предлагаемого устройства, реализующего способ контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции, выполняется по известным схемам с использованием следующих компонентов:

- оперативное запоминающее устройство выполнено на микросхеме UM 628100; цифро-аналоговый преобразователь - на микросхеме TLC 7528; операционные усилители - на микросхемах типа AD797, МС 33282; аналого-цифровой преобразователь - на микросхеме AD 9220.

Их основные характеристики изложены в следующих источниках:

1. Генератор калибровочных импульсов выполнен по схеме одновибратора. Пример реализации приведен в книге (Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах - Л.: Энергоатомиздат, 1988, с.159, рис.5.10,а).

2. Пороговое устройство выполнено на микросхеме компаратора LM311. Процессор в предварительном усилителе собран на микросхеме ATiny11L-2SC фирмы «ATMEL». Ключи реализованы на реле TRR1C05D00 фирмы «TTI».

3. Полосовые фильтры выполнены по двухзвенной схеме активных фильтров второго порядка на операционных усилителях МС33282 фирмы «Motorolla». Пример реализации приведен в книге (Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах - Л.: Энергоатомиздат, 1988, с.105, рис.3.8,б).

4. Устройство управления, устройство сопряжения, регистр времен прихода, цифровой компаратор кодов и цифровой мультиплексор выполнены на программируемой логической интегральной схеме ПЛИС фирмы «Altera» EPF10K10TC.

5. Оперативное запоминающее устройство выполнено на микросхемах статического ОЗУ AS7C1026.

Информация о микросхемах находится:

1. ПЛИС фирма ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов - М. ДОДЭКА, 2000, с.18.

2. Интернет-сайты фирмы Texas Instruments- www.ti.com: фирмы Motorolla - www.motco.com; фирмы Altera - www.altera.com.

3. Система схемотехнического моделирования MICRO-CAPS - M. - «СОЛОН», 1997.

4. Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа - М., ДОДЭКА, 1996, вып.1, с.214.

Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции (фиг.1) состоит из n каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные акустический преобразователь 2 и предварительный усилитель 3, фильтр 4, программируемый основной усилитель 5, аналого-цифровой преобразователь 6, а также содержит последовательно соединенные устройство управления 7 и устройство сопряжения 8, выход которого соединен с шиной компьютера 9, которая, в свою очередь, соединена с центральным процессором компьютера 10. Кроме того, в предварительный усилитель 3 введены ключ 11, генератор калибровочных импульсов 12, пороговое устройство 13, процессор 14, источник опорного напряжения 15, усилитель 16. Причем акустический преобразователь 2 соединен с усилителем 16 и первым входом ключа 11, управляющий вход которого соединен с первым выходом процессора 14, второй вход ключа 11 соединен с входом генератора калибровочных импульсов 12, выход которого соединен со вторым выходом процессора 14, а управляющий вход процессора 14 соединен с выходом порогового устройства 13, первый вход которого соединен с выходом усилителя 16 и входом двухпозиционного ключа 17, второй вход порогового устройства 13 соединен с источником опорного напряжения 15. Первый выход двухпозиционного ключа 17 соединен со входом фильтра 4, а вторые выходы двухпозиционных ключей 17 каналов блока объединены и соединены с источником питания 18, при этом с выхода предварительного усилителя 3 сигналы через двухпозиционный ключ 17 поступают на вход фильтра 4, выход фильтра 4 соединен с входом программируемого усилителя 5, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 6, выход которого соединен с входом цифрового мультиплексора 19, выход которого соединен с входом оперативного запоминающего устройства 20 и входом цифрового компаратора кодов 21, управляющий вход которого соединен с входом регистра времен прихода 22, выход оперативного запоминающего устройства 20 соединен с первым входом устройства управления 7, а выходы цифрового компаратора кодов 21 и регистра времен прихода 22 объединены и соединены со вторым входом устройства управления 7, первый выход устройства управления 7 соединен с управляющим входом оперативного запоминающего устройства 20, второй выход устройства управления 7 соединен с управляющим входом цифрового мультиплексора 19, а управляющие входы программируемых усилителей 5 каналов блока объединены и соединены с третьим выходом устройства управления 7, управляющие входы двухпозиционных ключей объединены и соединены с четвертым выходом устройства управления.

Предложенная система и способ работают следующим образом. На первом этапе производится установка акустических преобразователей 2 на объекте контроля, после чего осуществляется контроль акустических шумов. При этом устройство устанавливается в режим приема акустических сигналов всеми каналами. Регистрируемые шумовые сигналы не должны превышать соответствующие уровни селекции каналов. В случае, если в каком-либо из каналов сигналы будут превышать уровень селекции, необходимо устранить их причину.

Затем производится перевод устройства в режим калибровки, когда осуществляется определение скорости звука в конструкции и проверяется качество установки акустических преобразователей на объекте контроля. При работе в режиме калибровки каждый из измерительных каналов последовательно переводится в режим имитатора, при котором акустический преобразователь 2 данного канала осуществляет излучение акустического сигнала. Для перевода одного из каналов устройства в режим имитатора центральный процессор компьютера 10 через шину PCI 9 подает на устройство управления 7 команду, по которой происходит переключение двухпозиционного ключа 17 выбранного канала в режим калибровки. При этом к выходу предварительного усилителя 3 подключается выход источника питания 18, изменяя напряжение питания предварительного усилителя 3. Изменение напряжения питания предварительного усилителя 3 приводит к срабатыванию порогового устройства 13, в результате чего подается сигнал управления процессору 14. Процессор 14 включает ключ 11 и запускает генератор калибровочных импульсов 12. Калибровочный импульс с выхода генератора 12 через ключ 11 поступает на акустический преобразователь 2, в результате чего он оказывается переведенным в режим обратного пьезоэффекта и излучает акустический сигнал. Акустический сигнал после прохождения по объекту контроля принимается (n-1) акустическими преобразователями, работающими в режиме приема. Затем определяется разность времен прихода между i-м акустическим преобразователем, работающим в режиме излучения, и (n-1) акустическими преобразователями, работающими в режиме приема.

На следующем этапе калибровки осуществляется анализ качества установки акустических преобразователей. При этом сначала осуществляется контроль качества акустического контакта преобразователя с конструкцией. Для этого вводится эталонная матрица размером [n·n], которая получена в результате предварительных испытаний при качественной установке акустических преобразователей 2. При этом получаем с акустических преобразователей 2 максимальные амплитуды сигналов акустической эмиссии. В реальных условиях в процессе испытании деталей на потоке амплитуды сигналов с акустических преобразователей 2 будут значительно меньше. Поэтому в эталонную матрицу заносятся амплитуды, равные 0,5 от измеренных максимальных значений.

Затем каждый из акустических преобразователей 2 последовательно переводится в режим излучения. Для каждого измерительного канала устройства определяют амплитуду сигнала. Полученные результаты заносятся в матрицу амплитуд

где a_ij - амплитуда акустического сигнала, принятого акустическим преобразователем j при работе канала i в режиме излучения; n- количество акустических преобразователей.

После этого вводится число ошибок E=[E₁, E₂...E_n], (где E_i - число ошибок для i-го акустического преобразователя) для каждого акустического преобразователя. Начальное значение всех ошибок устанавливается равным нулю.

Затем сравниваются амплитуды сигналов, полученные при тестировании конструкции, с соответствующими значениями амплитуд эталонной матрицы

в которой находятся пороговые значения амплитуд сигналов акустической эмиссии, вычисленные по результатам предварительной калибровки объекта контроля. В случае выполнения неравенства a_i,j<a′_i,j (где a_ij-амплитуды измеренного акустического сигнала, записанные в i-й строке и j-м столбце матрицы; a_ij ^! - амплитуды акустического сигнала в i-й строке и в j-м столбце эталонной матрицы), число ошибок Е_i датчика, работающего в режиме излучения, и число ошибок E_j датчика, работающего в режиме приема, увеличивают на единицу. Затем осуществляется нормирование ошибок по формуле

где Е_imax - максимальное значение ошибки для i-го акустического преобразователя.

После этого выбирается максимальное значение нормированной ошибки и в случае, если она превышает порог, равный (0,05-0,1), считается, что акустический преобразователь имеет некачественный акустический контакт с исследуемой конструкцией.

На следующем этапе производится анализ координат установки акустических преобразователей. Каждый из акустических преобразователей последовательно переводится в режим излучения. С помощью алгоритмов определения времени прихода сигналов акустической эмиссии определяется точное время прихода первого сигнала акустической эмиссии для каждого акустического преобразователя и вычисляется разность времен прихода относительно времени излучения первого сигнала. При этом получается матрица:

где Δt_ij - разность времен прихода сигнала акустической эмиссии на акустический преобразователь j, работающий в режиме приема, и акустический преобразователь i, работающий в режиме излучения; Δt_ij ¹ - эталонная разность времен прихода.

Так же как и в предыдущем алгоритме по определению амплитуд сигналов акустической эмиссии, для каждого объекта контроля составляется эталонная матрица разностей времен прихода сигналов акустической эмиссии

Погрешность в установке акустических преобразователей ε находится как

В результате получается матрица ошибок

Используя данную матрицу, определяются проекции вектора ошибки

акустического преобразователя i на оси

и

, направленные от акустического преобразователя i к акустическим преобразователям k и l. Длина вектора ошибки находится как

где φ - угол, образованный векторами

и

.

Рассчитанные для каждого акустического преобразователя длины векторов ошибок сравниваются с пороговыми значениями. Пороговое значение длины вектора ошибки для i-го акустического преобразователя равно максимально допустимому отклонению координат установки i-го акустического преобразователя, выраженному в единицах разности времен прихода. В случае выполнения неравенства

(где

- пороговое значение длины вектора ошибки для i-го акустического преобразователя) считается, что i-й акустический преобразователь установлен не в требуемых координатах.

После проведения калибровки устройство переводится в режим приема акустических сигналов. При нагружении объекта контроля возникают акустические сигналы, которые поступают на акустические преобразователи 2, работающие в режиме приема. Они преобразуют акустические сигналы в электрические, которые затем поступают на входы предварительных усилителей 3 и усиливаются на 40 дБ (К=100). С выхода предварительных усилителей 3 сигналы через двухпозиционные ключи 17 поступают на входы полосовых фильтров 4, обеспечивающих подавление паразитных сигналов за полосой пропускания. С выхода фильтров 4 сигналы поступают на входы нормирующих усилителей 5, где усиливаются в К раз, (где К=0,1...20). Нормирующий усилитель 5 обладает программируемым коэффициентом усиления. С выхода нормирующих усилителей 5 сигналы подаются на входы аналого-цифровых преобразователей 6, в которых происходит дискретизация сигналов акустической эмиссии с частотой 4 МГц. Выходные шины аналого-цифровых преобразователей 6 подключены к входам цифрового мультиплексора 19, выход которого подключен к оперативному запоминающему устройству 20 и к цифровому компаратору кодов 21. Цифровой компаратор кодов 21 сравнивает значения кодов аналого-цифрового преобразователя 6 с пороговыми значениями, предварительно записанными в устройстве управления 7. Одновременно цифровой мультиплексор 19 поочередно подключает выходные шины аналого-цифрового преобразователя 6 к входу оперативного запоминающего устройства 20, на котором организован циклический буфер, в котором сохраняются результаты измерений. В случае превышения порогового значения цифровой компаратор кодов 21 выдает сигнал на регистр времен прихода 22, который регистрирует время прихода сигнала акустической эмиссии. Устройство управления 7 через время, равное времени отсечки, запрещает запись в оперативное запоминающее устройство 20 и выставляет на шину PCI 9 сигнал прерывания, по которому центральный процессор компьютера 10 считывает из оперативного запоминающего устройства 20 через устройство управления 7 информацию о дискретной реализации формы сигнала акустической эмиссии. Центральный процессор компьютера 10 через шину PCI 9 и устройство управления 7 считывает из регистра времен прихода 22 код времени прихода сигнала акустической эмиссии.

Claims (3)

1. Способ контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции, включающий поочередную регистрацию акустического сигнала каждым из n акустических преобразователей, регистрацию времени прихода акустических сигналов, составление матрицы времен распространения акустических сигналов от всех (n-1) акустических преобразователей до некоторого выбранного акустического преобразователя, работающего в режиме излучения, отличающийся тем, что вводится эталонная матрица амплитуд размером [n·n], (где n - число акустических преобразователей), каждый из n акустических преобразователей последовательно переводится в режим излучения, определяются максимальные амплитуды сигналов, пришедших на акустические преобразователи, и составляется матрица реальных амплитуд сигналов, вводят число ошибок E=[E₁, Е₂...Е_n], (где Е_i - число ошибок для i-го-акустического преобразователя) для каждого акустического преобразователя, сравниваются амплитуды акустических сигналов, полученных при тестировании конструкции с соответствующими значениями амплитуд эталонной матрицы, и в случае выполнения неравенства а_ij<а_ij ^!, (где a_ij - амплитуда измеренного акустического сигнала, записанная в i-ой строке и в j-ом столбце матрицы; а_ij ^! -амплитуда акустического сигнала в i-ой строке и j-ом столбце эталонной матрицы), число ошибок Е_i, E_j увеличиваются на единицу, проводится нормирование ошибок

(где E_imax - максимальное число ошибок для i-го акустического преобразователя), выбирается максимальное значение нормированной ошибки, и в случае, если она превышает порог, равный 0,05-0,1, считается, что преобразователь имеет некачественный акустический контакт с конструкцией.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводится эталонная матрица разностей времен прихода, каждый из n акустических преобразователей последовательно переводится в режим излучения, определяются разности времен прихода акустических сигналов между i-ым акустическим преобразователем, работающим в режиме излучения, и (n-1) акустическими преобразователями, работающими в режиме приема, составляется матрица реальных разностей времен прихода, после чего сравниваются разности времен прихода, полученные при тестировании конструкции, с разностями времен прихода эталонной матрицы, затем вычисляются вектора ошибок

разностей времен прихода, сравниваются длины векторов ошибок

с пороговым значением длины вектора ошибки для i-го акустического преобразователя, и в случае превышения длиной вектора ошибки порогового значения считается, что i-ый акустический преобразователь установлен не в заданных координатах.

3. Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля качества установки акустических преобразователей на металлической конструкции, состоящее из n каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные акустический преобразователь и предварительный усилитель, фильтр, программируемый основной усилитель, аналого-цифровой преобразователь, а также содержит последовательно соединенные устройство управления и устройство сопряжения, выход которого соединен с шиной компьютера, которая, в свою очередь, соединена с центральным процессором компьютера, отличающееся тем, что в предварительный усилитель введены ключ, генератор калибровочных импульсов, пороговое устройство, процессор, источник опорного напряжения, усилитель, причем акустический преобразователь соединен с усилителем и первым входом ключа, управляющий вход которого соединен с первым выходом процессора, второй вход ключа соединен с входом генератора калибровочных импульсов, выход которого соединен со вторым выходом процессора, а управляющий вход процессора соединен с выходом порогового устройства, первый вход которого соединен с выходом усилителя и входом двухпозиционного ключа, второй вход порогового устройства соединен с источником опорного напряжения, первый выход двухпозиционного ключа соединен со входом фильтра, а вторые выходы двухпозиционных ключей каналов блока объединены и соединены с источником питания, при этом с выхода предварительного усилителя сигналы через двухпозиционный ключ поступают на вход фильтра, выход фильтра соединен с входом программируемого усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового мультиплексора, выход которого соединен с входом оперативного запоминающего устройства и входом цифрового компаратора кодов, управляющий вход которого соединен с входом регистра времен прихода, выход оперативного запоминающего устройства соединен с первым входом устройства управления, а выходы цифрового компаратора кодов и регистра времен прихода объединены и соединены со вторым входом устройства управления, первый выход устройства управления соединен с управляющим входом оперативного запоминающего устройства, второй выход устройства управления соединен с управляющим входом цифрового мультиплексора, а управляющие входы программируемых усилителей каналов блока объединены и соединены с третьим выходом устройства управления, управляющие входы двухпозиционных ключей объединены и соединены с четвертым выходом устройства управления.