RU2657U1 - Устройство для обнаружения развивающихся трещин в материалах и изделиях - Google Patents

Description

Устройств© для 0бнаружеш я развивающихся трещин в материалах и изделиях

Область техники

Полезная модель относится к области неразрушащег© контроля механической прочности изделий и может бмть иснользована для обнаружения акустико-эмиссиошшм методом развивающихся трещиэ нажример, в электротехнических фарфоровых изоляторах нри установившейся величине их механического нагружения

Предшествующий уровень техники

Известно устройство, содержащее соединенниё шследовательно ньезопреобразователь,предусилитель, формирователь имцульсов.комнаpaTQp, счетчик,регистр и блок отображения информации, причем управляющий вход счетчика подшочен к выходу генератора тактовмх импульсов ij. Это устройство в@ЕНршшмает сигналы акустической эмиссии (АЭ) возникающие в механически нш руженном объекте (материале или изделии), и непрерывно регистрирует их количество в единицу времени (за периоЭ

тактового генератора), АЭ в хрупких материалах, в том числе в электротехническом фарфоре, вызывается скачкообразным развитием микротрещин и so своей природе является нестационарным случайным процессом. Поэтому на блока отображения информации (например, на цифровом табло) устройства будут наблюдаться непрерывно изменяющиеся цифры, ©ценка которых персоналом ( независим© от его квалификации) является

субъективной и не позволяет получить достатс зно -дастоверннй результат,

Этот недостаток устранен в устройстве 2у ,содёржащем измерительный канал с выходным блоком отображения информации, а также таймер, выход которого подключен к управляющему входу счетчика измерительного канала. На вход таймера подается внешний-saj CKaiiHi E сигнал.

МКИ 6Ю1У 29/04 /

V ч - -J/:

.гА-. 34t)n-J

например, жри достижении заданной величинм испытательного усилия, приложенного к объекту, ожератор нажимает кнопкуо Таймер формирует строб-импульс: определенной длительности,котормй воздействует на управляющий вход счетчика Счетчик функционирует только в период воздействия на него строб-импульса,по окончании которого в счетчике и соответственно на табло блока отображения информации будет зафиксировано суммарное количество импульсов АЭ за этот период.

faким образом, устройство f2 позволяет судить о качестве из, уОпенивая спонтанно изменяюшиуся показаний, (наличии вшем развивающихся Грещин)7/1 только одно число,равное количеству импульсов акустической эмиссии за определеннмй интервал времени Это уменьшает влияние субъективного фактора при контроле изделий и тем самим повышает достоверность контроля

Вместе с тем опыт эксплуатации устройства соответстэши се способом / контроле фарфоровых электротехнических изоляторов показал, что в ряде случаев возможна неоднозначная трактовка результатов измерений. Если сумма импульсов АЭ за время замера равна нулю,

: то это однозначно свидетельствует об отсутствии трещин в изделии. Если сумма велика (десятки и сотни импульсов), то

это указывает на дефектность изделия (наличие развивающейся трещины). Однако в каждом таком случае есть вероятность, что на результат измерения оказали влияние помехи,методические ошибки оператора, а также неопасное микрорастрескивание.Кроме того, замеренное число может оказаться незначительным (д© 10-20 им1Еульсов), в таком случае принятие однозначного решения о качестве изделия затруднительно. Таким образом, жри использовании устройства 2j также требуется субъектив ная оценка результатов замера, что снижает достоверность контроля Следует учесть, что ошибочная отбраковка изделия приводит к значи тельным экономическим

PacKpufHe полезной модели

Задачей настоящего предложения являетоя создание устройства, способного обеспечить достаточную достоверность контроля механической прочности изделий.

Поставленная задача решается тем,что в устройство, содержащее первмй измерительный канал с внходннм блоком отображения информации, таймер, вход которого является управляющим входом устройства, и цевь

связи выхода таймера с управляющим входом счетчика измерительного ка- нала, вход которого предназначен для подключения к акустическому преобразователю, установленному на контролируемом объекте, дополнительно

введена средство повторного запуска таймера и регистр, включенный

иербрг

между выходом счетчика измерительног© канала и входом блока отображения информации, причем выход регистра подключен через средство повторного запуска таймера к управляющему входу устройства, а выход таймера соединен с управляющим входом регистра.

Это позволяет, в случае сомнительнего результанта гш1вера числа импульсов АЭ, автоматически произвести один или несколько повторных замеров до получения определенного результата. Таким образом, повышается достоверность контроля изделий и уменьшается его трудоемкость.

Полезная модель имеет развитие, заключахдееся в том, что блок отображения информации снабжен дополнительным входом,соединенным с выходом средства повторного запуска.Это дает возможность судить о наличии дефекта в изделии по результату ДА-НБТ, то есть без оценки численных показаний замера, что дополнительно повышает достеверность контроля изделий.

Еще одно развитие предложенного решения заключается в том,что цепь связи выхода таймера с управляющим входом счетчика измерительного канала выполнена в виде линии задержки. Это способствует повышению надежности работы устройства.

fl€peozO

Другим развитием предложенного решения является выполнение средства повторного запуска в виде последовательно соединенных цифро-аналогового преобразователя и компаратора. Такое выполнение является наиболее простым и вместе с тем достаточным для осуществления повторного запуска.

Полезная модель отличается также тем, что устройство содеркит второй измерительный канал, идентичный nepBOiiy, а средство повторного запуска снабжено вторым входом, подключенные. к выходу регистра второго измерительного канала, и выполнено в виде выходной схемы ИЖ и двух цепей из последовательно соединенных цифро-аналогового преобразователя и компаратора, через которые входы схемы ИЖ подключены к соответствующим входам средства повторного запуска таймера, при этом управляющие входы регистра и счетчика второго измерительного канала соединены соответственно с управляющжш входами регистра и счетчика первого измерительного канала. Это дает возможность контролировать одновременно два изделия (что существенно при испытаниях изоляторов высоковольтных разъединителей) с автоматическим осуществлением повторного замера АЭ в случае сомнительного результата хотя бы в одном из каналов.

Дополнительньш развитиен полезной модели является введение в устройство блока временнЬй задержи, выход которого соединен с управляющим входом устройства, и дополнительного компаратора, выход которого соединен с входом блока временной задержки, а вход предназначен для подключения к датчику величины механического нагружения контролируемого объекта. Это позволяет автоматизировать процесс испытаний и прекратить мешающие измерению воздействия до начала замера.

Описание фигур чертежей

Сущность полезной модели поясняется чертетми: Фиг.1 - структурная схема устройства;

Фиг.2 - структурная схема (внутреннее выполнение) средства повторного запуска таймера;

/fфиг.З - структурная схема устройства с двумя измерительными каналами;

Фиг.4 - структурная схема цепи запуска таймера от датчика величины механического нагружения.

Сведения, подтверждающие возможность осущес,вления полезной модели

Устройство фиг,1 содержит измерительный канал I с входом 2 и выходным блоком 3 отображения информации, таймер 4, вход которого является управляющим входом 5 устройства, цепь 6 связи выхода таймера 4 с управляющим входом счетчика 7 канала I, средство 8 повторного запуска, вход 9 которого подключен к выходу регистра 10 канала I, а выход соединен с выходом 5 устройства и может быть подключен к дополнительному входу II блока 3, Выход таймера 4 соединен с управляющим входом регистра 10, при этом цень 6 связи со счетчиком 7 может быть выполнена в виде линии задержки,

На фиг. 2 показано выполнение средства 8 повторного запуска в виде последовательно соединенных цифро-аналогового преобразователя 12 и компаратора 13.

В случае использования предлагаемой ао.лезной модели, например, для контроля опорно-стержневых изоляторов разъединителей,следует применять двухканальный вариант устройства (фиг.З). При этом второй измерительный канал 14 с входом 15 идентичен ианал I, а средство 8 повторного запуска таймера 4 снабжено вторым входом 16, подключенным к выходу регистра 17 канала 14 и выполнено в виде выходной логической схемы 18 ШШ, ци|)ро-аналогового преобразователя 12, компаратора 13 и дополнительных последовательно-соединенных цифро ЯНалогового преобразователя 19 и компаратора 20 Входы схемы 18 ШШ через последовательно соединенные компаратор 13,преобразователь J2 и комваратор 20, преобразователь 19 подключен соответственно

к входам 9 и 16 средства 8.

Управляющие входы регистра 17 и счетчика 21 канала 14 соединены с управляющими жодами регистра 10 и счетчика 7 канала I соответственно.

К входу 5 устройства может быть ведключена цепь автоматического запуска таймера при достйзкении заданного уровня механи ческого нш ружения. Эта цепь содержит () последовательно соединенные компаратор 22 и блок 23временной задержки.

Вход 24 предназначен для подключения к датчику величины механического нагружения контролируемого объекта (на чертежах не показаны).

Устройство фиг.1 с учетом выполнения средства 8 но схеме фиг.2 и подключения к входу 5 цепи по фиг.4 работает следующим образом.

При увеличении механической нагрувки,приложенной к контролируемому объекту, на ЕХОД 24 компаратора 22 поступает возрастающий потенциал. Когда он превысит опорный уровень 1/п/ соответствующий заданной величине испытательной нагрузки, на выходе компаратора 22 формируется импульс,который пройдя через блок 23, поступает на вход 5 устройства. Блок 23 задерживает запуск таймера 4 ( и начало измерений) на время, необходимое для прекращения возрастания нагрузки и других мешающих воздействий.

На выходе таймера 4 появляется положительный потенциал, который, пройдя через цепь 6, приводит в действие счетчик 7, С акустического преобразователя 25 ( см.пунктир на фиго1), установленного на контролируемом объекте, на вход 2 канала I поступают импульсы АЭ, которые обрабатываются в усилителе- формирователе 26 и подаются на счетный вход счетчика 7. На выходе счетчика 7 формируетсй цифровой код, соответствувдий числу импульсов АЭ, поступивших в канал I после начала замера.

/7/3 г

По окончании периода замера по генциал на вмходе таймера 4 пропадает. Отрицательный перепад потенодала поступает на управляющий вход регистра 10, при этом в него переписывается информация ш счетчика 7. Этот же перепад потенциала, пройдя через цепь 6, подается на управляющий вход счетчика 7 и обнуляет его

Информация,записанная в регистре в двоичном коде, соответствует числу импульсов АЭ за время замера. Она поступает в блок 3 и на цифро-аналоговый преобразователь 12 средства 8. На вмходе преобразователя 12 появляется потенциал, пропорциональный числу импульсов АЭ, который подается на компаратор 13, На другой вход компаратора 13 подается пороговый уровень , пропорциональный допустимому количеству импульсов АЭ за время замера. Если полученное при замере количество импульсов меньше допустимого, то на выход© компаратора 13 будет низкий потенциал (логический 0). Он подается на дополнительный вход II блока 3 и по окончании измерительного цикла вызывает свечение индикатора доброкачественности изделия В случае, если замеренное количество импульсов больше допустимого, на выходе компаратора 13 возникнет высокий потенциал (логическая I), который вызовет индикацию дефектности изделия.

Одновременно этот сигнал логической I подается на управляниций вход 5 устройства и запускает таймер 4,Цикл замера АЭ повторяется и производится перепроверка решения о дефектности изделия.

При испытаниях высоковольтных разъединителей одновременно нагружаются с одинаковым усилием два опорно-ссержнев изолятора.

Поэтому используется двухканальмая схема устройства по фиг,3. Это устройство функционирует в целом аналогично вышеописанному, за исключением того, что сигнал повторного запуска подается на кход 5 с выхода логической схемы 18 ИЛИ, на входы которой подаются

-fO-

потенциалы логического О или I с выходов компараторов 13 и 20. Таким образом, на унравлящй вход 5 уотройства подаетоя оигнал повторив. го запуока в олучае, если хотя бы в одном из измерительных каналов 1,14 количество импульсов АЭ за время замера превысит допустимый пороговый уровень.

Таймер 4 может быть выполнен например, как в 4j Там же на стр«196 описано возможное выполнение блока 3.

Следует заметить, что полезная модель по п.1 заявленной формулы может быть реализована с выполнением средства 8 на основе цифровых компараторов sj пороговый уровень на которые задается в виде двоичного кода.

Промышленная применимость.

Изготовленный в соответствии со схемой макет устройства был использован при испытаниях опорно-стержневых изоляторов на модели полюса разъединителя. Всего былш испытано 6 пар изоляторов одного типа,Параллельно сигналы АЭ регистрировались устройством-прото типом,

в результате измерений с пошщью устройства-прототипа при однократном замере АЭ каждого изолятора оказалось, что у трех изделий сумма импульсов АЭ была велика и был сделай вывод об их дефектности.В этих же трех случаях устройство по фиг.З после первого замера автоматически произвело повторные замеры и оказалось, что для одного из изделий после двух повторных замеров, а для другого после трех повторных замеров сумма илшульсов стала меньше пороговой, и изделия были диагностированы как доброкачественные. Для третьего изолятора результаты всех трех замеров были выше пороговых значений и устройство выдало сигнал дефект

-//-

Фвердило, что все они, за исключением сдного, признанногс устройством по полезной модели дефектным, имели прочность, превышающую нормируемую для данного типа изодяторов.Изолятор,признанный дефектным, сломался при нагрузке, существенно меньшей, чел ормируемая.

Таким образом, устройство по полезной модели позволило среди трех изделий,отбракованных с помощью устройства-прототипа, выявить два доброкачественных, что свидетельствует © достижении технического результата, состоящего в повышении достоверности контроля механической прочности изделий

Gd-l

Claims (6)

1. Устройство для обнаружения развивающихся трещин в материалах и изделиях, содержащее первый измерительный канал с выходным блоком отображения информации, таймер, вход которого является управляющим входом устройства, и цепь связи выхода таймера с управляющим входом счетчика первого измерительного канала, вход которого предназначен для подключения к акустическому преобразователю, установленному на контролируемом объекте, отличающееся тем, что содержит средство повторного запуска таймера, в первый измерительный канал введен регистр, включенный между выходом счетчика и входом блока отображения информации, выход регистра подключен через средство повторного запуска таймера к управляющему входу устройства, а выход таймера соединен с управляющим входом регистра.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок отображения информации снабжен дополнительным входом, соединенным с выходом средства повторного запуска.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цепь связи выхода таймера с управляющим входом счетчика выполнена в виде линии задержки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство повторного запуска таймера выполнено в виде последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя и компаратора.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит второй измерительный канал, идентичный первому, а средство повторного запуска таймера снабжено вторым входом, подключенным к выходу регистра второго измерительного канала, и выполнено в виде выходной схемы ИЛИ и двух цепей из последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя и компаратора, через которые входы схемы ИЛИ подключены к соответствующим входам средства повторного запуска таймера, при этом управляющие входы регистра и счетчика второго измерительного канала соединены соответственно с управляющими входами регистра и счетчика первого измерительного канала.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит блок временной задержки, выход которого соединен с управляющим входом устройства, и дополнительный компаратор, выход которого соединен с входом блока временной задержки, а вход предназначен для подключения к датчику величины механического нагружения контролируемого объекта.