SU1562845A1 - Устройство диагностики состо ни конструкций - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  неразрушающего контрол  и может быть использовано дл  диагностики механического состо ни  элементов конструкций по сигналам акустической эмиссии (АЭ). Целью изобретени   вл етс  повышение точности диагностики за счет определени  параметра повреждаемости конструкции. Сигналы АЭ принимаютс  приемными акустическими каналами, определ ютс  координаты активной зоны разрушени  и сумма амплитуд сигналов АЭ в активной зоне, дополнительно определ ютс  механические напр жени  и температура испытаний. С учетом перечисленных параметров определ етс  параметр повреждаемости конструкций расчетным путем. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к области неразрушающего контрол  и может быть использовано дл  диагностики механического состо ни  элементов конструкций по сигналам акустической эмиссии (АЭ).

Целью изобретени   вл етс  повышение точности диагностики за счет определени  параметра повреждаемости конструкции.

На чертеже представлена функциональна  схема устройства диагностики состо ни  конструкций.

Устройство диагностики состо ни  конструкций содержит приемные акустические каналы, каждый из которых состоит из соединенных последовательно приемного преобразовател  1 и 2, предусилител  3 и 4, фильтра 5 и 6,

основного усилител  7 и 8, выпр мител  9 и 10 и фильтра 11 и 12 низких частот, блок 13 определени  разностей времени прихода , регистратор 14, блок 15 выделени  момента достижени  максимальной амплитуды, пиковый детектор 16, первый блок 17 выборки и хранени , выходы фильтров 11 и 12 низких частот соединены с соответствующими входами блока 13 определени  разностей времени прихода. Устройство снабжено такхе вторым и третьим блоками 18 и I9 выборки и хранени , трем  аналого-цифровыми преобразовател ми (АЦП) 20-22, селектором 23 длительностей сигналов , блоком 24 управлени , двум  измерительными усилител ми 25 и 26, блоком 27 цифроаналоговых преобразователей,

 

€л

№

ел

интенсиметром 28, блокбм 29 вычислени  (ЭВМ) и таймером 30, выход выпр мител  10 первого приемного акустического канала соединен с входом пикового детектора 16, выход которого соединен с входом первого блока 17 выборки и хранени , а его выход соединен с информационным входом первого АЦП 20, вход блока 15 выделени  момента достижени  максимальной амплитуды соединен с выходом фильтра 12 низких частот первого приемного акустического канала, а его выход соединен с входом селектора 23 длительности сигналов, выход которого соединен с входом блока 24 управлени , выходы измерительных усилителей 25 и 26 соединены с соответствующими входами второго и третьего блоков 18 и 19 выборки и хранени , выходы которых соединены с сигнальными входами второго и третьего АЦП 21 и 22, первый выход блока 24 управлени  соединен с управл ющими входами пикового детектора 16, первого, второго и третьего блоков 17-19 выборки и хранени  и с входом интенси- метра 28, выход которого соединен с регистратором 14, второй выход блока 24 управлени  соединен с входами запуска, первого, второго и третьего АЦП 20-22, выходы данных, управл ющие входы и выходы первого, второго и третьего АЦП 20-22 и выход данных таймера соединены с магистралью ЭВМ 29, а аналоговые выходы блока 27 циф- роаналоговых преобразователей соединены с соответствующими входами , регистратора 14.

Устройство диагностики состо ни  конструкций работает следующим образом .

Приемные преобразователи 1 и 2Э расположенные на поверхности контролируемой конструкции ( не показана), принимают ультразвуковые колебани , возникающие при образовании или развитии дефекта структуры материала и преобразуют их в электрические сигналы , которые усиливаютс  и фильтруютс  от помех с помощью фильтров 5 и 6, далее эти сигналы поступают на усилители 7 и 8 и двухполупериод- ные выпр мители 9 и 10 и фильтры 11 и 12 низких частот, в результате чего выдел етс  огибающа  сигналов A3. С выхода фильтров 1 и 12 низких частот сигналы поступают в блок 13 опре

делени  разностей времен прихода, где происходит выделение сигналов, пропорциональных разности времени прихода сигналов к преобразовател м 1 и 2 приемных акустических каналов dC;K, которые по программе ввод тс  в ЭВМ 29, где производитс  определение координат г ; и объема активной зоны VKOH, вход щих в выражени  (0-(3).

p. O rr.J ч& |iU;i Ј

U;

V,

Nnp.

VKOH -,-Ui дл  одномерной конструкции

N г,3

р 1

W(r,VJfo Vvej ZtUi

ft. v:OH -эдз

20

+ Ј t Јnp

(2)

дл  двухмерной конструкции,

Д

Yr«

,j с; уой Ј.„}

r V,OH

+ A. t

Ј-n

(3)

30

дл  трехмерной конструкции,

5

0

5

0

5

Г1 г„ обр

V

Кон

где i - коэффициент затухани  ультразвуковой волны; рассто ние активной зоны разрушени  элемента конструкции до приемного преобразовател ;

рассто ние зоны разрушени  в контрольных образцах до приемного преобразовател ; объем зоны разрушени  контрольного образца; объем активной зоны разрушени  элемента конструкции; сумма амплитуд электрического напр жени  сигналов АЭ, зарегистрированных в активной зоне конструкции; сумма амплитуд электрического напр жени  сигналов АЭ, зарегистрированных при испытании контрольного образца; скорость пластической деформации , не определ ема  аппаратурой по регистрации АЭ; Јп - предельна  пластическа  деформаци  при данном режиме испытаний; t - врем  испытани .

м

Nnp

С -.

При этом,например,дл  одномерной ;

конструкции ношени 

г. определ етс  из соотг , Сл,

- скорость звука в материале; - разность времени прихода сигналов АЭ к преобразовател м акустических каналов.

Величина V

отношени 

обр

определ етс  из соV

обр

А-В(г - г1}),

де А - ширина образца или элемента конструкции; толщина образца или элемента конструкции; координаты левой активной зоны разрушени ; координаты правой активной зоны разрушени ;

В г . ,п

величины известные и их можно вводить в ЭВМ как константы;

йЪ

г, - определ ютс  с помощью устройства по определению координат .

С выпр мител  10 первого приемного акустического канала сигнал поступает на пиковый детектор 16 и далее на пер первый блок 17 выборки и хранени . А с выхода фильтра 12 нижних частот первого приемного канала огибающа  сигнала АЭ поступает на блок 15 выделени  момента достижени  максимальной амплитуды, в момент достижени  сигналом максимальной амплитуды он вырабатывает импульс, которьй поступает на селектор 23 длительностей, который устран ет вли ние помех на запуск блока 24 управлени . С выхода селектора 23 длительностей сигнал поступает на блок 24 управлени , который запирает схему на врем  измерени  АЦП 20-22 и считывани  данных в мик- ро-ЭВМ 29 и имеет два выхода, причем сигнал на первом выходе по вл етс  раньше на 1 мкс, чем на втором выходе . С первого выхода блока 24 управлени  сигнал поступает на управл - ющие входы пикового детектора 16 и блоков 17-19 выборки и хранени . При поступлении этого сигнала на пиковый детектор 16 он переходит в исходное

0

5

0

5

0

5

5 0 5

состо ние, а блоки 17-19 выборки и хранени  переход т из состо ни  слежени  в состо ние запоминани . Так как на управл ющий вход блока 17 выборки и хранени  импульс поступает в момент, когда сигнал АЭ достиг своего максимального значени , то блок 17 выборки и хранени  запоминает максимальную амплитуду сигнала АЭ, котора  поступает на информационный вход АЦП 20, а с выхода блоков 18 и 19 выборки и хранени  сигналы с измерительных усилителей 25 и 26 поступают на информационные входы АЦП 21 и 22. Как только блоки 17-19 выборки и хранени  перешли в режим запоминани , с второго выхода блока 24, управлени  сигнал поступает на входы запуска АЦП 20-22. Данные в цифровом виде поступают в ЭВМ 29 под управлением программы. В ЭВМ 29 под управлением программы при поступлении сигнала АЭ производитс  выделение параметров числа импульсов N активности N и суммы максимальных амплитуд сигналов N

2iU;

Скорость пластической деформации

не определ емой по регистрации АЭ

,е. деформаци , котора  осуществе , г,

л етс  из-за температурных флуктуации и отдельные акты которой создают акустические сигналы, амплитуды которых аход тс  на уровне тепловых шумов, вход щих в выражени  (1)-(3), определ етс  из соотношени 

Ј и ехр

(Ј4± $IЈl i sЈlly.

2GKT

(4)

40

д5 0 5

де uJ - частота колебаний конфигурационного объема разрушени 

ю- 1,

С.

и равна

-1 .

(Ь

(Ј)

Т

К G Т V

предел текучести при О К; функци  упрочнени  при наклепе;

коэффициент концентрации напр жений;

величина механического напр жени ;

посто нна  Больцмана; модуль сдвига; температура;

величина конфигурационного объема.

На стадии накоплени  дефектов, когда их взаимодействием можно пренебречь , величины q Ф(Ј) -1.

Из анализа соотношений (1)-(4) следует, что в процессе проведени  измерений дл  определени  параметра повреждени  необходимо:

регистрировать величины С ; Т;

N UT- и t( ; вычисл ть значени  SEjUj

v кон Ј и г ;

мпред

Величины Vog- , U1 , rt определ ютс  при испытании контрольных образцов и при диагностировании конструкции ввод тс  в ЭВМ 29 как - константы . Посто нные величины uJ, Ј0, G, V, С  вл ютс  справочными данными исследуемого материала и ввод тс  в ЭВМ 29 как константы

Врем  испытани  t определ етс  с помощью таймера 30, св занного с ЭВМ 29.

Вывод величины параметра повреждаемости и других параметров АЭ таких как N, N, и величины напр жени  Ъ и температуры производитс  посредством блока 27 цифроаналоговых преобразователей , с выхода которого деформаци  поступает на регистратор 14„

Таким образом, данное устройство позвол ет повысить точность диагностики механического состо ни  конструкций и их элементов за счет введени  новых блоков, обеспечивающих определение параметра повреждаемости

,

конструкции.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство диагностики состо ни  конструкций, содержащее приемные акустические каналы, каждый из кото- 40 рых состоит из соединенных последовательно приемного преобразовател s предусилител , фильтра, основного усилител , выпр мител  и фильтра низких частот, блок определени  разностей времен прихода, регистратор, блок выделени  момента достижени  максимальной амплитуды, пиковый детектор и первый блок выборки и хранени , выходы фильтров низких частот соеди- 50

   10

   15

   20

   30

   35

   40 50

   нены с соответствующими входами блока определени  разностей времен прихода} отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности диагностики , оно снабжено вторым и третьим блоками выборки и хранени , трем  аналого-цифровыми преобразовател ми, селектором длительностей сигналов, блоком управлени , двум  измерительными усилител ми, блоком цифроаналоговых преобразователей, интенсимет- ром, блоком вычислени  и таймером, выход выпр мител  первого приемного акустического канала соединен с входом пикового детектора, выход которого соединен с входом первого блока выборки и хранени , а его выход соединен с информационным входом первого аналого-цифрового преобразовател , вход блока выделени  момента достижени  максимальной амплитуды соединен с выходом фильтра низких частот первого приемного акустического канала, а его выход соединен с входом селектора длительностей сигналов, выход которого соединен с входом блока управлени , выходы измерительных усилителей соединены с соответствующими входами второго и третьего блоков выборки и хранени  , выходы которых соединены с сигнальными входами второго и третьего аналого-цифровых преобразователей, первый выход блока управлени  соединен с управл ющими входами пикового детектора, первого, второго и третьего блоков выборки и хранени  и входом интенсиметра, выход которого соединен с регистратором, второй выход блока управлени  соединен с входами запуска первого, второго и третьего аналого-цифровых преобразователей, выходы данных, управл ющие входы и выходы первого, второго и третьего аналого-цифровых преобразователей и выход данных таймера соединены с магистралью блока вычислени , а аналоговые выходы блока цифроаналоговых преобразователей соединены с соответствующими входами регистратора.