устройство для акустико-эмиссионного контроля строительных материалов

Формула изобретения

Устройство акустико-эмиссионного контроля строительных материалов, включающее два разнесенных в пространстве контролируемого объекта идентичных резонансных первичных пьезоэлектрических датчика на основе керамики ЦТС-19 и два электроакустических тракта, отличающееся тем, что в каждом тракте оно содержит предварительный усилитель с коэффициентом усиления 40 дБ, полосовой фильтр, усилитель и детектор, причем выходы детекторов каждого электроакустического тракта соединены с линейными входами 16-разрядного аналого-цифрового преобразователя, работающего на частоте 44,1 кГц, а сигналы с аналого-цифрового преобразователя принимаются как несущие информацию об акустическом событии тогда и только тогда, когда разность их уровней по абсолютной величине не превышает некоторого заранее установленного порогового уровня, причем дискриминация сигналов осуществляется программно электронно-вычислительной машиной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля строительных материалов, в частности к средствам неразрушающего контроля, основанным на анализе сигналов акустической эмиссии.

Областью применения изобретения является обнаружение изменений внутренней структуры строительных материалов, в частности изменений внутренней структуры, которые могут привести к выходу объекта из строя.

Выделение сигналов акустической эмиссии на фоне помех является одной из наиболее сложных задач, решение которой затрудняется наличием на входе приборов акустико-эмиссионного контроля помех различного рода (акустических помех от соударений и трения, электромагнитных помех от искрения контактов и т. д. ). Решение этой задачи особенно важно при контроле ответственных строительных изделий, когда сигналы акустической эмиссии находятся преимущественно в частотном диапазоне 20-200 кГц и требуется высокая надежность обнаружения сигналов на фоне посторонних помех.

Известна методика увеличения помехоустойчивости акустико-эмиссионного контроля (патент США 3985025), в соответствии с которой используются ведущий и ведомый датчики и два электроакустических тракта, позволяющие исключить из анализа любой сигнал, воспринятый ведомым датчиком до того, как он воспринят ведущим датчиком.

Близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство неразрушающего контроля материалов (патент США 4738137 Acoustic emission frequency discrimination), включающее один первичный датчик импульсов акустической эмиссии и три электроакустических тракта, причем первый тракт содержит селективный усилитель, пороговый детектор и счетчик событий акустической эмиссии, второй и третий тракты включают общий широкополосный усилитель, второй тракт включает низкочастотный полосовой фильтр и генератор блокирующих импульсов, запускаемый акустическим сигналом в полосе частот 80-160 кГц, третий тракт включает высокочастотный полосовой фильтр и генератор блокирующих импульсов, запускаемый акустическим сигналом в полосе частот 325-360 кГц, причем импульсы генераторов второго и третьего трактов управляют логической цепью, отбрасывающей сигнал первого тракта тогда и только тогда, когда в прием импульса акустической эмиссии сопровождается импульсами генераторов второго и третьего трактов.

Недостатком известного устройства является необходимость применения трех электроакустических трактов и отдельной логической схемы, выполняющей частотную дискриминацию сигнала.

Целью изобретения является создание помехоустойчивого устройства акустико-эмиссионного контроля строительных материалов, включающего не более двух полностью аналоговых электроакустических трактов, и предназначенного для регистрации сигналов акустической эмиссии в полосе частот 20-200 кГц, возникающих в строительных материалах на стадии структурообразования и при механических испытаниях.

Поставленная цель достигается тем, что устройство акустико-эмиссионного контроля, включающее два разнесенных в пространстве контролируемого объекта идентичных резонансных первичных пьезоэлектрических датчика на основе керамики ЦТС-19 и два электроакустических тракта, содержит в каждом тракте предварительный усилитель с коэффициентом усиления 40 дБ, полосовой фильтр, усилитель и детектор, причем выходы детекторов каждого электроакустического тракта соединены с линейными входами 16-разрядного аналого-цифрового преобразователя, работающего на частоте 44,1 кГц, а сигналы с аналого-цифрового преобразователя принимаются как несущие информацию об акустическом событии тогда и только тогда, когда разность их уровней по абсолютной величине не превышает некоторого заранее установленного порогового уровня, причем дискриминация сигналов осуществляется программно электронно-вычислительной машиной (ЭВМ).

Отличительными признаками предлагаемого технического решения являются:

- использование двух полностью аналоговых электроакустических трактов;

- использование детекторов, выделяющих низкочастотную огибающую радиоимпульса, являющегося откликом резонансного пьезодатчика на механический импульс;

- замена логической схемы, выполняющей анализ достоверности сигнала на основании частотной дискриминации, специальной обрабатывающей программой для ЭВМ.

Использование двух электроакустических трактов позволяет применить двухканальные аналогово-цифровые преобразователи, выпускаемые серийно.

Использование детектора, выделяющего низкочастотную огибающую радиоимпульса, позволяет применить для ввода аналоговой информации в ЭВМ аналого-цифровой преобразователь с низкой частотой дискретизации.

Устранение необходимости в дополнительной цифровой схеме упрощает конструкцию устройства акустико-эмиссионного контроля и снижает ее стоимость.

В каждый момент регистрации акустического события оно представляется на дисплее ЭВМ в декартовой системе координат в виде отрезка, ордината одной из вершин которого соответствует зарегистрированной амплитуде события. Низкая частота дискретизации сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя позволяет также выполнять спектральный анализ акустико-эмиссионного сигнала в реальном масштабе времени.