Устройство для генерации и измерения электромагнитной эмиссии

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для осуществления экспресс-диагностики дефектности изделий из диэлектрических материалов как в лабораторных, так и полевых условиях, а именно в области неразрушающего контроля качества. Изобретение направлено на уменьшение времени измерений, увеличение чувствительности устройства и обеспечение измерения электромагнитной эмиссии от отдельных участков контролируемого объекта. Указанный технический результат достигают за счет того, что устройство для генерации и измерения электромагнитной эмиссии содержит импульсный генератор, присоединенный к нему пьезоэлектрический излучатель, который расположен на объекте контроля, а шестнадцать емкостных приемников симметрично расположены относительно противоположных граней объекта контроля, причем к каждому емкостному приемнику последовательно подключены повторитель, фильтры низких и высоких частот, выходы которых попарно подключены к шестнадцати дифференциальным входам блока усилителей, выходы, которых подсоединены через терминальный блок к плате ввода-вывода информации, связанной с ЭВМ. 1 ил..

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использовано для осуществления экспресс-диагностики дефектности изделий из диэлектрических материалов как в лабораторных, так и полевых условиях, а именно в области неразрушающего контроля качества.

Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство для генерации и измерения электромагнитной эмиссии промышленных высоковольтных керамических изоляторов при прозвучивании гармоническими колебаниями (Суржиков В.П. Материалы международной научно-технической конференции. Барнаул, 2004 г., стр.29-33).

Оно состоит из генератора синусоидальных напряжений, размещенного на объекте контроля пьезоэлектрического преобразователя, и соединенных последовательно индукционного датчика, повторителя, фильтра верхних и нижних частот, дифференциального усилителя, приставки к персональному компьютеру с функциями генератора и осциллографа, ЭВМ.

С помощью индукционных датчиков измерют интегральные амплитудно-частотные характеристики электромагнитной эмиссии в частотном диапазоне до 200 кГц с заданным шагом изменения частоты при воздействии на объект гармоническими акустическими колебаниями.

Недостатками данного устройства являются большое время измерений, недостаточная чувствительность системы измерений, невозможность измерения электромагнитной эмиссии от отдельных участков контролируемого объекта.

Задачей полезной модели является уменьшение времени измерений, увеличение чувствительности устройства и обеспечение измерения электромагнитной эмиссии от отдельных участков контролируемого объекта.

Задача решена за счет того, что предлагаемое устройство для генерации и измерения электромагнитной эмиссии, также как и в прототипе, содержит генератор, к которому присоединен ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, расположенный на объекте контроля, а также соединенные последовательно повторитель, фильтр верхних и нижних частот, дифференциальный усилитель; ЭВМ.

В отличие от прототипа в качестве генератора выбран импульсный генератор, а шестнадцать емкостных приемников симметрично расположены относительно противоположных граней объекта контроля, причем к каждому емкостному приемнику последовательно подключены повторитель, фильтры низких и высоких частот, выходы которых попарно подключены к шестнадцати дифференциальным входам блока усилителей, выходы которых подсоединены через терминальный блок к плате ввода-вывода информации, связанной с ЭВМ.

Использование импульсного режима работы генератора сокращает время измерения.

Использование емкостных приемников, расположение их в непосредственной близости от объекта контроля в силу превалирующего значения электрического поля вблизи источника эмиссии и процедуры программного усреднения увеличивает чувствительность устройства и увеличивает соотношение величины полезного сигнала к шумовой составляющей сигнала.

Возможность измерения электромагнитной эмиссии от отдельных участков контролируемого объекта достигается применением 16 емкостных датчиков.

Работа устройства поясняется чертежом, приведенным на фиг.1.

Устройство для генерации и измерения электромагнитной эмиссии состоит из импульсного генератора 1 (ИГ), к которому подключен пьезоэлектрический преобразователь 2 (ПЭ), расположенный на объекте контроля 3 (О). Шестнадцать емкостных приемников 4-19 (ПЕ1-ПЕ16) расположены симметрично по восемь около противоположных граней объекта контроля 3 (О), к каждому из емкостных приемников соответственно последовательно подключены повторители 20-35 (Г11-П 16), к которым соответственно присоединены фильтры 36-51 (Ф1-Ф16) высоких и низких частот, выходы которых от симметрично расположенных емкостных приемников попарно подключены к шестнадцати дифференциальным входам блока усилителей 52 (БДУ), выходы которого подключены через терминальный блок 53 (ТМ) к плате ввода-вывода информации 54 (ПВВИ), связанной с компьютером 55 (ЭВМ).

Блок питания (не показано на фиг.1) соединен со всеми элементами схемы, кроме емкостных приемников.

В качестве емкостных приемников 4-19 (ПЕ1-ПЕ16) могут использоваться плоские металлические пластинки, воспринимающие ток смещения, генерируемый источником электромагнитной эмиссии.

В качестве пъезоакустического преобразователя можно использовать преобразователь на базе пьезокерамики ЦТС-19 или аналогичного.

Повторители 20-35 (П1-П16) могут быть выполнены на базе типового элемента TL084 или аналогичного.

Фильтры 36-51(Ф1-Ф16) могут быть выполнены на базе элементов AD8032 или аналогичного.

Дифференциальные усилители 52 (БДУ) могут быть выполнены на базе элементов TL084 или аналогичного.

В качестве терминального блока 53 (ТМ) используется стандартный блок BNC-2120 или аналогичный.

В качестве платы ввода-вывода информации используется стандартная функциональная приставка N1 PCI-6133 или аналогичная.

Используя импульсный генератор 1 (ИГ), формируют электрический импульс необходимой длительности, частоты повторения и подают его на пьезопреобразователь 2 (ПЭ), с которого ультразвуковой импульс со скоростью продольного звука распространяется по объему исследуемого объекта контроля 3 (О), инициируя при этом возникновение электромагнитной эмиссии, сигналы которой через емкостные приемники 4-19 (ПЕ1-ПЕ16), поступают на повторители 20-35 (П1-П16), где усиливаются по мощности. Затем системой фильтров 36-51 (Ф1-Ф16) выделяют сигналы в заданном частотном диапазоне 5-:-200 кГц, дифференциальными усилителями 52 (БДУ) убирают синфазные помехи и усиливают сигналы по напряжению, которые через терминальный блок 53 (ТМ) фиксируются платой ввода-вывода информации 54 (ПВВИ) и компьютером 55 (ЭВМ) производится программное суммирование и усреднение по заданному числу импульсов электромагнитной эмиссии по каждому каналу. После компьютерной обработки результаты измерений представляются в виде амплитудно-частотных зависимостей.

Устройство для генерации и измерения электромагнитной эмиссии, содержащее генератор, к которому присоединен пьезоэлектрический преобразователь, расположенный на объекте контроля, а также соединенные последовательно повторитель, фильтры верхних и нижних частот, дифференциальный усилитель, ЭВМ, отличающееся тем, что в качестве генератора выбран импульсный генератор, а шестнадцать емкостных приемников симметрично расположены относительно противоположных граней объекта контроля, причем к каждому емкостному приемнику последовательно подключены повторитель, фильтры низких и высоких частот, выходы которых попарно подключены к шестнадцати дифференциальным входам блока усилителей, выходы которых подсоединены через терминальный блок к плате ввода-вывода информации, связанной с ЭВМ.