Способ акустической дефектоскопии

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Белорусский государственный университет Государственное учреждение Научноисследовательский институт криминалистики и судебной экспертизы Министерства юстиции Республики Беларусь(72) Авторы Козлов Владимир Леонидович Новиков Сергей Федорович Рубис Александр Сергеевич Фалей Владимир Владимирович(73) Патентообладатели Белорусский государственный университет Государственное учреждение Научноисследовательский институт криминалистики и судебной экспертизы Министерства юстиции Республики Беларусь(57) Способ акустической дефектоскопии металлического троса запорно-пломбировочного устройства, характеризующийся тем, что в исследуемом тросе формируют зондирующий импульс акустических колебаний, регистрируют эхо-сигналы, прошедшие исследуемый трос с помощью датчиков, один из которых расположен до вероятного места появления дефекта, а другой - после, сравнивают амплитуды этих сигналов и по соотношению амплитуд определяют наличие дефекта, причем зондирующий импульс акустических колебаний вводят в исследуемый металлический трос с помощью механического воздействия однородным металлическим стержнем на исследуемый трос, а наличие дефекта уточняют с учетом сдвига резонансной частоты акустического сигнала в низкочастотную область спектра. 13810 1 2010.12.30 Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий ультразвуковыми и акустическими методами и может быть использовано для обнаружения дефектов и разрывов металлического троса в запорно-пломбировочных устройствах. Известен ультразвуковой дефектоскоп 1, содержащий излучающий преобразователь,приемный преобразователь, первый усилитель, блок обработки сигналов и индикатор,второй усилитель, блок обработки сигналов, отличающийся тем, что с целью повышения чувствительности блок обработки сигналов выполнен из последовательно соединенных селектора соединенного с выходом генератора, линии задержки и блока вычитания. Недостатками этого устройства являются сложность конструкции и невозможность использования для обнаружения дефектов и разрывов металлического троса в запорнопломбировочных устройствах. Наиболее близким к предлагаемому является способ ультразвуковой дефектоскопии 2, состоящий в том, что в исследуемом объекте формируют зондирующий импульс акустических колебаний ультразвуковой частоты, принимают эхо-сигналы, прошедшие исследуемый объект, сравнивают амплитуды этих сигналов с заранее установленными порогами и по соотношению амплитуд судят о характере дефекта. Недостатками этого способа и устройства, его реализующего, являются сложность конструкции, обусловленная наличием ультразвукового излучателя, невозможность использования устройства для обнаружения дефектов и разрывов металлического троса в запорно-пломбировочных устройствах и невысокая достоверность обнаружения дефекта. Задача изобретения - упрощение измерительной системы, повышение достоверности обнаружения дефекта и определения его структуры. Решение этой задачи особенно важно для обнаружения дефектов и разрывов металлического троса в запорно-пломбировочных устройствах, не имеющих видимых повреждений конструкции, при проведении криминалистических экспертиз. Для решения поставленной задачи в известном способе акустической дефектоскопии 2, заключающемся в формировании в исследуемом объекте зондирующего импульса акустических колебаний, регистрации эхо-сигналов, прошедших исследуемый объект с помощью датчиков, один из которых расположен до вероятного места появления дефекта,а другой - после, сравнении амплитуд этих сигналов и по соотношению амплитуд определении структуры дефекта зондирующий импульс акустических колебаний вводят в исследуемый металлический трос с помощью механического воздействия однородным металлическим стержнем на исследуемый трос, а наличие дефекта уточняют с учетом сдвига резонансной частоты акустического сигнала в низкочастотную область спектра. На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего заявляемый способ. Для реализации заявляемого способа используются измерительный канал,состоящий из последовательно соединенных первого акустического преобразователя 1,фильтра высоких частот 2, первого усилителя 3, первого детектора 4, и опорный канал,состоящий из последовательно соединенных второго акустического преобразователя 5,второго усилителя 6, второго детектора 7, дифференциальный усилитель 8, входы которого соединены с выходами детекторов 4 и 7, а выход - с индикатором 9. Система работает следующим образом. Акустические преобразователи опорного и измерительного каналов обеспечивают преобразование акустических колебаний, распространяющихся в диагностируемом тросе, в электрический сигнал. Они могут быть выполнены на основе, например, пьезоэлектрических датчиков. Зондирующий импульс акустических колебаний вводят в исследуемый металлический трос с помощью механического воздействия однородным металлическим стержнем на исследуемый трос, например ударом или трением. При этом очевидно, что частота акустического зондирующего сигнала будет совпадать с резонансной частотой акустических колебаний, распространяющихся в тросе. Акустический преобразователь 5 опорного канала располагается до вероятного места появления дефекта, а акустический преобразова 2 13810 1 2010.12.30 тель 1 измерительного канала располагается после вероятного места появления дефекта. Электрический сигнал с акустического преобразователя 1 измерительного канала проходит через фильтр высоких частот 2, усиливается усилителем 3, детектируется детектором 4 и поступает на первый вход дифференциального усилителя 8. Сигнал с акустического преобразователя 5 опорного канала усиливается усилителем 6, детектируется детектором 7 и поступает на второй вход дифференциального усилителя 8. Экспериментальные исследования показали, что при появлении разрыва троса резонансная частота акустического сигнала сдвигается в низкочастотную область и становится более чем в два раза ниже частоты в тросе без дефектов (без разрыва 1,97 кГц, с наличием разрыва 0,713 кГц). Граничная частота фильтра высоких частот 2 измерительного канала выбирается таким образом, чтобы без ослабления пропускать сигнал при отсутствии дефекта и максимально ослаблять сигнал при наличии дефекта, т.е. выбирается равной резонансной частоте акустического сигнала, распространяющегося в стержне без дефектов. При отсутствии дефекта в диагностируемом тросе сигналы с преобразователей измерительного 2 и опорного 5 каналов будут приблизительно равны по амплитуде и спектру. Следовательно, после усиления и детектирования сигналы на входах дифференциального усилителя с опорного и измерительного каналов будут также равны, что свидетельствует об отсутствии дефектов в диагностируемом тросе. При наличии дефекта или разрыва в диагностируемом тросе сигнал с акустического преобразователя измерительного канала будет уменьшаться по амплитуде и, кроме того,будет сдвинут по частоте в низкочастотную область. Вследствие сдвига частоты сигнала в низкочастотную область фильтр высоких частот 2 будет уменьшать амплитуду информационного сигнала. Следовательно, сигнал на выходе измерительного канала будет меньше, а сигнал на выходе опорного канала будет больше, так как он не будет подавляться фильтром высоких частот. Дифференциальный усилитель выделяет разность амплитуд опорного и измерительного каналов, которая показывается индикатором 10. По величине разности сигналов можно судить о структуре дефекта или разрыва в диагностируемом тросе. Использование дифференциальной методики обработки информационных сигналов обеспечивает независимость результата измерений от амплитуды и длительности вводимого зондирующего импульса акустических колебаний (длительности механического воздействия металлическим стержнем на исследуемый трос, силы удара и т.п.). Таким образом, использование введения зондирующего импульса акустических колебаний с помощью механического воздействия однородным металлическим стержнем на исследуемый трос и использование дифференциальной методики определения структуры дефекта по изменению спектра акустических колебаний обеспечивает упрощение измерительной системы, повышение достоверности обнаружения дефекта и определения его структуры и независимость результата измерений от параметров вводимого зондирующего импульса. Источники информации 1. А.с. СССР 1103681, МПК 01 29/08, 2000. 2. Патент РФ 2270998, МПК 01 29/04, 2006. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3