close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6663

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6663
(13) C1
(19)
7
(51) G 01N 29/14, 29/04
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
АКУСТИКО-ЭМИССИОННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
(21) Номер заявки: a 20010179
(22) 2001.02.27
(46) 2004.12.30
(71) Заявитель: ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" (RU)
(72) Авторы: Краснов Александр Александрович; Гнетнев Юрий Иванович; Конон Альберт Викторович; Минаев Алексей Дмитриевич (RU)
(73) Патентообладатель: ЗАО "Нефтегазкомплектсервис" (RU)
BY 6663 C1
(57)
1. Акустико-эмиссионная система для диагностики промышленных объектов, содержащая соединенные последовательно электроакустический преобразователь и блок усиления и фильтрации, а также первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП), отличающаяся тем, что содержит последовательно соединенные делитель напряжения и второй АЦП, линейный усилитель напряжения, включенный между блоком усиления и
фильтрации и первым АЦП, модуль обработки и регистрации оцифрованных сигналов и
модуль объединения разрядности оцифрованных сигналов, вход делителя напряжения
подключен к выходу блока усиления и фильтрации, выходы первого и второго АЦП подключены к входам модуля объединения разрядности оцифрованных сигналов, выход которого подключен к входу модуля обработки и регистрации оцифрованных сигналов.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанный делитель напряжения выполнен линейным, произведение коэффициента усиления указанного линейного усилителя
напряжения и коэффициента деления указанного делителя напряжения равно 2n, где n целое положительное число.
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что коэффициент усиления указанного линейного усилителя напряжения составляет от 4 до 12, коэффициент деления указанного делителя напряжения составляет от 2 до 6.
Фиг. 1
BY 6663 C1
4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что разрешающая способность указанных
АЦП составляет не более 300 мкВ, разрядность указанных АЦП не менее 14, максимально
допустимая частота преобразования указанных АЦП не менее 3 МГц, напряжение питания указанного электроакустического преобразователя от 5 до 30 В.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что модуль объединения разрядности оцифрованных сигналов и модуль обработки и регистрации оцифрованных сигналов выполнены
на программируемой логической интегральной схеме.
6. Система по п. 2, отличающаяся тем, что модуль объединения разрядности оцифрованных сигналов содержит цифровой компаратор, мультиплексор, шину младших разрядов первого АЦП, шину старших разрядов первого АЦП, шину младших разрядов второго
АЦП, шину старших разрядов второго АЦП, шину выхода мультиплексора, шину сигналов объединенной разрядности, шина старших разрядов второго АЦП подключена к входу
цифрового компаратора, шина старших разрядов первого АЦП подключена к первому
входу мультиплексора, шина младших разрядов второго АЦП подключена к второму входу мультиплексора, выход цифрового компаратора подключен к управляющему входу
мультиплексора, шина младших разрядов первого АЦП, шина выхода мультиплексора и
шина старших разрядов второго АЦП объединены в шину сигналов объединенной разрядности, подключенную к модулю обработки и регистрации оцифрованных сигналов.
7. Система по п. 2, отличающаяся тем, что модуль объединения разрядности оцифрованных сигналов содержит цифровой компаратор, четыре мультиплексора, шину младших
разрядов первого АЦП, шину старших разрядов первого АЦП, шину младших разрядов
второго АЦП, шину старших разрядов второго АЦП, шины первого, второго и третьего
мультиплексоров, шину сигналов объединенной разрядности, шина младших разрядов
первого АЦП подключена к первому входу первого мультиплексора, второй вход которого подключен к общему проводу, шина старших разрядов первого АЦП подключена к
первому входу второго мультиплексора, шина младших разрядов второго АЦП подключена к второму входу второго мультиплексора, шина старших разрядов второго АЦП подключена к первому входу третьего мультиплексора, инвертированный выход идентификации знака первого АЦП подключен к второму входу третьего мультиплексора, выход
идентификации знака первого АЦП подключен к первому входу четвертого мультиплексора, выход идентификации знака второго АЦП подключен ко второму входу четвертого
мультиплексора, шина старших разрядов второго АЦП подключена к входу цифрового
компаратора, выход которого подключен к управляющим входам четырех указанных
мультиплексоров, шина первого, второго, третьего мультиплексоров и выход четвертого
мультиплексора объединены в шину сигналов объединенной разрядности.
8. Система по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что число разрядов в указанной шине
младших разрядов первого АЦП равно n-1.
9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок усиления и фильтрации содержит блок
фильтров, выполненный на LC-фильтрах и содержащий фильтр низких частот, фильтр
средних частот и фильтр высоких частот, так что входы фильтров соединены между собой
через буферные каскады, а выходы фильтров, соединенные с переключателем фильтров,
образуют выход блока фильтров, при этом выходы фильтров не соединены между собой,
указанный переключатель фильтров выполнен управляемым цифровым сигналом.
10. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит управляющий компьютер, несколько подключенных к управляющему компьютеру модулей сбора данных акустической эмиссии, каждый из которых содержит разъем сопряжения с управляющим компьютером и несколько подключенных к указанному разъему каналов регистрации, каждый из
которых соединен с установленным на диагностируемом объекте электроакустическим
преобразователем, связанным с указанной в п. 1 последовательностью, включающей блок
усиления и фильтрации, линейный усилитель напряжения, делитель напряжения, первый
и второй АЦП, модуль объединения разрядности оцифрованных сигналов, и модуль обра2
BY 6663 C1
ботки и регистрации оцифрованных сигналов, к которому подключен микрокомпьютер,
расстояние между установленными на диагностируемом объекте электроакустическими
преобразователями более 6 м.
11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что указанный микрокомпьютер содержит
связанные внутренней шиной микропроцессор, двухпортовое ОЗУ, блок управления обменом данных, внутренняя шина подключена к выходу модуля обработки и регистрации
оцифрованных сигналов, один порт двухпортового ОЗУ подключен к внутренней шине,
второй порт двухпортового ОЗУ подключен к разъему сопряжения с управляющим компьютером, блок управления обменом данных подключен к разъему сопряжения с управляющим компьютером.
(56)
RU 2150698 C1, 2000.
RU 2011196 C1, 1994.
RU 2078338 C1, 1997.
RU 2105301 C1, 1998.
US 5176032 A1, 1993.
SU 888032, 1981.
SU 1486923 A1, 1989.
EP 0518508 A1, 1992.
DE 2936045 A1, 1983.
GB 1547088, 1979.
DE 3108545 A1, 1982.
Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов изделий по сигналам акустической эмиссии и используется для диагностики технического состояния длинномерных и крупногабаритных конструкций, в частности трубопроводов и резервуаров
нефти и нефтепродуктов.
Известна многоканальная акустико-эмиссионная система из описания к европейской заявке ЕР 0518508, МПК G 01N 29/14, 1992. Система включает в себя три измерительных канала, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные электроакустический
преобразователь, модуль усиления и фильтрации, аналого-цифровой преобразователь. Выходы АЦП подключены к модулям цифровой обработки сигналов.
Известно также многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий из описания к патенту РФ 2150698, МПК G 01N 29/14, 2000.
Устройство содержит последовательно соединенные акустический преобразователь,
предусилитель, фильтр, коммутатор, усилитель, АЦП, ОЗУ.
Из-за ограниченности разрядности АЦП, пригодных для преобразования электрических сигналов, соответствующих сигналам акустической эмиссии, указанные системы обладают ограниченным диапазоном амплитуд регистрируемых сигналов, что не позволяет с
помощью одной системы одновременно диагностировать развитие трещин, сопровождающееся сигналами большой амплитуды, и точечную коррозию, сопровождающуюся
сигналами малой амплитуды.
Известно устройство для определения источника акустической эмиссии в изделии из
описания к европейской заявке ЕР 0907078, МПК: G 01N 29/14, 1999.
Устройство содержит несколько каналов, каждый из которых содержит акустический
преобразователь, фильтр, формирователь огибающей, измерительное устройство, анализатор.
Формирователь огибающей сигнала позволяет снизить частотные требования на устройства последующей обработки сигналов, однако при этом теряется возможность изме-
3
BY 6663 C1
рения параметров исходных электрических сигналов от электроакустических преобразователей, что снижает достоверность идентификации дефектов.
Известно устройство для контроля материалов по сигналам акустической эмиссии из
описания к а.с. СССР 968744, МПК G 01N 29/14, 1982, которое содержит последовательно
соединенные акустический преобразователь, предусилитель, линию задержки, управляемый аттенюатор, усилитель, детектор, пиковый детектор, АЦП, блок обработки; известно
также устройство для контроля изделий с помощью акустической эмиссии из описания к
а.с. СССР 888032, МПК G 01N 29/14, 1981, содержащее последовательно соединенные
преобразователь, предусилитель, управляемый аттенюатор, усилитель, детектор, пиковый
детектор, АЦП, блок обработки.
Управляемый аттенюатор позволяет автоматически настраивать диапазон амплитуд
принимаемых сигналов, однако в каждый момент времени устройства способны принимать сигналы только в узком диапазоне амплитуд, что не позволяет одновременно регистрировать сигналы акустической эмиссии, обусловленные как раскрывающимися трещинами, так и прогрессирующей коррозией.
Известно акустико-эмиссионное устройство для диагностики трубопроводов из описания к патенту РФ 2057332, МПК G 01N 29/14, 1996, которое пропускают внутри контролируемого трубопровода в автономном режиме.
Устройство содержит механизм перемещения внутри трубопровода, пьезокерамический преобразователь и систему обработки и регистрации данных акустического излучения в пределах заданного частотного диапазона.
Известно также акустико-эмиссионное устройство для диагностики трубопроводов из
описания к а.с. СССР SU 1777072, МПК G 01N 29/14, 1992, которое пропускают внутри
контролируемого трубопровода в автономном режиме.
Устройство содержит механизм перемещения внутри трубопровода, последовательно
соединенные электроакустический преобразователь, усилитель, фильтр, амплитудный детектор, АЦП, модули цифровой обработки и регистрации сигналов, соответствующих акустическому излучению.
Работа указанных устройств в автономном режиме не позволяет выполнять необходимые настройки диапазона амплитуд измеряемых сигналов в процессе диагностики в зависимости от характера дефектов трубопровода и, соответственно, выполнять полноценный
внутритрубный контроль за один диагностический пропуск.
Известен акустико-эмиссионный дефектоскоп из описания к патенту РФ 2078338,
МПК G 01N 29/14, 1997, содержащий последовательно соединенные акустико-эмиссионный
преобразователь, блок фильтров, усилитель, логарифмический усилитель, блок автоматической регулировки усиления, накопитель; известно также устройство для регистрации
сигналов акустической эмиссии из описания к а.с. СССР 1363059, МПК G 01N 29/14,
1987, содержащее последовательно соединенные акустический приемник, усилитель, логарифмический усилитель, амплитудный детектор, АЦП.
Использование логарифмического усилителя в указанных устройствах позволяет принимать сигналы в широком диапазоне амплитуд, однако логарифмический усилитель требует сложной настройки и при этом обладает невысокой термостабильностью, что требует
постоянного контроля за оборудованием со стороны оператора, затрудняет автоматизацию диагностики крупногабаритных конструкций и делает практически невозможной
внутритрубную диагностику трубопроводов.
Прототипом заявленного устройства является система, известная из рекламного проспекта фирмы Интерюнис "Акустико-эмиссионная система A-Line 32D". - М., 1999.
Система содержит несколько каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные акустико-эмиссионный сенсор, предусилитель, фильтр низких частот, фильтр высоких частот, основной усилитель, программируемый аттенюатор от 0 до 60 дБ, 12-разрядный
АЦП, модули обработки цифровых сигналов.
4
BY 6663 C1
Система не позволяет с помощью одной системы диагностировать одновременно развитие трещин, сопровождающееся сигналами большой амплитуды, и прогрессирующую
коррозию, сопровождающуюся сигналами малой амплитуды. Наличие регулируемых оператором настроек диапазона не позволяет использовать систему в автономном режиме,
например, для внутритрубного обследования трубопроводов и автоматического обследования днищ резервуаров нефти и нефтепродуктов.
Заявлена акустико-эмиссионная система для диагностики промышленных объектов,
содержащая соединенные последовательно электроакустический преобразователь и блок
усиления и фильтрации, а также первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
В отличие от прототипа заявленная система содержит последовательно соединенные
делитель напряжения и второй АЦП, линейный усилитель напряжения, включенный между блоком усиления и фильтрации и первым АЦП, модуль обработки и регистрации
оцифрованных сигналов и модуль объединения разрядности оцифрованных сигналов,
вход делителя напряжения подключен к выходу блока усиления и фильтрации, выходы
первого и второго АЦП подключены к входам модуля объединения разрядности оцифрованных сигналов, выход которого подключен к входу модуля обработки и регистрации
оцифрованных сигналов.
Основной технический результат, получаемый в результате реализации заявленного
изобретения, - возможность приема акустических сигналов, источниками которых являются
области прогрессирующей коррозии, с одновременным приемом акустических сигналов,
обусловленных развивающимися технологическими трещинами днищ резервуаров, и возможность приема акустических сигналов, обусловленных сопровождающей те же дефекты
течью нефти или нефтепродукта через сквозные микроканалы в днищах резервуаров, образовавшиеся в результате развития указанных дефектов, без перенастройки системы.
Целесообразно исполнение заявленной системы, при котором указанный делитель напряжения выполнен линейным, произведение коэффициента усиления указанного линейного усилителя напряжения и коэффициента деления указанного делителя напряжения
равно 2n, где n - целое положительное число.
Коэффициент усиления указанного линейного усилителя напряжения составляет от 4
до 12, коэффициент деления указанного делителя напряжения составляет от 2 до 6.
Разрешающая способность указанных АЦП составляет не более 300 мкВ, разрядность
указанных АЦП не менее 14, максимально допустимая частота преобразования указанных
АЦП не менее 3 МГц, напряжение питания указанного электроакустического преобразователя от 5 до 30 В.
Модуль объединения разрядности оцифрованных сигналов и модуль обработки и регистрации оцифрованных сигналов выполнены на программируемой логической интегральной схеме.
Модуль объединения разрядности оцифрованных сигналов содержит цифровой компаратор, мультиплексор, шину младших разрядов первого АЦП, шину старших разрядов
первого АЦП, шину младших разрядов второго АЦП, шину старших разрядов второго
АЦП, шину выхода мультиплексора, шину сигналов объединенной разрядности, шина
старших разрядов второго АЦП подключена к входу цифрового компаратора, шина старших разрядов первого АЦП подключена к первому входу мультиплексора, шина младших
разрядов второго АЦП подключена к второму входу мультиплексора, выход цифрового
компаратора подключен к управляющему входу мультиплексора, шина младших разрядов
первого АЦП, шина выхода мультиплексора и шина старших разрядов второго АЦП объединены в шину сигналов объединенной разрядности, подключенную к модулю обработки и регистрации оцифрованных сигналов.
В развитие заявленного изобретения модуль объединения разрядности оцифрованных
сигналов содержит цифровой компаратор, четыре мультиплексора, шину младших разрядов первого АЦП, шину старших разрядов первого АЦП, шину младших разрядов второго
5
BY 6663 C1
АЦП, шину старших разрядов второго АЦП, шины первого, второго и третьего мультиплексоров, шину сигналов объединенной разрядности, шина младших разрядов первого
АЦП подключена к первому входу первого мультиплексора, второй вход которого подключен к общему проводу, шина старших разрядов первого АЦП подключена к первому
входу второго мультиплексора, шина младших разрядов второго АЦП подключена к второму входу второго мультиплексора, шина старших разрядов второго АЦП подключена к
первому входу третьего мультиплексора, инвертированный выход идентификации знака
первого АЦП подключен к второму входу третьего мультиплексора, выход идентификации знака первого АЦП подключен к первому входу четвертого мультиплексора, выход
идентификации знака второго АЦП подключен ко второму входу четвертого мультиплексора, шина старших разрядов второго АЦП подключена к входу цифрового компаратора,
выход которого подключен к управляющим входам четырех указанных мультиплексоров,
шина первого, второго, третьего мультиплексоров и выход четвертого мультиплексора
объединены в шину сигналов объединенной разрядности.
Число разрядов в указанной шине младших разрядов первого АЦП равно n-1.
В дальнейшее развитие изобретения блок усиления и фильтрации содержит блок
фильтров, выполненный на LC-фильтрах и содержащий фильтр низких частот, фильтр
средних частот и фильтр высоких частот, так что входы фильтров соединены между собой
через буферные каскады, а выходы фильтров, соединенные с переключателем фильтров,
образуют выход блока фильтров, при этом выходы фильтров не соединены между собой,
указанный переключатель фильтров выполнен управляемым цифровым сигналом.
В развитие изобретения заявленная система содержит управляющий компьютер, несколько подключенных к управляющему компьютеру модулей сбора данных акустической эмиссии, каждый из которых содержит разъем сопряжения с управляющим компьютером и несколько подключенных к указанному разъему каналов регистрации, каждый из
которых соединен с установленным на диагностируемом объекте электроакустическим
преобразователем, связанным с указанной в п. 1 последовательностью, включающей блок
усиления и фильтрации, линейный усилитель напряжения, делитель напряжения, первый
и второй АЦП, модуль объединения разрядности оцифрованных сигналов, и модуль обработки и регистрации оцифрованных сигналов, к которому подключен микрокомпьютер,
расстояние между установленными на диагностируемом объекте электроакустическими
преобразователями более 6 м.
Указанный микрокомпьютер содержит связанные внутренней шиной микропроцессор,
двухпортовое ОЗУ, блок управления обменом данных, внутренняя шина подключена к
выходу модуля обработки и регистрации оцифрованных сигналов, один порт двухпортового ОЗУ подключен к внутренней шине, второй порт двухпортового ОЗУ подключен к
разъему сопряжения с управляющим компьютером, блок управления обменом данных
подключен к разъему сопряжения с управляющим компьютером.
Достигаемый при этом дополнительный технический результат - возможность локации (определения координат) дефектов на поверхностях значительных размеров, характерных для крупногабаритных резервуаров, при ограниченном числе каналов. Акустические сигналы при распространении по стенке резервуара, заполненного жидкостью, претерпевают значительное ослабление и в зависимости от места расположения дефекта
сигналы, принимаемые электроакустическими преобразователями, участвующими в локации, могут отличаться по амплитуде в сотни раз.
На фиг. 1 изображена схема акустико-эмиссионной системы;
на фиг. 2 изображена основная схема, поясняющая работу модуля объединения разрядности оцифрованных сигналов;
на фиг. 3 изображена схема в дальнейшее развитие заявленной системы, поясняющая
работу модуля объединения разрядности оцифрованных сигналов.
6
BY 6663 C1
Заявленная акустико-эмиссионная система для диагностики промышленных объектов
содержит (фиг. 1) соединенные последовательно электроакустический преобразователь 1,
блок усиления и фильтрации 2, линейный усилитель напряжения 3, линейный делитель
напряжения 4, первый АЦП 5, второй АЦП 6, модуль объединения разрядности оцифрованных сигналов 7, модуль обработки и регистрации оцифрованных сигналов 8, микрокомпьютер 9, сопряженный через разъем сопряжения с управляющим компьютером 10 в
виде ПК (персонального компьютера).
Выход блока усиления и фильтрации 2 подключен к входу линейного усилителя напряжения 3 и к входу линейного делителя напряжения 4, выход усилителя напряжения 3
подключен к входу первого 5 АЦП, выход делителя напряжения 4 подключен к входу
второго 6 АЦП. Выходы первого 5 и второго 6 АЦП подключены к входам модуля объединения разрядности оцифрованных сигналов 7, выход которого подключен к входу модуля обработки и регистрации оцифрованных сигналов 8, выход которого подключен к
микрокомпьютеру 9, связанному с ПК 10. Цифровой выход управления фильтрами с ПК
10 подключен к входу управления фильтрами блока усиления и фильтрации 2.
Коэффициент умножения указанного усилителя напряжения составляет 8, коэффициент деления указанного делителя напряжения составляет 4. Произведение коэффициента
умножения указанного усилителя и коэффициента деления указанного делителя напряжения равно 25. К входу первого АЦП 5 подключен ограничитель напряжения, напряжение
ограничения сигнала указанного ограничителя напряжения составляет 2,5 В.
В предпочтительном исполнении системы используются 14-разрядные АЦП Analog
Devices с разрешающей способностью 300 мкВ и максимальной частотой преобразования
не менее 3 МГц. Модуль объединения разрядности оцифрованных сигналов 7 и модуль
обработки и регистрации оцифрованных сигналов 8 выполнены на программируемой логической интегральной схеме XILINX с числом вентилей не менее 10000.
В одном из предпочтительных исполнений фиг. 2 модуль объединения разрядности
оцифрованных сигналов 7 содержит мультиплексор 21, цифровой компаратор 22, шину
младших разрядов 501 первого АЦП 5, шину старших разрядов 502 первого АЦП 5, шину
младших разрядов 601 второго АЦП 6, шину старших разрядов 602 второго АЦП 6, шину
214 мультиплексора 21, шину сигналов объединенной разрядности 23.
Шина старших разрядов 502 первого АЦП 5 подключена к первому входу 211 мультиплексора 21.
Шина младших разрядов 601 второго АЦП 6 подключена к второму входу 212 мультиплексора 21.
Шина старших разрядов 602 второго АЦП 6 подключена к входу 221 цифрового компаратора 22. Выход 222 цифрового компаратора 22 подключен к управляющему входу 213
мультиплексора 21.
Шина младших разрядов 501 первого АЦП 5, шина 214 мультиплексора 21 и шина
старших разрядов 602 второго АЦП 6 объединены в шину сигналов объединенной разрядности 23.
В другом предпочтительном исполнении фиг. 3 модуль объединения разрядности
оцифрованных сигналов 7 фиг. 3 содержит цифровой компаратор 22, четыре мультиплексора: 21, 24, 25, 26, шину младших разрядов 501 первого АЦП 5, шину старших разрядов
502 первого АЦП 5, шину младших разрядов 601 второго АЦП 6, шину старших разрядов
602 второго АЦП 6, шины 244, 214, 254 мультиплексоров, шину сигналов объединенной
разрядности 23.
Шина младших разрядов 501 первого АЦП 5 подключена к первому входу 241 мультиплексора 24, второй вход 242 мультиплексора 24 подключен к "земле".
Шина старших разрядов 502 первого АЦП 5 подключена к первому входу 211 мультиплексора 21.
7
BY 6663 C1
Шина младших разрядов 601 второго АЦП 6 подключена к второму входу 212 мультиплексора 21.
Шина старших разрядов 602 второго АЦП 6 подключена к первому входу 251 мультиплексора 25, инвертированный выход идентификации знака 503 первого АЦП 5 подключен к второму входу 252 мультиплексора 25.
Выход идентификации знака 503 первого АЦП 5 подключен к первому входу 261
мультиплексора 26, выход идентификации знака 603 второго АЦП 6 подключен ко второму входу 262 мультиплексора 26.
Шина старших разрядов 602 второго АЦП 6 подключена к входу 221 цифрового компаратора 22. Выход 222 цифрового компаратора 22 подключен к управляющим входам
213, 243, 253 и 263 мультиплексоров.
Шина 244 мультиплексора 24, шина 214 мультиплексора 21, шина 254 мультиплексора 25 и выход 264 мультиплексора 26 объединены в шину сигналов объединенной разрядности 23.
Для обоих указанных предпочтительных исполнений заявленного изобретения указанными младшими разрядами первого АЦП 5 являются со второго по пятый разряды,
старшими разрядами первого АЦП 5 являются с шестого по двенадцатый разряды, младшими разрядами второго АЦП 6 являются с первого по седьмой разряды, старшими разрядами второго АЦП 6 являются с восьмого по двенадцатый разряды. Число младших
разрядов в указанной шине младших разрядов первого АЦП равно 4.
Блок усиления и фильтрации 2 содержит блок фильтров, выполненный на LCфильтрах, содержащий фильтр низких частот, фильтр средних частот и фильтр высоких
частот, так что входы фильтров соединены между собой через буферные каскады, а выходы фильтров образуют выход блока фильтров через переключатель фильтров, так что выходы фильтров разъединены между собой. Переключатель фильтров управляется цифровым сигналом, вырабатываемым в персональном компьютере в соответствии с выполняемой компьютером программой и передаваемым на блок усиления и фильтрации 2. Выход
делителя напряжения 4 подключен к входу второго АЦП 6 через интегрирующий RCфильтр.
В предпочтительном исполнении система содержит 16 модулей сбора данных акустической эмиссии, сопрягаемых через разъем сопряжения с ПК через шину ISA/PCI, каждый
модуль содержит по четыре канала регистрации, каждый из которых содержит электроакустический преобразователь 1 с напряжением питания от 5 В до 10 В, блок усиления и
фильтрации 2, усилитель 3, делитель 4, два 14-разрядных АЦП 5 и 6, модуль объединения
разрядности сигналов 7 и модуль обработки и регистрации оцифрованных сигналов 8,
микрокомпьютер. Электроакустические преобразователи установлены на резервуаре по
его периметру на расстоянии 6-10 м между ближайшими преобразователями.
Система работает следующим образом.
Для диагностики резервуара нефти и нефтепродуктов на его стенке устанавливаются
электроакустические преобразователи, к каждому из которых подключен соответствующий
канал регистрации. Резервуар заполняется нефтепродуктом в соответствии с графиком заполнения, включающим стадии наполнения и стадии выдержки уровня. На указанных стадиях производится накопление акустико-эмиссионных данных на жестком диске персонального компьютера, с которым сопряжена заявленная акустико-эмиссионная система.
Пластические деформации, рост трещин, прогрессирующая коррозия, а также истечение жидкости через сквозные отверстия в контролируемом объекте сопровождаются излучением акустических волн. Установленные на объекте электроакустические преобразователи 1 принимают указанные волны и преобразуют акустические колебания в электрические сигналы, имеющие форму радиоимпульса в полосе частот до 1 МГц. Указанные
сигналы предварительно усиливаются и фильтруются LC-фильтрами в блоке усиления и
8
BY 6663 C1
фильтрации 2 и подаются одновременно на входы усилителя 3 и делителя 4 и оцифровываются в первом 5 и втором 6 АЦП соответственно.
Если регистрируется акустический сигнал малой амплитуды, на выходе цифрового
компаратора 22 формируется управляющий сигнал, пропускающий на выходы первые
входы мультиплексоров 21, 24, 25, 26; если регистрируется акустический сигнал большой
амплитуды, на выходе цифрового компаратора 22 формируется управляющий сигнал,
пропускающий на выходы вторые входы мультиплексоров 21, 24, 25, 26.
Таким образом, при регистрации акустического сигнала малой амплитуды формируемый на 16-разрядной шине сигналов объединенной разрядности 23 сигнал определяется
первым 5 АЦП, а при регистрации акустического сигнала большой амплитуды - вторым 6
АЦП. Получаемый диапазон регистрации амплитудных значений от 14 дБ до 100 дБ.
Оцифрованные 16-разрядные сигналы поступают на вход модуля обработки и регистрации оцифрованных сигналов 8. В указанном модуле 8 выполняется вычисление параметров
оцифрованных сигналов с электроакустических преобразователей 1 при условии, если их
амплитуда превышает порог обнаружения, программно установленный пользователем. Такими параметрами являются: максимальная амплитуда импульса акустической эмиссии,
число пересечений порога обнаружения в импульсе акустической эмиссии, время нарастания импульса акустической эмиссии, длительность импульса акустической эмиссии, энергетический параметр импульса акустической эмиссии и др. Указанные параметры передаются через микрокомпьютер 9 в ПК 10 и записываются на жестком диске ПК 10.
Накопленные данные о параметрах принятых сигналов акустической эмиссии анализируются с помощью ПК с использованием различных критериев, утвержденных Госгортехнадзором РФ.
После обработки данных в соответствии с указанными критериями, дефекты классифицируются в соответствии с РД 03-131-97:
источник I класса - пассивный источник,
источник II класса - активный источник,
источник III класса - критически активный источник,
источник IV класса - катастрофически активный источник.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
9
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Фиг. 3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
233 Кб
Теги
патент, by6663
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа