CS205705B1 - Facility for scanning and analysis of emitted accoustic and ultrasound signals in the hollow objects - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro snímání a analýzu emitovaných akustických a ultrazvukových signálů v dutých _e tělesech vznikajících vlivem . vnitrního přetlaku a diagnostické odezvy hydraulických a mechanických dějů v těchto tělesech. - · Pro měření· průběhu vnitřního přetlaku dutých těles je známa řada metod. Při bezdemontážní diagnostice se nejčasťěji používá nepřímých metod, spočívajících ve snímání deformace pružného tělesa v závislosti na změnách vnitřního přetlaku. Obvykle se používá piezoelektrických snímačů, které vykazují vysokou citlivost a dobrou reprodukovatelnost výsledků. Hlavním nedostatkem těchto známých snímačů, při měření průběhu vnitřního přetlaku je praktická nemožnost vyloučit chybný signál, způsobený ohybovými vibracemi dutého tělesa. Tyto vibrace, vzniklé za provozu tělesa, vyvolávají změny jeho geometrického tvaru, nezávisle na průběhu přetlaku v tělese, které obvykle používaný snímač zaznamenává jako chybný signál. Proto se u snímačů známých konstrukcí používá pro potlačení uvedených parazitních kmitů různých elektrických filtrů, nejčastěji nízkofrekvenčních propustí. Tím se ale zkresluje skutečný průběh vnitřního přetlaku· v dutém tělese, jelikož vlastní signál postrádá vysokofrekvenční složky, které jsou pro analýzu průběhu vnitřního přetlaku důležité. Uvedené nedostatky odstraňuje např. piezoelektrický snímač tvořený tělesem s ocelovými vložkami, přenosovými články a piezoelektrickými destičkami, o definované tuhosti. Tento snímač eliminuje svým konstrukčním uspořádáním parazitní ohybové vibrace a snímá změny délky obvodu měřeného dutého tělesa, způsobené změnami vnitřního přetlaku. V některých případech uplatnění bezdemontážní diagnostiky však má snímač podle tohoto vynálezu určitá omezení. Jeho vnější rozměr nedovoluje jeho použití na místech, kde je malý prostor v okolí měřeného tělesa. Jeho montáž vyžaduje přístup prakticky ze všech stran měřeného dutého tělesa, což není vždy realizovatelné vzhledem ke konstrukci tělesa a jeho okolí. Snímač lze v konkrétních případech použít jen pro jeden vnější průměr měřeného tělesa, na který byl konstruován. V řadě případů vsak např. tento rozměr kolísá podle rozptylu výrobních odchylek; při rozdílu průměru tělesa a vnitřního průměru snímače, který přesáhne určitou mez, klesá přesnost a hodnověrnost výsledků diagnostického měření, přičemž vnitřní průměr tohoto snímače není přestavitehiý.

Po<znatky z provedených diagnostických měření dále ukazují, že je možno emitovaný ultrazvukový signál, snímaný z dutého tělesa s vnitrním přetlakem, využít pro získání věrného obrazu průběhu hydraulických a mechanických dějů, probíhajících v měřeném tělese (např. pro zjišťování počátku dodávky paliva vstřikovacím čerpadlem do válce vznětového motorů). Tyto hydraulické a mechanické děje totiž vyvolávají v měřeném tělese emitované ultrazvukové signály, jejichž časový průběh a amplituda se mění sou205705 časně s výskytem-nebo s intenzitou těchto dějů. Pro snímání emitovaných ultrazvukových signálů · se v současné době používá řada známých snímačů, které však mají pro některá použití různé nevýhody. Tyto známé snímače lze. umístit na měřené těleso jen pomocí speciálního vlnovodu, který vyžaduje obvykle vytvořéní závitových otvorů . v místě měření na těleso. Tyto otvory snižují pevnost tělesa a někdy nejsou z konstrukčních důvodů vůbec proveditelné. Zhotovení těchto otvorů mimoto zvětšuje pracnost přípravy před provedením vlastního měření. Tyto známé snímače jsou nadto rozměrné a mají relativně velkou hmotnost, která se nepříznivě projevuje zejména při provozu tělesa, spojeném s otřesy. . .

Známé snímače pro zjišťování průběhu vnitřního přetlaku a snímače pro snímání průběhu·. ultrazvukových emitovaných _ signálů jsou jednoúčelové a zejména žádný z nich neumožňuje snímat kombinovaný signál obsahující informaci jak o průběhu vnitřního přetlaku, tak o průběhu ultrazvukového signálu.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro snímání a analýzu emitovaných akustických a . ultrazvukových signálů v dutých tělesech, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z pouzdra připevněného na měřené duté těleso. V pouzdru je uložena piezoelektrická destička, na obou stranách potažená kovovým polepem a . na straně přivrácené k měřenému dutému tělesu je opatřena dotykovou čočkou z měkkého kovu. Piezoelektrická destička je spojena souosým· kabelem se vstupní stranou nábojového zesilovače. Na výstupní stranu zesilovače je napojen selektivní . obvod s frekvenčním rozsahem v akustickém pásmu .a Jeden selektivní obvod s frekvenčním rozsahem v ultrazvukovém pásmu. Výstupy obou selektivních obvodů · jsou-spojeny se vstupem vyhodnocovací jednotky. Pouzdro je na měřené duté těleso připevněno páskem obepínajícím pouzdro a měřené duté těleso. Oba konce · pásku jsou staženy s předpětím napínacím zařízením. ' '

Připevnění pouzdra s piezoelektrickou destičkou s předpětím na měřené duté těleso . a spojení piezoelektrické · destičky s nábojovým zesilovačem, dále se selektivním obvodem s frekvenčním rozsahem · v akustickém pásmu a se selektivním obvodem s frekvenčním rozsahem v ultrazvukovém pásmu a s vyhodnocovací jednotkou umožňuje snímat kombinovaný emitovaný akustický i ultrazvukový signál z dutých těles.

Příkladné provedení· zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno blokové schéma zapojení elektrických obvodů a na · obr. 2 řez snímacím zařízením · vedení rovinou · kolmou na osu dutého tělesa. .

Piezoelektrický snímač 1 · (obr. 1) je spojen souosým kabelem· 2 se vstupní stranou Wbojového zesilovače 3, na jehož výstupní · stranu je napojen paralelně selektivní obvod 4 s frekvenčním rozsahem v · akustickém pásmu a selektivní obvod 5 s frekvenčním rozsahem v ultrazvukovém pásmu. Výstupy obou selektivních obvodů 4, 5 jsou spojeny se vStupem . · vyhodnocovací jednotky 6, kterou může tvořit v nejjednoduším případě osciloskop. V dutině pouzdra 7 piezoelektrického snímače 1 (obr. 2) · · · uložena piezoelektrická destička· 8, která je v · dutině zalita tmelem 9. Pouzdro. 7 je k měřenému ' . dutému tě. lesu 10 připevněno páskem 11, jehož oba konce jsou navinuty na čepech · 12, jejichž osy · jsou rovnoběžné s osou měřeného dutého tějesa 10. Oba čepy 12 jsou k sobě s předpětím staženy příčně uloženým napínacím šroubem 13. Piezoelektrická destička 8 je na straně přivrácené k měřenému dutému tělesu 10 opatřena dotykovou čočkou 14 z měkkého kovu, kupř. · cínu, · olova, pájky, stříbra, · apod. Piezoelektrická destička 8 je na přivrácené i odvrácené straně potažena kovovým polepem 15. Na odvrácené straně je k polepu 15 připojen souosý kabel 2. Obsahuje-li snímač 1 více pouzder 7, pak jsou souosé· kabely 2, vy-. cházející z · piezoelektrických destiček · · 8, napojeny na zesilovač · 3 paralelně. .

Zařízení podle vynálezu pracuje tak, že vlivem změn vniřního přetlaku a · mechanických a hydraulických dějů uvnitř měřeného· dutého tělesa 10 různých přůřezů · (kruh, elipsa, mnohoúhelník, aj.) dochází k rázovým vlnám, které se šíří dutým tělesem 10 a dotykovou. čočkou · 14' k piezoelektrické destičce 8, ve které vyvolávají napěťové vlny napěťový signál, který se projeví na kovových polepech 15 ve · formě elektrického napětí. Toto napětí se snímá z · polepů · známým způsobem, nař. souosým kabelem 2, upevněným na · odvrácené straně piezoelektrické destičky 8 a Je dále vedeno, přes nábojový zesilovač 3 na paralelně · zapojené vstupy selektivních obvodů 4, 5, které oddělí z kombinovaného signálu jednak signál odpovídající změně · vnitřního přetlaku, jednak ultrazvukové signály, odpovídající mechanickým a hydraulickým dějům v měřeném dutém tělese · 10. Počet a frekvenční rozsah selek- ’ tivních obvodů 4, 5, je určen požadavky na podrobnost diagnostických informací, obsažených v kombinovaném signálu. Např. pro zpracování signálu snímaného na · povrchu vstřikovacího čerpadla jsou z diagnostického hlediska vhodné čtyři selektivní obvody s těmito rozsahy: 1. rozsah 20 Hz až 5 kHz, 2. rozsah: 90 kHz až 110 kHz, 3. rozsah: 390 kHz až 410 kHz, 4. rozsah: · 790 kHz až 810 · kHz pro snímání průběhu tlaku v čerpadle, pro· stanovení začátku dodávky paliva čerpadlem a jeho konce a pro určení mechanického stavu čerpadla. ,

Zařízení podle vynálezu je určeno především- _ pro technickou diagnostiku vznětových motorů, kompresorů, tlakových nádob a potrubí parních, hydraulických a pneumatických systémů. S výhodou · se uplatní zejména tam, kde je třeba rychle přizpůsobit snímač rozměrů měřeného· tělesa a kde se· kladou vysoké požadavky · na snadnou montáž bez předběžné mechanické úpravy povrchu měřeného tělesa. Jeho konstrukce přináší značný ekonomický efekt vlivem malé hmotnosti, malých rozměrů, malé spotřeby materiálu a · nízké pracnosti při výrobě.

Claims (2)

1. Zařízení pro snímání a analýzu emitovaných akustických a ultrazvukových signálů v - dutých tělesech, vyznačené tím, že sestává z alespoň jednoho, na měřené duté 'těleso (10) připevněného pouzdra (7)-, v němž je uložena a s jedním koncem souosého kabelu (2) spojena piezoelektrická destička (8), která , je iia obou svých stranách potažena kovovým polepem (15) a na straně přivrácené k měřenému dutému tělesu (10) opatřena dotykovou čočkou - z měkkého kovu, přičemž druhý konec souosého kabelu (2) je spojen se vstupní stranou nábojového zesilovače (3'J, na jehož výstupní stranu je napojen nejméně jeden selektivní obvod (4) s frekvenčním rozsahem v akustickém pásmu a nejméně jeden selektivní obvod (5) s frekvenčním rozsahem v ultrazvukovém pásmu, , jejichž výstupy jsou ' spojeny se vstupem vyhodnocovací jednotky (6). - '

2. , Zařízení podle bodu 1, vyznačené' tím, že pouzdro (7) je na měřené duté těleso (10) připevněno - páskem ' (11) obepínajícím pouzdro (7) a měřené ' duté těleso (10), přičemž oba konce pásku (11) jsou s předpětím staženy upínacím zařízením (13).' '