波环式旋转活塞机的制作方法

专利名称：波环式旋转活塞机的制作方法
专利说明 本发明涉及产品的无损检测装置，更确切地说是涉及产品的声发射检测装置。
众所周知，测定产品上扩展中裂纹坐标的声发射装置(SU，A，847189)包括很多通道，这些通道由串联的声发射信号变换器和声发射信号放大器构成，该声发射信号变换器安置在被检测的产品上。每一通道的声发射信号放大器的输出端都连接在脉冲量化器的第一输入端。脉冲量化器的第一输出端连接在移位寄存器的第一输入端，移位寄存器地数量等于通道数。每一个移位寄存器的输出端都分别连接在第一“或”元件的输入端和电子计算单元的第一输入端，该电子计算部件的输出端连接在记录部件的输入端。第一“或”元件的输出端与第一和第二触发器的各第一输入端相连接。第一触发器的第一输出端连接在脉冲量化器的第二输入端。第一触发器的第二输出端连接在计数器的第一输入端。该装置还包括第二“或”元件，它的第一输入端与电子计算单元的第二输出端连接，第二输入端与计数器的第一输出端连接，而输出端则与各移位寄存器的第二输入端、第一触发器的第二输入端和第三“或”元件的第一输入端连接。第三“或”元件的第二输入端连接在电子计算单元的第三输出端。第三“或”元件的输出端连接在第二触发器的第二输入端。
该装置还包括串联的节拍脉冲发生器和“与”元件。电子计算单元的第二输入端与第二触发器的输出端和“与”元件的第二输入端连接。电子计算单元的第三输入端与计数器的各数位输出端连接。各移位寄存器的第三输入端与计数器的第二输入端和“与”元件的输出端连接。
当产品中产生扩展中裂纹时，便有信号传送到声发射信号变换器上。同时通道码记录在移位寄存器的低位，声发射信号在通道码中占据首位。然后该码在移位寄存器中移动这样一个位数，该位数对应于到获得另一个通道的声发射信号的时刻为止的时间间隔，该通道码记录在移位寄存器的低位。
在移位寄存器的输出端出现第一通道码以后，在电子计算单元中信息传输过程便开始了。计数器计数出记录在移位寄存器中的相邻的码之间的位数，从而测定出各通道的声发射信号的接收时刻之间的时间间隔。但是，为了保证装置能正确地动作在计数信息的过程中，脉冲量化器被联锁起来，即不许接收新的信息。因此有很大可能漏掉有效的声发射信号，实际上降低了产品检测的可靠性。
还有一种人们都熟悉的测定产品扩展中裂纹坐标的声发射装置(SU，A，1096568)，它包括很多通道，这些通道由串联的声发射信号变换器和电信号放大器构成，该声发射信号变换器安置在被检测的产品上，电信号放大器的输出端连接在单脉冲发生器的输入端和声发射信号参量测量部件的输入端上。单脉冲发生器的输出端和声发射信号参量测量部件的输出端分别连接在通道寄存器的各输入端。该装置还包括串联的节拍脉冲发生器和脉冲计数器，脉冲计数器的输出端与每一个通道的寄存器的第三输入端连接。各通道结合成若干组，各组中的各寄存器的输出端用共用汇流条连接起来，该共用汇流条起着转换器的作用，将各输出端连接在对应于该组的信息初始处理部件的输入端。各组的初始处理部件的输出端用第二条总汇流条连接起来，並连接在电子计算机的输入端，电子计算机的输出端与记录部件的输入端连接。
当产品中产生扩展中裂纹、並且声发射信号按照接收顺序到达第一通道时，从产品检验开始的经历时间被计数器所测定，並记录在该通道的寄存器中。在该寄存器中记录着声发射信号参量的测量结果(脉冲，持续时间)。该信息经过转换器被传输到电子计算机中。与此相似，在电子计算机所接收的给定信号范围内，其它通道的信息也到达电子计算机中。电子计算机计算出声发射信号的接收时刻之间的时间间隔，並计算出产品中的声发射源的坐标，以及对产品的危险性做出评价。
但是当检测声发射能级很大的产品时，这种装置不能保证所要求的可靠性。其原因是电子计算机的效率不够，在给定的装置中，电子计算机采用被增大了字长的字码。为了保证对声发射信号的接收时刻之间的时间间隔的计算有必要的准确度，则要求对经过时间进行计数的间断性达一微秒的数量级，而在某些情况下则要求小于微秒。经过时间的最大值可能是几十分，几十小时，几十昼夜，这取决于被检测产品的种类及其检测条件。因此，电子计算机输入端的经历时间的字码长度为30至40个二进制数位。然而，现代的电子计算机的字长通常是8～16个二进位。因此予先规定给定装置中的电子计算机工作(输入、中间存储、计算)所使用的字码的字长比计算机字长要长数倍。由于电子计算机的效率低，因此可能遗失声发射信息，这又降低了产品检测的可靠性。此外，该装置还包括大量的测量部分与处理部分之间的电耦合，这就提高了对抗干扰性能的要求，並给设计造成困难。
本发明的任务是提供这样一种产品的声发射检测装置，其电路的结构形式可以提高产品检测的可靠性。
通过下述方法达到上述目的，即产品的声发射检测装置包括由串联的声发射信号变换器和电信号放大器构成的通道，该声发射信号变换器设置在被检测的产品上，电信号放大器的输出端连接在声发射单脉冲发生器上，以及节拍脉冲发生器，该节拍脉冲发生器与各通道相耦合;转换器，它的输入端连接在声发射信号参量测量部件的输出端，同时与每一通道的单脉冲发生器相耦合;以及用来处理声发射信息的电子计算机，它连接在转换器上，根据本发明，每一个通道中还包括时间间隔测量部件，它的一个输入端连接在单脉冲发生器的输出端，第二输入端连接在节拍脉冲发生器的输出端，而输出端则连接在转换器的输入端;还包括分频器，它的输入端连接在节拍脉冲发生器的输出端，而输出端则与转换器耦合;以及“或”元件，它的输入端数量与通道数相同，分别连接在每一通道的单脉冲发生器的输出端，而输出端则连接在每一通道的时间间隔测量部件的第三输入端。
为了进一步提高产品检测的可靠性，装置中再包括补充的时间间隔测量部件也是适宜的，该部件的第一输入端连接在分频器的输出端和“或”元件的附加输入端，第二输入端连接在节拍脉冲发生器的输出端，第三输入端连接在“或”元件的输出端，而输出端则连接在转换器的输入端。
产品的声发射装置可以测量到达一个通道的声发射信号变换器的声发射信号的接收时刻和到达另一个通道的变换器的声发射信号的接收时刻之间的时间间隔，而不需要测量接收每一个声发射信号的经过时间，这就大大缩短了电子计算机输入端的字码的长度，並且使产品中产生的每一个声发射信号的处理时间达到最短。结果提高了装置的测量部分的效率，在检测声发射能级很高的产品时，能减少声发射信息的遗失量，並提高这种产品检测可靠性。
下面通过对产品的声发射检测装置的具体实施方案和附图的叙述，来详细地说明本发明。


图1所示为装置的第一实施方案的方框图，符合本发明; 图2所示为单脉冲发生器的方框图，符合本发明; 图3所示为时间间隔测量部件的方框图，符合本发明; 图4所示为声发射信号参量测量部件的方框图，符合本发明; 图5所示为装置的第二实施方案的方框图，符合本发明; 图6所示为装置内元件上的电压对时间的关系曲线，符合本发明; 图7所示为声发射信号参量测量部件内元件的电压对时间的关系曲线，符合本发明。
实施本发明的最佳方案如下 产品的声发射检测装置包括许多测量通道1(图1)，通道数量取决于被检测产品表面积的大小，声发射源定位要求的精度，产品声发射信号的电平产品中声发射信号的衰减系数。通道最少有三条，这与探测声发射信号源的位置时解决三角测量问题所需要的读数的数量相当。每一通道1包括串联起来的声发射信号变换器2、电信号放大器3、单脉冲发生器4和时间积分测量部件5。电信号放大器3的输出端连接在单脉冲发生器4的第一输入端。单脉冲发生器4的输出端连接在时间积分测量部件5的第一输入端。
电信号放大器3的输出端还连接在声发射信号参量测量部件6的第一输入端。
声发射信号压电变换器2是用人所共知的方法制作的(ГneulhukotB.A.，ДPOδOTЮ.Б。“声发射”，1976，标准出版社，(莫斯科)，第71～76页)，用导声的粘合剂、扎线、永久磁铁(用于由磁性材料制成的产品)或其它任意的能保证与被检测的产品有着可靠的声接触的方法将它固定在被检测产品的表面上。
电信号放大器3是用人所共知的方法制作的(ГneulhukotB.A.，ДPOδOTЮ.Б.，“声发射”，1976，标准出版社，(莫斯科)，第76～78页)。
时间积分测量部件5的输出端和声发射信号参量测量部件6的输出端都连接在转换器7的输入端。转换器7的输出端与用于声发射信息处理的电子计算机8连接。
作为电子计算机8是采用由人所共知的方法制成的通用电子计算机。
本装置还包括“或”元件9，它的输入端10的数量与通道1的数量相同，分别连接在各单脉冲发生器4的输出端。
本装置还包括节拍脉冲发生器11，它的输出端分别连接在单脉冲发生器4的第二输入端、每个通道1的时间积分测量部件5的第二输入端和分频器12的输入端。分频器12的输出端与转换器7连接。
“或”元件9的输出端连接在每个通道1的时间积分测量部件5的第三输入端。
电子计算机8的输出端分别与时间积分测量部件5的第四输入端和声发射信号参量测量部件6的第二输入端连接。
单脉冲发生器4(图2)包括鉴幅器13，它的第一输入端14就是单脉冲发生器4的输入端，且连接在电信号放大器3的输出端。来自直流电源16的鉴阈信号到达发生器4的第二输入端15。鉴幅器13的输出端与计数器18的定位输入端17连接。计数器18的各输出端连接在译码器19的输入端。单脉冲发生器4还包括“与”元件20，来自节拍脉冲发生器11的节拍脉冲到达“与”元件20的第一输入端21，第二输入端22连接在触发器23的输出端，而输出端则连接在计数器18的计数输入端24和触发器25的第一输入端。“与”元件20的输入端21与延迟线26的输入端连接。触发器23以自己的第一输入端与鉴幅器13的输出端连接。触发器23、25的各第二输入端与译码器19的输出端连接。发生器4还包括触发器27，它的第一输入端连接在译码器19的输出端，第二输入端连接在延迟线28的输出端。延迟线26和触发器25、27的各输出端分别连接在“与”元件29的第一、第二和第三输入端。“与”元件29的输出端30连接在延迟线28的输入端，並且用作单脉冲发生器4的输出端。
时间积分测量部件5(图3)包括触发器31，它的第一输入端32与寄存器34的第一记录输入端33连接，构成部件5的第一输入端，且连接在单脉冲发生器4的输出端。触发器31的第二输入端35连接在“与”元件36的输出端，从电子计算机8的输出端发出的复位信号到达“与”元件36的第一输入端37。触发器31的一个输出端连接在“与”元件39的第一输入端38和“与”元件41的第一输入端40。“与”元件39的第二输入端42构成部件5的第二输入端，且连接在节拍脉冲发生器11的输出端。“与”元件39、41的各输出端分别连接在计数器43的计数输入端和定位输入端。
部件5还包括计数器44，它的计数输入端连接在延迟线45的输出端。延迟线45的输出端还连接在“与”元件41的第二输入端46。延迟线45的输入端47构成时期积分测量部件5的第三输入端，并连接在“或”元件9的输出端。
计数器44的输出端连接在寄存器34的信息输入端48。寄存器34的输出端连接在比较电路49的第一输入端。比较电路49的第二输入端连接在计数器50的输出端，计数器50的输入端连接在“与”元件36的输入端37。部件5含有“与”元件51，它和第一输入端连接在触发器31的第二输出端，第二输入端连接在比较电路49的输出端，而输出端则连接在“与”元件36的输入端52。部件5还包括通道号码寄存器53。计数器43、“与”元件51和通道号码寄存器53的各输出端构成时间积分测量部件5的输出端54，且连接在转换器7的输入端。
声发射信号参量测量部件6(壁4)包括视频检检波器55，它的输入端56就是部件6的输入端，且连接在电信号放大器3的输出端。视频检波器55连接在脉冲发生器57的输入端和峰值检波器59的第一输入端58。脉冲发生器57的输出端连接在“与”元件61的第一输入端60，来自节拍脉冲发生器11的节拍脉冲到达“与”元件61的第二输入端62。“与”元件61的输出端连接在计数器64的计数输入端63。峰值检波器59的输出端连接在电压-码变换器66的第一测量输入端65，电压-码变换器66的第二控制输入端67与脉冲发生器57的输出端连接。从电子计算机8发出的复位脉冲到达峰值检波器59的第二输入端68、电压-码变换器66的第三输入端69和计数器64的第二输入端70。计数器64的输出端71和电压-码变换器66的输出端构成声发射信号参量测量部件6的输出端，且连接在转换器7的输入端。
产品的声发射检测装置还可以采用第二种实施方案，该装置中包括补充的时间间隔测量部件72(图5)，它的第一输入端连接在分频器12的输出端和“或”元件9的补充输入端73，第二输入端连接在节拍脉冲发生器11的输出端，第三输入端连接在“或”元件9的输出端。部件72的输出端连接在转换器7上。时间间隔测量部件72的结构与部件5相似。
产品的声发射检测装置的工作情况如下。
在产品结构产生裂纹和变形时，便产生了声发射波，该声发射波作用于设置在产品表面上的变换器2(图1)，並被变换成电信号(图6a、b、c)，再通过每个通道1中的放大器3对峰值进行放大。在信号参量测量部件6中对这些信号的参量(最大峰值、持续时间)进行测量。
部件6的检波器55(图4)形成声发射信号的包迹(图7a)。当测量信号的持续时间时，脉冲发生器57(图4)产生出标准峰值脉冲(图7b)，该脉冲对由发生器11(图4)向计数器64发出的节拍脉冲进行选通。因此计数器64的输出端的码值正比于部件6的输入端上信号的持续时间。当测量峰值时，信号从视频检波器55的输出端到达峰值检波器59，该检波器59产生的电势(图7c)的大小等于它的输入信号的峰值。该信号在电压-码变换器66(图4)中变换成双重码，並且同信号持续时间码一起到达部件6的输出端。复位脉冲使计数计64、电压-码变换器66的存储元件和峰值检波器59都回到初始状态。
声发射信号从放大器3的输出端(图1)到达单脉冲发生器4的输入端，单脉冲发生器4用来将声发射信号从噪声中分出来，並按照其前沿形成带标准持续时间和峰值的脉冲(图6d、e、f)。脉冲的峰值标准化是利用发生器4中的鉴幅器13(图2)来实现的。脉冲的持续时间的标准化是利用发生器4中的数字元件来实现的。
而且来自鉴幅器13的输出端的脉冲将计数器18调整到“0”状态，且将触发器23调整到“1”状态。节拍脉冲发生器11的第一个节拍脉冲将触发器25调整到“1”状态，在延迟线26上被延迟了的节拍脉冲到达“与”元件29的输出端。该脉冲经过延迟线28将触发器27调整到“0”状态，阻止后面的节拍脉冲通过发生器4的输出端。然后计数器18计数出节拍脉冲，並且当不存在来自鉴幅器13的输出端的脉冲时，在给定的时间过程中，译码器19进行工作，它将触发器23和25调整到“0”状态，並将触发器27调整到“1”状态。在此期间，当出现由鉴幅器13的输出端发出的脉冲时，计数器18被调整到初始状态，然后重新开始读出所要求的这些脉冲之间的间隔。
鉴别程度的选择应保证能从噪声中选择出有效的声发射信号。
从不同的通道1的单脉冲发生器4的输出端发出的脉冲之间的时间间隔Δt在相应的时间间隔测量部件5(图3)中变换成双重码。而且每一个间隔Δti(图6h)是从接收任意一个通道1(图1)中的前一个声发射信号即从接收来自“或”元件9的输出端的信号的时刻开始，至接收给定通道1中即至接收来自发生器4的信号(图6d、e、f)的时刻为止。在计数器43(图3)中测量时间间隔Δt(图6h)的方法是计算输入端42上的由发生器11产生的节拍脉冲。从计数器43根据从“或”元件9的输出端到达部件5的延迟线45的输入端47的脉冲调整到“0”状态的时刻开始在计数器43中进行读数。
延迟线45用来消除非单值性，这种非单值性是由于在来自单脉冲发生器4的信号被收入部件5的第一输入端的同时，来自“或”元件的输出端的信号被收入部件5的第三输入端而引起的。当在触发器31中产生的电势到达“与”元件39的输入端时，计数器43便停止读数，到达该触发器31的一个输入端32的脉冲来自单脉冲发生器4的输出端，而经过“与”元件36到达另一个输入端35的脉冲是复位脉冲。有时复位脉冲是由电子计算机8产生的，以便在接收了来自通道1的、经过转换器7到达的数据以后，对声发射信息进行处理。除了时间间隔数值之外，到达时间间隔测量部件5的输出端的，还有来自触发器53的通道1的编号码，在该通道1的组成中包括给定的部件5。
与接收来自给定通道1的单脉冲发生器4的脉冲的同时，从计数器44的输出端到达的码被记录在寄存器34中，计数器44计算着从“或”元件9的输出端来的脉冲。计数器50计算着复位脉冲。当来自寄存器34的码和来自计数器50的码重合时，比较电路49开始工作，如果触发器31处于“1”状态，也就是说给定的通道1正在接收声发射信号，这时形成一个信号，允许经过转换器7将来自给定通道的信息传输给电子计算机8。因此，当从通道1向电子计算机8传输信息时，应保证这些通道接收声发射信号时的顺序。这就保证了电子计算机8在计算来自不同的通道1的信号之间的时间间隔时，具有最大效率，並简化了算法，这些时间间隔是计算声发射源的坐标所必须的。
节拍脉冲的跟踪频率的选择应保证声发射信号之间的时间间隔读数达到所要求的准确度。根据发生器11的一系列节拍脉冲，借助于分频器12形成时标信号(图6g)。
时标信号直接到达转换器7，接着到达电子计算机8。时标信号按照峰值加以规格化，而它们的持续时间则相应于节拍脉冲的持续时间(发生器4的输出脉冲的持续时间也一样)。
由于时标信号和声发射信号的非同步性，电子计算机8可以确定这些信号的状态，其准确性可达到时标信号的号码的程度。
本装置的实施情况如图5所示，时标信号经过“或”元件9到达所有的部件5和部件72的各第三输入端，还到达部件72的第一输入端，並在部件72中引起类似于单脉冲发生器4的信号在部件5中所引起的过程。
而且补充的时间间隔测定部件72不形成通道的编号码，而是形成时标的标记，该标记是用确定的数(例如“0”)编成的。因此，在该实施方案中，时标信号与声发射信息同步经过转换器7进入电子计算机8。因为先是记录下与最后一个声发射信号有关的或与前一个时标有关的时标信号的状态，然后记录下与给定的时标信号有关的下一个声发射信号的状态，那么时标信号的跟踪频率就由下式选定。
f= (ft)/(2k) 式中ft-节拍脉冲频率; K-在部件5和72中测得的时间间隔的位数。
所述装置的给定实施方案能确定每一个声发射动作的时间状态，其准确度达到节拍脉冲跟踪周期的大小。有时所实施的节拍脉冲频率装置，其ft＝1兆赫，时标信号跟踪频率f＝16赫(分频器11的标度划分比等于216)。到达电子计算机8的信息包括通道的编号码、时标的标记码、声发射信号和时标之间的时间间隔Δti、以及声发射信号参量值。电子计算机8对声发射信号之间的时间间隔进行计算，这些时间间隔对于计算这些声发射信号源的坐标是必需的，这可通过求出所测得的Δti、Δti+1、Δti+2、Δti+3(图6g)等值之和的方式来达到。然后计算声发射源的坐标。例如由四个变换器2构成一组，这些变换器分布在被检测产品上，且分别位于等边三角形的各顶点和中心位置，则声发射源的笛卡儿坐标按下式计算 式中rj＝ΔtjV(j＝1，2，3，4) Δtj-与第一个记录信号的变换器有关的时间间隔计算值(对于该变换器来说，Δt等于零); V-声发射信号在被检测产品中的传播速度; B-声发射信号变换器之间的距离。
然后在电子计算机中按照下式计算声发射源的动力特性 Es= 式中S-发射源的编号; e-声发射动作编号; A-声发射信号的最大峰值; T-声发射信号的持续时间。
按照ES之值确定第S个声发射源一其中包括扩展中裂纹的危险程度。
利用本发明可以提高对声发射能级很高的产品进行检测的可靠性。本装置能以较高的准确度测量引起声发射动作的时间，以便跟踪被检测产品中的声发射过程的动态。
本发明能在下述一些部门得到应用在石油-天然气工业和化学工业中，用来检测压缩空气站的和海上固定平台的干线管道;在核动力工业中，用来检测原子能发电站的反应堆;在航空工业中，在飞行中和地面强度试验过程中检测飞行器;在机械制造工业中，用来检测起重机、压力容器和其它金属结构;在建筑业中，用来检测桥梁和塔楼。
权利要求
1、产品的声发射检测装置包括通道(1)，其中有串联的声发射信号变换器(2)，它被设置在被检测的产品上，还有电信号放大器(3)，它的输出端连接在单脉冲发生器(4)上，以及声发射信号参量测量部件(6)；还包括节拍脉冲发生器(11)，它与每一个通道(1)相耦合；转换器(7)，它的输入端连接在声发射信号参量测量部件(6)的输出端，並与每一个通道(1)的单脉冲发生器(4)相耦合；以及用来处理声发射信息的电子计算机(8)，它连接在转换器(7)上，该装置的特征为每一个通道(1)中补充含有时间间隔测量部件(5)，它的一个输入端连接在单脉冲发生器(4)的输出端，第二输入端连接在节拍脉冲发生器(11)的输出端，而输出端则连接在转换器(7)的输入端；还包括分频器(12)，它的输入端连接在节拍脉冲发生器(11)的输出端，而输出端则与转换器(7)耦合；以及“或”元件(9)，它的输入端(10)的数量与通道(1)的数量相同，並连接在每一个通道(1)的单脉冲发生器(4)的输出端，而输出端则连接在每一个通道(1)的时间间隔测量部件(5)的第三输入端。
2、根据权利要求第1项所述的装置，其特征为包括补充的时间间隔测量部件(72)，它的第一输入端连接在分频器(12)的输出端和“或”元件的补充输入端(73)，第二输入端连接在节拍脉冲发生器(11)的输出端，第三输入端连接在“或”元件(9)的输出端，而输出端则连接在转换器(7)的输入端。
全文摘要
波环式旋转活塞机，是一种由环形旋转活塞、圆柱形缸体及密封分隔小球组成的多用途的新型可变容积机械。
本机由完善的润滑、密封、冷却兼用的机油循环系统，它的配气机构直接由旋转活塞上的波状气门导环控制。
本机结构简单、高效低耗、调节方便，是一种可用于空压机、真空泵、空气制冷和取暖、气动马达甚至旋转发动机等各种用途的低噪声均速型旋转活塞机。
文档编号G01N29/14GK1038521SQ8810367
公开日1990年1月3日 申请日期1988年6月18日 优先权日1988年6月18日
发明者徐浩冠, 徐燕春 申请人:徐浩冠, 徐燕春