Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru wielkosci wad wykrywanych ultradzwiekowa metoda echoimpulsowa w procesie nieniszczacego badania materialów W procesie nieniszczacego badania materialów metoda echoimpulsowa dazy sie do wykrycia wad wystepujacych wewnatrz badanego materialu. Wady te moga powstawac zarówso w trakcie wytwarauto samego materialu np. wady pochodzenia hutniczego stali, jak równiez moga sie one pojawia? w wyniku dzialania zewnetrznych obciazen np. pekniecia zmeczeniowe w elementach czesci maszyn lub konstrukcji.Samo wykrycie wady najczesciej nie wystarcza do okreslenia stopnia jej szkodliwosci, do tego celu konieczna jest jej lokalizacja oraz ocena wielkosci.Znany jest sposób oceny wielkosci wykrytej wady stosowany w przypadku, gdy powierzchnia odbijajaca wady jest z grubsza wieksza od przekroju wiazki ultradzwiekowej emitowanej przez glowice. Sposób ten polega na przesuwaniu glowicy po powierzchni badanego materialu od miejsca, w którym echo od wady jest najwieksze w róznych kierunkach do miejsc, w których echo od wady opada ponizej pewnego zalozonego poziomu. Polaczenie tych miejsc wyznacza powierzchnie emitujaca wady.Znany jest tez m.in. z francuskiego opisu patentowego nr 1.590.267 sposób okreslania wielkosci wady polegajacy na okresleniu srednicy równowaznej wady sztucznej w postaci plaskiego reflektora kolowego, dla którego efekt odbicia impulsu ultradzwiekowego jest identyczny z efektem odbicia od wykrytej wady. Miara odbitej fali jest amplituda napiecia wytwarzanego na przetworniku.Sposób ten, noszacy nazwe OWR (Odleglosc — Wzmocnienie — Rozmiar) znajduje praktyczne zastoso¬ wanie przy ocenie wad o rozmiarach mniejszych od rozmiarów wiazki ultradzwiekowej. Okreslanie tym sposobem wielkosci wykrytej wady przebiega nastepujaco: dla kazdego typu glowicy ultradzwiekowej wykresla sie krzywe wiazace wielkosc wady równowaznej R z nastawa wzmocnienia defektoskopu ultradz¬ wiekowego W oraz odlegloscia wady od glowicy O.Krzywe te sa wyznaczane doswiadczalnie przy wykorzystaniu wzorców wykonanych z materialów o wlasciwosciach mozliwie zblizonych do materialu badanego. W wzorcach tych wykonuje sie szereg wad sztucznych tzw. wad rówowaznych w postaci plaskodennych otworów kolowych o róznych srednicach i polozonych w róznej odleglosci od miejsca prowadzenia wiazki ultradzwiekowej.Na wykresie nanosi sie punkty o rzedach równych amplitudzie impulsu od kazdej wady i odcietych wyznaczonych przez odleglosc tej wady od glowicy. Punkty wyznaczone dla otworów, o tej samej srednicy laczy sie pomiedzy soba otrzymujac tzw. wykres OWR który jest podstawa do praktycznej oceny wielkosci2 118 034 wady. W tym celu wykonuje sie tzw. skale OWR w postaci linii naniesionych na przezroczyste plytki dopasowane do ekranu wskaznika defektoskopu.Proces oceny wielkosci wady z wykorzystaniem skal OWR przebiega nastepujaco: przed przystapieniem do pomiarów na ekranie wskaznika defektoskopu umieszcza sie skale OWR dla danej glowicy wykorzysty¬ wanej w trakcie badania. Nastepnie przeprowadza sie kalibracje defektoskopu, która polega na ustawieniu zasiegi u defektoskopu zgodnie z podzialka odleglosci lub punktami skalowania na skali OWR oraz ustawie¬ niu wzmocnienia defektoskopu zgodnie z wartoscia zaznaczona na pionowej podzialce skali. Oceny wielkosci wykrytej wady dokonuje operator. Po wykryciu echa od wady musi on uzyskac maksymalna amplitude impulsu na ekranie poprzez manipulacje glowica po powierzchni materialu. Wierzcholek tego impulsu okresla na polu skali OWR wielkosc równowaznej wady zastepczej. Najczesciej wielkosc wady odczytuje operator interpolujac w obszarze ograniczonym dwiema krzywymi naniesionymi dla dwóch róznych srednic wad równowaznych.Powyzsze sposoby okreslania wielkosci wad charakteryzuja sie szeregiem niedogodnosci. Wykonywanie wzorców z wadami sztucznymi jest pracochlonne i stawia wysokie wymagania powtarzalnosci i dokladnosci obróbki mechanicznej przy czym konieczne jest przeprowadzenie pomiarów na tych wzorcach, a nastepnie wykreslenie skal OWR.W przypadku badan róznorodnych elementów uzytkownik musi dysponowac kilkudziesiecioma rodza¬ jami tych skal. Przed przeprowadzeniem pomiarów nalezy wykalibrowac defektoskop. W przypadku bled¬ nego przeprowadzenia kalibracji istnieje mozliwosc falszywej oceny wielkosci wady prowadzacej do blednej klasyfikacji badanego elementu. Ponadto odczyt wielkosci wady dokonywany jeskt przez operatora analizu¬ jacego obraz na ekranie wskaznika, a zatem na podstawie subiektywnej oceny bez mozliwosci zapisu.Celem wynalazku jest usuniecie wyzej wymienionych niedogodnosci poprzez opracowanie sposobu pomiaru wielkosci wady równowaznej, ograniczajacego do minimum udzial operatora w procesie oceny i umozliwiajacego uzyskanie zapisu wielkosci wykrytej wady.Cel ten osiagnieto przez opracowanie sposobu, w którym wysokosc echa wykrytej wady porównywana jest za pomoca elektronicznej techniki obliczeniowej z odpowiednim algorytmem opisujacym zjawisko propagacji fal ultradzwiekowych w osrodkach materialnych.Istota sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze wszystkie dane dotyczace przetwornika ultradzwie¬ kowego oraz badanego materialu wprowadza sie do elektronicznej maszyny cyfrowej, która uzwgledniajac te dane wylicza dla wszystkich przewidywanych wartosci cisnienia fali odbitej od wady i odleglosci wady od przetwornika tabele luczb im przyporzdkowanych.Tabele te nastepnie wpisuje sie do pamieci z jednoczesnym przekazaniem informacji adresowej do multipleksera adresów. Aktualne dane impulu pochodzacego z odbicia fali od wykrytej wady otrzymane z defektoskopu tj. amplitude sygnalu bedaca funkcja cisnienia fali odbitej i czas opóznienia impulsu bedacy funkcja odleglosci wady od przetwornika przetwarza sie do postaci umozliwiajacej wywolanie z tabeli liczb tym wartosciom przyporzadkowanych, które nastepnie mnozy sie, a otrzymany wynik jest srednica równo¬ waznej wady zastepczej. Sposób pomiaru wedlug wynalazku zostanie blizej objasniony w oparciu o rysunek przedstawiajac schemat blokowy przykladu wykonania ukladu pomiarowego.Jesli na osi wiazki ultradzwekowej istnieje nieciaglosc w postaci plaskiego kolowego reflektora lezaccgo w plaszczyznie prostopadlej do tej osi, to jego srednica jest opisana wzorem: 0 = A(V)'B(x,D,f,c,a) gdzie: V — napiecie generowane na przetworniku, bedace funkcja cisnienia fali powracajacej po odbiciu x — odleglosc przetwornika od wady D — srednica przetwornika f —czestotliwosc drgan c —predkosc propagacji fali a —wspólczynnik tlumienia fali ultradzwiekowej w badanym materiale Dane V i x otrzymuje sie w trakcie pomiaru jako sygnaly wyjsciowe defektoskopu, natomiast pozostale dane charakteryzujace przetwornik D, f oraz badany material a, c sa znane. Dane te zawarte w bloku 1 przed przystapieniem do pomiaru wprowadza sie poprzez linie przesylowa 2 do elektronicznej maszyny cyfrowej (e.m.c) 3. Maszyna wykonuje obliczenia czlonu A, a nastepnie czlonu B dla arbitralnie wybranych wartosci zmiennych V oraz x.Wartosci te sa z góry narzucone i wynikaja z podzialu spodziewanego przedzialu zmiennosci kazdej zmiennej na dowolna i skonczona liczba kroków. W wyniku tych dzialan na wyjsciu 4 uzyskuje sie tabele liczb stalych o jednej kolumnie i o liczbie wierszy odpowiadajacej liczbie kroków podzialu przedzialu zmiennosci118 034 3 zmiennej V, natomiast na wyjsciu 5 uzyskuje sie tabele liczb stalych o jednej kolumnie i o liczbie wierszy odpowiadajacej liczbie kroków podzialu przedzialu zmiennosci zmiennej x.Tabele te zostaja nastepnie wpisane do pamieci 6, przy czym jednnoczesnie z ich wpisywaniem do bloku 7 multipleksera adresów zostaja przekazane informacje adresowe z maszyny cyfrowej. Przebiega to w ten sposób, ze jednoczesnie z obliczeniem liczby z tabeli na wyjsciu 8 pojawia sie informacja rodzaju zmiennej oraz jakiej jej wartosci dotyczy dana liczba, która to informacja zostaje zapisana w multiplekserze adresów 7.Po wykonaniu wszystkich obliczen maszyna 3 przekazuje poprzez polaczenie 9 do bloku 7 sygnal zakonczenia procesu przygotowania ukladu do pomiarów i na tym konczy sie rola elektronicznej maszyny cyfrowej w procesie pomiaru wielkosci wady. Pomiar wielkosci wady odbywa sie w sposób nastepujacy: na wyjsciu defektoskopu ultradzwiekowego 10 pojawia sie po wykryciu wady sygnal 11 w postaci impulsu napiecia pochodzacego od odbicia fali od tej wady.Impuls ten ma amplitude A i jest opózniony o czas t w stosunku do momentu wyslania impulsu sondujacego i zostaje on jako sygnal 11 doprowadzony do wejsc dwu monitorów 12 i 13. Monitor 12 wytwarza na swoim wyjsciu napiecie Ui proporcjonalne do amplitudy impulsu, natomiast monitor 13 wytwarza na swoim wyjsciu napiecie U2 proporcjonalne do czasu t, czyli proporcjonalne do odleglosci wady od glowicy.Napiecia te sa nastepnie doprowadzane odpowiednio do przetworników analogowo-cyfrowych 14 i 19.Na wyjsciu przetwornika 14 otrzymuje sie w postaci cyfrowej wartosc napiecia Ui a zatem wartosc aktualnie zmierzonego przez przetwornik cisnienia fali odbitej od wady oznaczonego jako Vo.Na wyjsciu przetwornika 15 otrzymuje sie w postaci cyfrowej wartosc napiecia Uf, a zatem wartosc aktualnie zmierzonej odleglosci wady od przetwornika oznaczonej przez xo. Wartosci te zostaja doprowa¬ dzone do multipleksera adresów 7 w wyniku czego na jednym z jego wyjsc pojawia sie sygnal M, uzalezniony od wartosci Vo, a na drugim z jego wyjsc pojawia sie sygnal Mdo) uzalezniony od wartosci xc Sygnaly te sa doprowadzone do bloku pamieci f.Sygnal Mvo powoduje wywolanie z pamieci i liczby zapisanej w tabeli liczb Apod adresem V = Vo,tzn. liczby A(Vo i przekazanie tej liczby do ukladu mnozacego lf.Pojawienie sie sygnalu M<») powoduje wywolanie z pamieci 6 liczby zapisanej w tabeli liczb B<*... pod adresem x = x<, tzn. liczby B(*o.... i przekazanie tej liczby do tego samego ukladu mnozacego 16. Uklad mnozacy dokonuje przemnozenia tych dwóch liczb i wytwarza na swoim wyjsciu sygnal 17 bedacy iloczynem o postaci A(vo) " B(xo,...) czyli stanowi srednice równowaznej wady zastepczej w postaci refelktora kolowego.Wielkosc tej srednicy moze zostac zobrazowana za pomoca urzadzenia wyswietlajacego lub wydruko¬ wana za pomoca drukarki, badz tez zapisana w inny sposób za pomoca odpowiedniego urzadzenia peryferyj¬ nego 18, lub tez uzyta w postaci sygnalu analogowego lub cyfrowego do sterowania procesem produkcji lub kontroli w przypadku jego automatyzacji.Zastrzezenie patentowe Sposób pomiaru wielkosci wad wykrywanych ultradzwiekowa metoda echoimpulsowa, namkny tym, ze dane dotyczace pomiarowego przetwornika ultradzwiekowego oraz badanego materialu wprowadza sie do elektronicznej maszyny cyfrowej i uwzgledniajac je, wylicza sie dla przewidywanych wartosci cisnienia fali odbitej od wady i przewidywanych odleglosci wady od przetwornika tabele liczb tym wartosciom przypo¬ rzadkowanych, która nastepnie wpisuje sie do pamieci z jednoczesnym przekazaniem informacji adresowej do multipleksera adresów, po czym z otrzymanego z defektoskopu impulsu pochodzacego z odbicia fali od wykrytej wady wydziela sie dane dotyczace cisnienia fali odbitej i dane dotyczace odleglosci wady od przetwornika, nastepnie przetwarza sie je do postaci umozliwiajacej wywolanie z tabeli wpisanej do pamieci liczb ich wartosciom przyporzadkowanych, po czym liczby te mnozy sie a otrzymany wynik jest srednica równowaznej wady zastepczej.118 034 A(V0) B(x0,...) M(xo) 6 7Z—TJ F M(Vo) K v„ IZ Iz. 7 8 Piaiownia Poligiaficzna UP PRL. Naklad 120 eg/ jCena 100 zl PL