RU152257U1 - ULTRASONIC DEFECTOSCOPE FOR CONTROL BY THE SHADOW DIAGRAM WITH DIFFERENT COMPENSATION OF THE INFLUENCE OF INTERFERRING FACTORS WHEN SCANNING - Google Patents

ULTRASONIC DEFECTOSCOPE FOR CONTROL BY THE SHADOW DIAGRAM WITH DIFFERENT COMPENSATION OF THE INFLUENCE OF INTERFERRING FACTORS WHEN SCANNING Download PDF

Info

Publication number
RU152257U1
RU152257U1 RU2014127345/28U RU2014127345U RU152257U1 RU 152257 U1 RU152257 U1 RU 152257U1 RU 2014127345/28 U RU2014127345/28 U RU 2014127345/28U RU 2014127345 U RU2014127345 U RU 2014127345U RU 152257 U1 RU152257 U1 RU 152257U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flaw detector
detector according
generator
receiver
data processing
Prior art date
Application number
RU2014127345/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Михайлович Кашин
Original Assignee
Алексей Михайлович Кашин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Михайлович Кашин filed Critical Алексей Михайлович Кашин
Priority to RU2014127345/28U priority Critical patent/RU152257U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU152257U1 publication Critical patent/RU152257U1/en

Links

Images

Abstract

1. Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий пары генератор - приемник для излучения и приема ультразвука по зеркально-теневой схеме контроля, а также устройство для обработки данных, связанное своими входами с выходами приемников ультразвука, отличающийся тем, что генераторы и приемники ультразвука расположены по одной линии в ряд, а устройство для обработки данных выполнено с возможностью получения разностного сигнала с выходов измерительных каналов и сравнения уровня указанного разностного сигнала с браковочным уровнем.2. Дефектоскоп по п. 1, содержащий пары генератор - приемник с одинаковыми характеристиками электронно-акустического тракта.3. Дефектоскоп по п. 2, характеризующийся тем, что смещение между приемниками равно смещению между генераторами.4. Дефектоскоп по п. 1, содержащий пары генератор - приемник, расположенные со взаимным перекрытием.5. Дефектоскоп по п. 1, характеризующийся тем, что смещение между генераторами составляет от 3 до 900 мм.6. Дефектоскоп по п. 1, характеризующийся тем, что все генераторы и приемники собраны в группы из однородных элементов.7. Дефектоскоп по п. 1, характеризующийся тем, что N>2, где N - число пар генератор - приемник, являющееся четным, а устройство для обработки данных выполнено с возможностью получения разностных сигналов с выходов чередующихся измерительных каналов.8. Дефектоскоп по п. 7, содержащий пары генератор - приемник, смещенные равномерно, при этом устройство для обработки данных выполнено с возможностью усреднения результата измерений.9. Дефектоскоп по п. 7, содержащий пары генератор - приемник, смещенные неравномерно, причем устройство для обработки данных выполнен�1. An ultrasonic flaw detector containing pairs of a generator - receiver for emitting and receiving ultrasound according to a mirror-shadow control scheme, as well as a data processing device connected by its inputs to the outputs of ultrasound receivers, characterized in that the generators and receivers of ultrasound are located on one line in row, and the data processing device is configured to receive a differential signal from the outputs of the measuring channels and compare the level of the specified differential signal with the rejection level. 2. The flaw detector according to claim 1, containing pairs of the generator - receiver with the same characteristics of the electron-acoustic tract. 3. A flaw detector according to claim 2, characterized in that the offset between the receivers is equal to the offset between the generators. 4. A flaw detector according to claim 1, containing generator-receiver pairs located with mutual overlap. 5. A flaw detector according to claim 1, characterized in that the displacement between the generators is from 3 to 900 mm. A flaw detector according to claim 1, characterized in that all the generators and receivers are assembled into groups of homogeneous elements. A flaw detector according to claim 1, characterized in that N> 2, where N is the number of generator-receiver pairs, which is even, and the data processing device is configured to receive differential signals from the outputs of alternating measuring channels. The flaw detector according to claim 7, containing the generator-receiver pairs displaced uniformly, while the data processing device is capable of averaging the measurement result. The flaw detector according to claim 7, containing the generator-receiver pairs displaced unevenly, and the data processing device is made�

Description

Ультразвуковой дефектоскоп с разностной компенсацией мешающих факторовUltrasonic flaw detector with differential compensation of interfering factors

Полезная модель относится к средствам для ультразвукового (УЗ) контроля протяженных объектов, включая изделия листового, сортового и фасонного проката. Устройство может быть использовано для скоростного эксплуатационного контроля железнодорожного рельсового пути.The utility model relates to means for ultrasonic (US) control of extended objects, including products of sheet, long and shaped steel. The device can be used for high-speed operational control of a rail track.

В настоящее время актуален зеркально-теневой метод УЗ контроля, основанный на регистрации уменьшения амплитуды прошедшей УЗ волны под влиянием дефекта.Currently, the mirror-shadow method of ultrasonic testing, based on recording the decrease in the amplitude of the transmitted ultrasonic wave under the influence of a defect, is relevant.

Из патентного документа SU 1497561 А1 известен дефектоскоп, представляющий собой устройство для реализации способа зеркально-теневого УЗ контроля изделий равного сечения, включая железнодорожные рельсы. Известный дефектоскоп содержит одну пару генератор-приемник для излучения и приема УЗ по зеркально-теневой схеме контроля. При этом наличие дефекта определяют по величине измеренной крутизны изменения амплитудной огибающей принятых колебаний, что позволяет повысить достоверность и точность контроля при значительных скоростях сканирования благодаря тому, что при нарушении акустического контакта из-за подпрыгиваний преобразователей на неровностях пути указанная крутизна изменения меньше аналогичной величины при появлении дефекта.A flaw detector is known from patent document SU 1497561 A1, which is a device for implementing the method of mirror-shadow ultrasonic testing of products of equal cross section, including railway rails. Known flaw detector contains one pair of generator-receiver for radiation and reception of ultrasound according to the mirror-shadow control scheme. In this case, the presence of a defect is determined by the magnitude of the measured slope of the change in the amplitude envelope of the received oscillations, which allows to increase the reliability and accuracy of control at significant scanning speeds due to the fact that in case of disturbance of the acoustic contact due to bouncing of the transducers on irregularities of the path, the specified slope is less than the same value when defect.

Наиболее близким аналогом полезной модели является УЗ дефектоскоп по RU 2137120 С1, содержащий пары генератор-приемник для излучения и приема УЗ по зеркально-теневой схеме контроля, а также устройство для обработки данных, связанное своими входами с выходами приемников УЗ. В известном дефектоскопе осуществляется корректировка чувствительности на каждом шаге обработки сигналов в соответствии с уровнем акустического контакта: если сигналы акустического контакта меньше нормы, например, на 4 дБ, то все остальные амплитуды сигналов увеличивают на 4 дБ. На каждом миллиметре пути происходит N циклов измерений, каждый из которых состоит из К тактов, при этом два последних такта связаны с сигналом акустического контакта. Все это ограничивает максимально возможную скорость перемещения известного дефектоскопа величиной не более 1 м/мин, что сужает область его использования из-за низкой производительности контроля.The closest analogue of the utility model is an ultrasonic flaw detector according to RU 2137120 C1, containing pairs of a generator-receiver for radiation and reception of ultrasonic radiation according to a mirror-shadow control scheme, as well as a data processing device connected by its inputs to the outputs of ultrasonic receivers. In the known flaw detector, sensitivity is adjusted at each step of the signal processing in accordance with the level of acoustic contact: if the acoustic contact signals are less than the norm, for example, by 4 dB, then all other signal amplitudes are increased by 4 dB. On each millimeter of the path, N measurement cycles take place, each of which consists of K clock cycles, with the last two clock cycles associated with the acoustic contact signal. All this limits the maximum possible speed of the known flaw detector to a value of not more than 1 m / min, which narrows the scope of its use due to the low control performance.

Однако практическая реализация зеркально-теневого метода затруднена также из-за возможных ложных срабатываний, вызываемых падением уровня полезного сигнала по иным, чем указано в SU 1497561 А1 и RU 2137120 С1 причинам, что делает известные технические решения недостаточно эффективными. Так как форма рабочей грани в сечении рельса отличается от номинальной по причине износа, то измерительный сигнал от электроакустического преобразователя ослабляется вследствие рассеяния части энергии УЗ волн в разные стороны или из-за изменения траектории распространения УЗ волн относительно приемников. Наличие коррозии на отражающей поверхности головки рельса также вызывает частичное рассеивание УЗ волн и как следствие ослабление регистрируемого сигнала для преобразователей любого типа. Загрязнения на отражающей поверхности головки рельса приводят к поглощению УЗ волн и ослаблению полезного сигнала. Кроме того, затухание УЗ волн отличается в рельсах разных производителей, что означает отличие амплитуд принимаемых сигналов от одних и тех же дефектов, если такие рельсы уложены в один путь. В каждом из перечисленных случаев в какой-то момент уровень полезного сигнала в приемнике упадет настолько, что станет ниже браковочного уровня и произойдет ложное срабатывание дефектоскопа, вызванное не наличием дефекта, а слишком большим рассеиванием или поглощением УЗ пучка. По данной причине зеркально-теневой метод УЗ контроля нашел недостаточное распространение в скоростной дефектоскопии такого важного объекта как рельсовый путь.However, the practical implementation of the mirror-shadow method is also difficult due to possible false positives caused by a drop in the level of the useful signal for reasons other than those specified in SU 1497561 A1 and RU 2137120 C1, which makes the known technical solutions not effective enough. Since the shape of the working face in the rail section differs from the nominal one due to wear, the measurement signal from the electro-acoustic transducer is attenuated due to the scattering of part of the energy of the ultrasonic waves in different directions or due to a change in the propagation path of ultrasonic waves relative to the receivers. The presence of corrosion on the reflecting surface of the rail head also causes partial scattering of ultrasonic waves and, as a result, attenuation of the recorded signal for transducers of any type. Pollution on the reflecting surface of the rail head leads to the absorption of ultrasonic waves and the weakening of the useful signal. In addition, the attenuation of ultrasonic waves differs in rails of different manufacturers, which means that the amplitudes of the received signals differ from the same defects if such rails are laid in the same way. In each of these cases, at some point, the level of the useful signal in the receiver will drop so much that it will become lower than the rejection level and the flaw detector will be triggered spontaneously, caused not by the presence of a defect, but by too much scattering or absorption of the ultrasonic beam. For this reason, the mirror-shadow method of ultrasonic testing has found insufficient distribution in high-speed flaw detection of such an important object as a rail track.

Задачей является уменьшение числа ложных срабатываний в процессе УЗ контроля на скорости при условии сохранения высокой чувствительности дефектоскопа.The objective is to reduce the number of false positives in the process of ultrasonic testing at speed, while maintaining the high sensitivity of the flaw detector.

Обеспечиваемый настоящей полезной моделью технический результат заключается в повышении избирательности зеркально-теневого УЗ дефектоскопа к контролируемым дефектам объекта контроля в процессе скоростного сканирования.The technical result provided by this useful model is to increase the selectivity of the mirror-shadow ultrasonic flaw detector to the controlled defects of the test object during high-speed scanning.

Данный технический результат достигается благодаря тому, что в УЗ дефектоскопе, содержащем пары генератор-приемник для излучения и приема УЗ по зеркально-теневой схеме контроля, а также устройство для обработки данных, связанное своими входами с выходами приемников УЗ, генераторы и приемники УЗ расположены по одной линии в ряд, а устройство для обработки данных выполнено с возможностью получения разностного сигнала с выходов измерительных каналов и сравнения уровня указанного разностного сигнала с браковочным уровнем.This technical result is achieved due to the fact that in an ultrasonic flaw detector containing pairs of generator-receiver for radiation and reception of ultrasound according to the mirror-shadow control scheme, as well as a data processing device connected by its inputs to the outputs of ultrasonic receivers, the generators and receivers of ultrasound are located at one line in a row, and the data processing device is configured to receive a differential signal from the outputs of the measuring channels and compare the level of the specified differential signal with the rejection level.

В частном случае дефектоскоп содержит пары генератор-приемник с одинаковыми характеристиками электронно-акустического тракта.In a particular case, the flaw detector contains pairs of the generator-receiver with the same characteristics of the electro-acoustic path.

Также в частном случае смещение между приемниками равно смещению между генераторами.Also in the particular case, the offset between the receivers is equal to the offset between the generators.

В другом частном случае дефектоскоп содержит пары генератор-приемник, расположенные со взаимным перекрытием.In another particular case, the flaw detector contains a pair of generator-receiver located with mutual overlap.

В другом частном случае смещение между генераторами составляет от 3 до 900 мм.In another particular case, the displacement between the generators is from 3 to 900 mm.

Также в частном случае все генераторы и приемники собраны в группы из однородных элементов.Also in the particular case, all the generators and receivers are assembled into groups of homogeneous elements.

В другом частном случае N>2, где N - число пар генератор-приемник, являющееся четным, а устройство для обработки данных выполнено с возможностью получения разностных сигналов с выходов чередующихся измерительных каналов.In another particular case, N> 2, where N is the number of generator-receiver pairs, which is even, and the data processing device is configured to receive differential signals from the outputs of alternating measuring channels.

В частном случае дефектоскоп содержит пары генератор-приемник, смещенные равномерно. При этом устройство для обработки данных выполнено с возможностью усреднения результата измерений.In a particular case, the flaw detector contains a pair of generator-receiver, offset uniformly. In this case, the data processing device is configured to averag the measurement result.

В еще одном частном случае дефектоскоп содержит пары генератор-приемник, смещенные неравномерно, причем устройство для обработки данных выполнено с возможностью придания разностным сигналам весовых коэффициентов при усреднении.In another particular case, the flaw detector contains pairs of generator-receiver, shifted unevenly, and the data processing device is configured to give the difference signals weighting coefficients during averaging.

Полезная модель поясняется следующими иллюстрациями.The utility model is illustrated by the following illustrations.

Фиг. 1-2: зеркально-теневая схема УЗ контроля железнодорожного рельса при отсутствии дефектов, вид сверху, и форма сигнала на выходе измерительного канала.FIG. 1-2: mirror-shadow scheme of ultrasonic inspection of a railway rail in the absence of defects, top view, and waveform at the output of the measuring channel.

Фиг. 3-4: зеркально-теневая схема контроля рельса при появлении дефекта вблизи рабочей грани головки рельса и форма соответствующего сигнала на выходе.FIG. 3-4: mirror-shadow rail monitoring scheme when a defect appears near the working edge of the rail head and the shape of the corresponding output signal.

Фиг. 5-6: зеркально-теневая схема контроля рельса при наличии дефекта в центральной части головки и форма сигнала на выходе.FIG. 5-6: mirror-shadow scheme of rail monitoring in the presence of a defect in the central part of the head and the signal shape at the output.

Фиг. 7-8: зеркально-теневая схема контроля рельса с дефектом вблизи внешней части головки и форма измерительного сигнала.FIG. 7-8: mirror-shadow diagram of the control rail with a defect near the outer part of the head and the shape of the measuring signal.

Фиг. 9-10: показано увеличение ширины провала измерительного сигнала при обнаружении более протяженного дефекта.FIG. 9-10: shows the increase in the width of the dip of the measuring signal when a longer defect is detected.

Фиг. 11: схема УЗ контроля рельсов двумя парами преобразователей, вид сверху.FIG. 11: Ultrasound control circuit of rails with two pairs of converters, top view.

Фиг. 12: расположение моноблока УЗ преобразователей на головке рельса с внутренним дефектом, вид с торца рельса.FIG. 12: monoblock arrangement of ultrasonic converters on the rail head with an internal defect, view from the end of the rail.

Фиг. 13: расположение двухканального моноблока УЗ преобразователей на головке рельса, вид сбоку.FIG. 13: arrangement of a two-channel monoblock of ultrasonic converters on the rail head, side view.

Фиг. 14: упрощенная принципиальная схема УЗ дефектоскопа с разностной компенсацией мешающих факторов.FIG. 14: simplified circuit diagram of an ultrasonic flaw detector with differential compensation of interfering factors.

Фиг. 15-16: форма сигнала на выходе первого измерительного канала при кратковременном отрыве моноблока от головки рельса и при отсутствии отрыва соответственно.FIG. 15-16: waveform at the output of the first measuring channel for a short-term separation of the monoblock from the rail head and in the absence of separation, respectively.

Фиг. 17-18: форма сигнала на выходе второго измерительного канала при кратковременном отрыве моноблока от головки рельса и при отсутствии отрыва.FIG. 17-18: waveform at the output of the second measuring channel for a short-term separation of the monoblock from the rail head and in the absence of separation.

Фиг. 19-20: форма разностного сигнала при отрыве моноблока от поверхности рельса и при отсутствии отрыва.FIG. 19-20: the form of the difference signal when the monoblock is torn off the rail surface and in the absence of separation.

Фиг. 21: четырехканальный моноблок с равномерным смещением каналов.FIG. 21: four-channel monoblock with uniform channel offset.

Фиг. 22: четырехканальный моноблок с неравномерным смещением каналов.FIG. 22: four-channel monoblock with uneven channel offset.

Осуществление настоящей полезной модели показано на примере конструкции УЗ дефектоскопа, предпочтительной для эксплуатационного контроля рельсового пути.The implementation of this utility model is shown on the example of the design of the ultrasonic flaw detector, preferred for operational control of the rail track.

Использующий зеркально-теневую схему УЗ контроля дефектоскоп содержит пару акустически связанных между собой электроакустических преобразователей 1 и 2 (фиг. 1). Преобразователь 1 выполняет функцию генератора УЗ колебаний, а преобразователь 2 служит приемником отраженных УЗ волн и генерирует на своем выходе измерительный электрический сигнал (фиг. 2). Оба преобразователя размещены со стороны рабочей боковой поверхности рельса 3. Зеркально-теневая схема УЗ контроля рельса позволяет по форме сигнала определить глубину нахождения внутреннего дефекта 4 и его размер (фиг. 3-10).Using a mirror-shadow scheme of ultrasonic testing, the flaw detector contains a pair of acoustically-connected electro-acoustic transducers 1 and 2 (Fig. 1). Converter 1 performs the function of a generator of ultrasonic vibrations, and converter 2 serves as a receiver of reflected ultrasonic waves and generates a measuring electric signal at its output (Fig. 2). Both transducers are placed on the side of the working side surface of the rail 3. The mirror-shadow circuit of the ultrasonic inspection of the rail allows us to determine the depth of the internal defect 4 and its size from the waveform (Fig. 3-10).

В качестве электроакустических преобразователей использованы электромагнитно-акустические преобразователи (ЭМАП) 1, 2, 5 и 6. ЭМАП 1 и 2 образуют первую пару акустически связанных преобразователей. Вторая пара образована ЭМАП 5 и 6. ЭМАП 1 и 5 выполняют функцию генераторов УЗ колебаний, а ЭМАП 2 и 6 служат приемниками отраженных от противоположной грани головки рельса 3 УЗ волн. При этом центры акустических осей всех ЭМАП расположены в один ряд и находятся на одной линии l-l (фиг. 11-13), конструктивно образуя линейный моноблок 7 преобразователей на общей несущей платформе. Рабочие поверхности ЭМАП 1, 2, 5 и 6 лежат в одной плоскости и обращены к объекту контроля. Пары ЭМАП расположены со взаимным перекрытием, т.к. элементы первой пары преобразователей чередуются с элементами второй пары. За счет чередования элементов пар генераторы 1, 5 образуют по своему расположению первую однородную группу, а приемники 2, 6 образуют вторую однородную группу, отдаленную от первой группы.As electro-acoustic transducers used electromagnetic-acoustic transducers (EMAT) 1, 2, 5 and 6. EMAT 1 and 2 form the first pair of acoustically coupled transducers. The second pair is formed by EMAT 5 and 6. EMAT 1 and 5 serve as generators of ultrasonic vibrations, and EMAT 2 and 6 serve as receivers of ultrasonic waves reflected from the opposite face of the rail head 3. Moreover, the centers of the acoustic axes of all EMATs are located in a single row and are on the same line l-l (Fig. 11-13), constructively forming a linear monoblock of 7 transducers on a common carrier platform. The working surfaces of EMAT 1, 2, 5 and 6 lie in the same plane and face the object of control. EMAP pairs are located with mutual overlap, because elements of the first pair of converters alternate with elements of the second pair. Due to the alternation of the elements of the pairs, the generators 1, 5 form in their arrangement the first homogeneous group, and the receivers 2, 6 form the second homogeneous group, distant from the first group.

Первая пара ЭМАП является частью первого измерительного канала, а вторая пара ЭМАП представляет собой часть второго измерительного канала. Оба канала расположены в одной плоскости зондирования и характеризуются акустической связью, соответственно, генератора 1 с приемником 2 и генератора 5 с приемником 6 по зеркально-теневой схеме контроля, для чего генераторы 1, 5 обеспечивают наклонный ввод УЗ луча в объект контроля, а приемники 2, 6 сдвинуты от них на расстояние, соответствующее толщине головки 3 рельса и углу ввода УЗ луча. Смещение d между центрами приемников равно смещению между центрами генераторов (фиг. 13) и составляет для данного примера 100 мм. Так как ЭМАП 1, 2, 5 и 6 являются однотипными, а закономерность их расположения одинакова, то характеристики электронно-акустических трактов полностью идентичны.The first pair of EMAT is part of the first measuring channel, and the second pair of EMAT is part of the second measuring channel. Both channels are located in the same sounding plane and are characterized by acoustic coupling, respectively, of generator 1 with receiver 2 and generator 5 with receiver 6 according to a mirror-shadow control scheme, for which generators 1, 5 provide an inclined input of the ultrasound beam into the object of control, and receivers 2 , 6 are shifted from them by a distance corresponding to the thickness of the rail head 3 and the angle of entry of the ultrasound beam. The offset d between the centers of the receivers is equal to the offset between the centers of the generators (Fig. 13) and is 100 mm for this example. Since EMAT 1, 2, 5, and 6 are of the same type, and the regularity of their location is the same, the characteristics of the electron acoustic paths are completely identical.

ЭМАП 1, 2, 5 и 6 электрически связаны своими входами/выходами с устройством управления и устройством для обработки данных, конструктивно выполненных в виде единого цифрового вычислительного устройства 8 с интерфейсной частью и аналоговыми функциональными узлами. Разностный усилитель (вычитатель) 9 измерительных сигналов является одним из указанных аналоговых функциональных узлов (фиг. 14) или реализуется компьютерными средствами в виде цифрового функционального узла.EMAP 1, 2, 5 and 6 are electrically connected by their inputs / outputs to a control device and a data processing device, structurally made as a single digital computing device 8 with an interface part and analog functional units. The difference amplifier (subtractor) 9 of the measuring signals is one of the indicated analog functional units (Fig. 14) or is implemented by computer means in the form of a digital functional unit.

УЗ дефектоскоп устанавливают на железнодорожную тележку и подводят моноблок 7 к рабочей боковой поверхности рельса 3. Устройство переводят в рабочий режим и начинают перемещать вдоль рельсового пути сканируя таким образом головку 3 рельса УЗ пучком в поисках внутренних дефектов типа поперечных трещин 4. На фигурах направление движения условно показано стрелкой V, однако благодаря однотипности ЭМАП 1, 2, 5 и 6 и симметричности схемы прозвучивания устройство способно работать и при перемещении в противоположном направлении.The ultrasonic flaw detector is mounted on a railway carriage and the monoblock 7 is brought to the working side surface of the rail 3. The device is put into operation and they begin to move along the rail by scanning the head 3 of the ultrasonic rail with the beam in search of internal defects such as transverse cracks 4. In the figures, the direction of movement is arbitrary shown by arrow V, however, due to the uniformity of EMAT 1, 2, 5 and 6 and the symmetry of the sounding scheme, the device is also able to work when moving in the opposite direction.

Устройство управления подает электрические импульсы на генераторы 1, 5 для излучения УЗ колебаний под одинаковым углом к поверхности рельса. При отсутствии дефекта 4 приемники 2 и 6 постоянно принимают отраженный от противоположной стенки головки 3 рельса акустический сквозной сигнал. Появление дефекта 4 ведет к падению уровня полезного сигнала. Во время сканирования сформированы два идентичных измерительных канала с максимально приближенными характеристиками, причем второй канал смещен в пространстве на расстояние d относительно первого канала по оси движения, совпадающей с продольной осью рельса (фиг. 11).The control device supplies electric pulses to the generators 1, 5 for the emission of ultrasonic vibrations at the same angle to the rail surface. In the absence of defect 4, receivers 2 and 6 constantly receive an acoustic through signal reflected from the opposite wall of the rail head 3. The appearance of defect 4 leads to a drop in the level of the useful signal. During scanning, two identical measuring channels are formed with as close as possible characteristics, the second channel being offset in space by a distance d relative to the first channel along the axis of movement coinciding with the longitudinal axis of the rail (Fig. 11).

Электрические сигналы с выходов приемников 2 и 6 имеют вид, показанный на фиг. 15-18, где: А - небольшой дефект; В - дефект средней величины, сопровождающийся отрывом моноблока 7 преобразователей от поверхности головки 3 рельса; С - стык рельсов; D - значительный дефект. При необходимости измерительные сигналы сначала проходят предварительную обработку, в частности, фильтрацию или предусиление, а затем поступают на вход разностного усилителя 9. Полученный разностный сигнал (фиг. 19 или 20) с выхода усилителя 9 передают на вход вычислительного устройства 8, сравнивающего уровень полученного разностного сигнала в первоначальном виде, или подвергнутого постобработке, с установленным браковочным уровнем и реализующего другие заложенные в него алгоритмы обработки результатов измерений. Если падение уровня разностного сигнала превышает заданный браковочный уровень, то УЗ дефектоскоп сообщает оператору о присутствии в головке 3 рельса дефекта 4.The electrical signals from the outputs of the receivers 2 and 6 have the form shown in FIG. 15-18, where: A is a small defect; B is a medium-sized defect, accompanied by a separation of the monoblock of 7 converters from the surface of the rail head 3; C - rail joint; D is a significant defect. If necessary, the measuring signals are first pre-processed, in particular, filtered or pre-amplified, and then fed to the input of the differential amplifier 9. The received differential signal (Fig. 19 or 20) from the output of the amplifier 9 is transmitted to the input of a computing device 8 that compares the level of the received differential signal in its original form, or subjected to post-processing, with a set rejection level and implementing other algorithms for processing measurement results embedded in it. If the drop in the difference signal level exceeds a predetermined rejection level, then the ultrasonic flaw detector informs the operator about the presence of defect 4 in the rail head 3.

Благодаря тому, что генераторы и приемники расположены по одной линии в ряд, второй измерительный канал оказывается смещенным в пространстве относительно первого канала по оси движения при реализации показанной на фиг. 11 схемы. При этом дефект 4 сначала пересекает первый УЗ пучок, а через некоторое время второй пучок. Задержка между падениями сигналов с выходов приемников 2 и 6 при этом составит δt=d/υ, где: δt - временная задержка между сигналами; d - смещение между каналами; υ - скорость движения преобразователей относительно объекта контроля. Благодаря задержке между измерительными сигналами полная амплитуда сигнала от дефекта 4 на разностном сигнале практически удваивается. Однако какой-либо мешающий фактор, снижающий уровень принимаемого сигнала (подпрыгивание, рассеивание, коррозия, изменение формы профиля, отличие свойств реального рельса от настроечного и т.п.), действует на измерительные каналы одновременно и в равной степени. Соответственно, вызванные мешающим фактором изменения измерительных сигналов временной задержки не имеют, а следовательно их разность будет близка к нулю, что позволяет отфильтровать таким образом данный сигнал помехи, а не бороться с мешающим фактором путем увеличения усиления дефектоскопа, что способно привести к пропуску небольшого или даже среднего дефекта.Due to the fact that the generators and receivers are located on the same line in a row, the second measuring channel is displaced in space relative to the first channel along the axis of motion in the implementation shown in FIG. 11 schemes. In this case, defect 4 first crosses the first ultrasound beam, and after a while the second beam. The delay between the drops of the signals from the outputs of the receivers 2 and 6 will be δt = d / υ, where: δt is the time delay between the signals; d is the offset between the channels; υ is the speed of the transducers relative to the control object. Due to the delay between the measuring signals, the total amplitude of the signal from defect 4 on the difference signal almost doubles. However, any interfering factor that reduces the level of the received signal (bouncing, scattering, corrosion, changing the shape of the profile, the difference between the properties of the real rail from the tuning rail, etc.) acts on the measuring channels simultaneously and equally. Accordingly, changes in the measuring signals caused by the interfering factor do not have a time delay, and therefore their difference will be close to zero, which allows you to filter out this interference signal in this way, rather than fighting the interfering factor by increasing the flaw detector gain, which can lead to the omission of a small or even medium defect.

Как видно из фиг. 15 и 16, вид сигнала на выходе первого измерительного канала при кратковременном отрыве моноблока 7 от головки 3 рельса существенно отличается от сигнала при отсутствии отрыва. Аналогичная картина наблюдается для второго канала (фиг. 17, 18). Однако при этом кривая разностного сигнала при отрыве (фиг. 19) практически идентична кривой разностного сигнала при отсутствии отрыва (фиг. 20). Таким образом отрыв моноблока 7 от головки 3 рельса не сказался на результирующей разнице сигналов, хотя для каждого из каналов по отдельности это было существенно.As can be seen from FIG. 15 and 16, the type of signal at the output of the first measuring channel with a short-term separation of the monoblock 7 from the rail head 3 differs significantly from the signal in the absence of separation. A similar picture is observed for the second channel (Fig. 17, 18). However, the curve of the difference signal at separation (Fig. 19) is almost identical to the curve of the difference signal in the absence of separation (Fig. 20). Thus, the separation of the monoblock 7 from the rail head 3 did not affect the resulting signal difference, although for each channel individually this was significant.

В результате, расположение генераторов и приемников УЗ по одной линии в ряд и выполнение устройства для обработки данных с возможностью получения разностного сигнала с выходов измерительных каналов и сравнения уровня указанного разностного сигнала с браковочным уровнем повысило избирательность зеркально-теневого УЗ дефектоскопа к контролируемым дефектам объекта контроля в процессе сканирования благодаря компенсации влияния всех мешающих факторов, а не только одного из них. Причем исключение необходимости тактирования работы дефектоскопа и выделения отдельных тактов для корректировки его чувствительности уменьшило число ложных срабатываний в процессе скоростного УЗ контроля на скоростях до 200 км/ч при сохранении высокой чувствительности дефектоскопа.As a result, the arrangement of ultrasonic generators and receivers on one line in a row and the implementation of a data processing device with the possibility of receiving a differential signal from the outputs of the measuring channels and comparing the level of the indicated differential signal with the rejection level increased the selectivity of the mirror-shadow ultrasonic flaw detector to the controlled defects of the inspection object in scanning process by compensating for the influence of all interfering factors, and not just one of them. Moreover, eliminating the need for clocking the flaw detector and highlighting individual clock cycles to adjust its sensitivity has reduced the number of false positives during high-speed ultrasonic testing at speeds up to 200 km / h while maintaining high sensitivity of the flaw detector.

В процессе сканирования избирательность УЗ дефектоскопа к контролируемым дефектам объекта контроля будет тем выше, чем ближе друг к другу характеристики электронно-акустического тракта измерительных каналов, что определяется в значительной мере точностью задания равенства смещения между приемниками смещению между генераторами.During the scanning process, the selectivity of the ultrasonic flaw detector to the controlled defects of the test object will be the higher, the closer to each other the characteristics of the electron-acoustic path of the measuring channels, which is determined to a large extent by the accuracy of setting the equality of the offset between the receivers to the offset between the generators.

Расстояние d выбирают опытным путем в зависимости от требований, в частности, к скорости контроля и размерам выявляемых дефектов. На практике повышение избирательности УЗ дефектоскопа к контролируемым дефектам объекта контроля в процессе сканирования достигается, если величина d находится в диапазоне 3÷900 мм.The distance d is chosen empirically depending on the requirements, in particular, on the speed of control and the size of the detected defects. In practice, increasing the selectivity of the ultrasonic flaw detector to the controlled defects of the test object during the scanning process is achieved if the value of d is in the range of 3 ÷ 900 mm.

Расположение пар генератор-приемник со взаимным перекрытием, когда все генераторы и приемники собраны в группы из однородных элементов, необходимо, если величина d не должна превышать базовое расстояние между преобразователями в паре.The arrangement of generator-receiver pairs with mutual overlap, when all the generators and receivers are assembled in groups of homogeneous elements, is necessary if the value of d should not exceed the base distance between the converters in the pair.

Дополнительно повысить избирательность УЗ дефектоскопа к контролируемым дефектам объекта контроля в процессе сканирования можно при получении измерительной информации с большего числа каналов. Число пар генератор-приемник для этого выбирают из условия N>2, где N - число каналов, являющееся четным. При этом возможны два варианта расположения пар генератор-приемник: равномерное и неравномерное. При равномерном взаимном смещении пар преобразователей (фиг. 21) сигнал измерительной информации получают как усредненную разность между сигналами из каналов с четными и нечетными номерами, что позволяет избавиться от случайных помех. Если каналы смещены неравномерно (фиг. 22, где S - константа), то разностным сигналам сначала придают весовые коэффициенты, корректируя таким образом результат для более точной избирательности, а потом усредняют.In addition, it is possible to increase the selectivity of the ultrasonic flaw detector to the controlled defects of the test object during scanning when receiving measurement information from a larger number of channels. The number of generator-receiver pairs for this is chosen from the condition N> 2, where N is the number of channels, which is even. In this case, two options for the location of the pairs of the generator-receiver are possible: uniform and uneven. With a uniform mutual offset of the pairs of converters (Fig. 21), the measurement information signal is obtained as the average difference between the signals from the channels with even and odd numbers, which allows you to get rid of random noise. If the channels are shifted unevenly (Fig. 22, where S is a constant), then the difference signals are first weighted, thereby adjusting the result for more accurate selectivity, and then averaged.

Возможные реализация настоящей полезной модели не ограничены представленным примером. Техническое решение подходит и для проведения контроля рельсового пути с поверхности катания для прозвучивания всего рельса и даже с боковой части шейки рельса. Также возможно улучшение избирательности УЗ дефектоскопов работающих, например, на основе теневого метода или метода многократной тени.Possible implementations of the present utility model are not limited to the presented example. The technical solution is also suitable for monitoring the track from the rolling surface to sound the entire rail and even from the side of the rail neck. It is also possible to improve the selectivity of ultrasonic flaw detectors operating, for example, on the basis of the shadow method or the multiple shadow method.

Claims (9)

1. Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий пары генератор - приемник для излучения и приема ультразвука по зеркально-теневой схеме контроля, а также устройство для обработки данных, связанное своими входами с выходами приемников ультразвука, отличающийся тем, что генераторы и приемники ультразвука расположены по одной линии в ряд, а устройство для обработки данных выполнено с возможностью получения разностного сигнала с выходов измерительных каналов и сравнения уровня указанного разностного сигнала с браковочным уровнем.1. An ultrasonic flaw detector containing pairs of a generator - receiver for emitting and receiving ultrasound according to a mirror-shadow control scheme, as well as a data processing device connected by its inputs to the outputs of ultrasound receivers, characterized in that the generators and receivers of ultrasound are located on one line in row, and the data processing device is configured to receive a differential signal from the outputs of the measuring channels and compare the level of the specified differential signal with the rejection level. 2. Дефектоскоп по п. 1, содержащий пары генератор - приемник с одинаковыми характеристиками электронно-акустического тракта.2. The flaw detector according to claim 1, containing pairs of the generator - receiver with the same characteristics of the electron-acoustic tract. 3. Дефектоскоп по п. 2, характеризующийся тем, что смещение между приемниками равно смещению между генераторами.3. The flaw detector according to claim 2, characterized in that the offset between the receivers is equal to the offset between the generators. 4. Дефектоскоп по п. 1, содержащий пары генератор - приемник, расположенные со взаимным перекрытием.4. The flaw detector according to claim 1, containing pairs of the generator - receiver, located with mutual overlap. 5. Дефектоскоп по п. 1, характеризующийся тем, что смещение между генераторами составляет от 3 до 900 мм.5. A flaw detector according to claim 1, characterized in that the displacement between the generators is from 3 to 900 mm. 6. Дефектоскоп по п. 1, характеризующийся тем, что все генераторы и приемники собраны в группы из однородных элементов.6. A flaw detector according to claim 1, characterized in that all the generators and receivers are assembled into groups of homogeneous elements. 7. Дефектоскоп по п. 1, характеризующийся тем, что N>2, где N - число пар генератор - приемник, являющееся четным, а устройство для обработки данных выполнено с возможностью получения разностных сигналов с выходов чередующихся измерительных каналов.7. The flaw detector according to claim 1, characterized in that N> 2, where N is the number of generator-receiver pairs, which is even, and the data processing device is configured to receive differential signals from the outputs of alternating measuring channels. 8. Дефектоскоп по п. 7, содержащий пары генератор - приемник, смещенные равномерно, при этом устройство для обработки данных выполнено с возможностью усреднения результата измерений.8. The flaw detector according to claim 7, containing the generator-receiver pairs displaced uniformly, while the data processing device is configured to average the measurement result. 9. Дефектоскоп по п. 7, содержащий пары генератор - приемник, смещенные неравномерно, причем устройство для обработки данных выполнено с возможностью придания разностным сигналам весовых коэффициентов при усреднении.
Figure 00000001
9. The flaw detector according to claim 7, containing the generator-receiver pairs displaced unevenly, the data processing device being capable of imparting weighting coefficients to the difference signals during averaging.
Figure 00000001
RU2014127345/28U 2014-07-04 2014-07-04 ULTRASONIC DEFECTOSCOPE FOR CONTROL BY THE SHADOW DIAGRAM WITH DIFFERENT COMPENSATION OF THE INFLUENCE OF INTERFERRING FACTORS WHEN SCANNING RU152257U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014127345/28U RU152257U1 (en) 2014-07-04 2014-07-04 ULTRASONIC DEFECTOSCOPE FOR CONTROL BY THE SHADOW DIAGRAM WITH DIFFERENT COMPENSATION OF THE INFLUENCE OF INTERFERRING FACTORS WHEN SCANNING

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014127345/28U RU152257U1 (en) 2014-07-04 2014-07-04 ULTRASONIC DEFECTOSCOPE FOR CONTROL BY THE SHADOW DIAGRAM WITH DIFFERENT COMPENSATION OF THE INFLUENCE OF INTERFERRING FACTORS WHEN SCANNING

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU152257U1 true RU152257U1 (en) 2015-05-10

Family

ID=53297633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014127345/28U RU152257U1 (en) 2014-07-04 2014-07-04 ULTRASONIC DEFECTOSCOPE FOR CONTROL BY THE SHADOW DIAGRAM WITH DIFFERENT COMPENSATION OF THE INFLUENCE OF INTERFERRING FACTORS WHEN SCANNING

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU152257U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2636827C1 (en) * 2016-07-25 2017-11-28 Общество с ограниченной ответственностью "МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЦЕНТР МОНИТОРИНГА НА ОСНОВЕ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ" Method of monitoring technical rail track state

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2636827C1 (en) * 2016-07-25 2017-11-28 Общество с ограниченной ответственностью "МЕЖДУНАРОДНЫЙ ЦЕНТР МОНИТОРИНГА НА ОСНОВЕ ВОЛНОВЫХ ПРОЦЕССОВ" Method of monitoring technical rail track state

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Konstantinidis et al. The temperature stability of guided wave structural health monitoring systems
CN101467035B (en) Ultrasonic flaw detecting method, manufacturing method for welded steel pipe, and ultrasonic flaw detecting apparatus
JP5590249B2 (en) Defect detection apparatus, defect detection method, program, and storage medium
JP4705568B2 (en) Methods for ultrasonic nondestructive testing of specimens
US5165280A (en) Device for testing of oblong objects by means of ultrasonic waves
CN110726774B (en) Measuring method and measuring device for ultrasonic attenuation system
CN108872385B (en) Ultrasonic phased array-based microcrack detection and positioning method and system
CN111174894B (en) Laser ultrasonic transverse wave sound velocity measurement method
JPS6326345B2 (en)
US2463328A (en) System of wave trains
RU2560753C1 (en) Mirror-shadow method for ultrasonic inspection with differential compensation for interfering factors
RU152257U1 (en) ULTRASONIC DEFECTOSCOPE FOR CONTROL BY THE SHADOW DIAGRAM WITH DIFFERENT COMPENSATION OF THE INFLUENCE OF INTERFERRING FACTORS WHEN SCANNING
RU2550825C1 (en) Method of dynamic calibration of ultrasonic detector
RU2613574C1 (en) Method for ultrasound detection of microcracks on operating railhead fillet
JP3629913B2 (en) Ultrasonic flaw detection method and apparatus
JP2013036824A (en) Ultrasonic rail flaw detection apparatus
CN114397365A (en) Method for detecting structural defects of steel concrete by ultrasonic waves
JPS61160053A (en) Ultrasonic flaw detection test
JP6761780B2 (en) Defect evaluation method
RU2587536C1 (en) Method of measuring attenuation coefficient of ultrasound
SU1727050A1 (en) Method of ultrasound inspection of articles and device to implement it
JPH07253414A (en) Method and apparatus for ultrasonic flaw detection
RU2720043C1 (en) High-speed ultrasonic flaw detection using the doppler effect
RU2722089C1 (en) Noncontact ultrasonic flaw detection using a doppler effect
US20100147080A1 (en) Ultrasonic transducer