RU1778676C

RU1778676C - Ultrasonic fault detection

Info

Publication number: RU1778676C
Application number: SU914906637A
Authority: RU
Inventors: Владимир Клементьевич Качанов; Владимир Герасимович Карташев; Александр Иванович Питолин; Геннадий Юрьевич Рябов; Александр Всеволодович Мозговой; Виктор Николаевич Гриценко
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1991-01-31
Filing date: 1991-01-31
Publication date: 1992-11-30

Abstract

Изобретение относитс к технике неразрушающего контрол качества материалов и изделий и может быть использовано дл ультразвуковой дефектоскопии изделий , выполненных из материалов, имеющих крупнозернистую структуру - сталей аусте- нитного класса, бетонов, композиционных материалов. Цель изобретени - повышение чувствительности контрол за счет ввеИзобретение относитс к технике неразрушающего контрол качества материалов и изделий и может быть использовано дл ультразвуковой дефектоскопии изделий , имеющих крупнозернистую структуру сталей аустенитного класса, бетонов, композитных материалов. Известно устройство ультразвукового контрол эхо-импульсным методом, в котором отстройка от структурных помех обеспечиваетс за счет выбора оптималь ных параметров контрол . дени нар ду с частотой декоррел цией и пространственной коррел ции. Вводимые приемные пьезопреобразователи с собственной частотой fN, расположенные друг от друга на одинаковые, равные двум-трем длинам ультразвуковых волн рассто ни х и симметрично расположенные относительно соответствующего излучающего пьезопре- образовател , позвол ют обеспечить пространственную дскоррел цию приемного эхо-сигнала от дефекта и сигналов от структуры неоднородностей издели , что обеспечивает статистически независимые реализации структурного шума на каждом из приемных пьезопреобразователей. Выполнение избирательного усилител суммирующим в каждом из N приемно-усилительных каналов обеспечивает когерентное суммирование эхо-сигналов от дефекта и некогеректное суммирование структурного шума, что приводит к увеличению отношению сигнал/структурный шум и повышение чувствительности контрол . 2 ил. Известен ультразвуковой дефектоскоп дл контрол изделий с большим уровнем структурного шума, в котором выделение эхо-сигнала от дефекта осуществл етс за счет использовани частотной декоррел - ции эхо-сигналов от дефекта и сигналов, от- раженныхотструктурных неоднородностей. за счет частоты каждой из посылок зондирующего сигнала. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс ультразвуковой сл с VJ х со о VI оThe invention relates to a technique for non-destructive testing of the quality of materials and products and can be used for ultrasonic inspection of products made from materials having a coarse-grained structure - austenitic class steels, concrete, composite materials. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of inspection by means of the invention. The invention relates to the technique of non-destructive testing of the quality of materials and products and can be used for ultrasonic inspection of products having a coarse-grained structure of austenitic steel, concrete, composite materials. A device for ultrasonic testing by the echo-pulse method is known, in which the detuning from structural interference is ensured by choosing the optimal monitoring parameters. deni along with the frequency of decorrelation and spatial correlation. Introduced receiving piezoelectric transducers with an eigenfrequency fN, located at equal, equal to two to three distance ultrasonic wavelengths and symmetrically located relative to the corresponding radiating piezoelectric transducer, provide spatial acceleration of the receiving echo signal from the defect and signals from product heterogeneity structures, which provides statistically independent implementations of structural noise at each of the receiving piezoelectric transducers. The implementation of the selective amplifier summing in each of the N receiving and amplifying channels provides a coherent summation of the echo signals from the defect and incoherent summation of the structural noise, which leads to an increase in the signal-to-structure noise ratio and an increase in the control sensitivity. 2 ill. An ultrasonic flaw detector is known for monitoring products with a high level of structural noise, in which the echo signal from the defect is extracted by using frequency decorrelation of the echo signals from the defect and signals reflected from structural inhomogeneities. due to the frequency of each of the packages of the probe signal. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is an ultrasonic layer with VJ x so o VI about

Description

дефектоскоп дл контрол качества крупнозернистых материалов, содержащий последовательно соединенные синхронизатр и N-1 линий задержки, подключенные к выходам синхронизатора и каждой из линий задержки N генератороп импульсов, подключенные к выходам последних N пьезопреобразова- телей с различными собственными частота- ми, подключенных к выходам пьезопреобразователей N приемно-усили- тельных каналов, состо щий каждый из последовательносоединенных избирательного усилител и элемента задержки , и подключенные к выходам прием- но-усилительиых каналов последовательно соединенные схему совпадени и индикатор .a flaw detector for controlling the quality of coarse-grained materials, containing a synchronizer and N-1 delay lines connected in series to the outputs of the synchronizer and each of the delay lines N pulse generators connected to the outputs of the last N piezoelectric transducers with different natural frequencies connected to the outputs of the piezoelectric transducers N receiving and amplifying channels, each consisting of a series-connected selective amplifier and a delay element, and connected to the outputs of the receiving-amplifying eliyh channels serially connected coincidence circuit and the indicator.

Недостатком известного ультразвукового дефектоскопа вл етс низка чувствительность контрол , обусловленна небольшим числом статически независимых реализаций структурного шума при контроле изделий с большим затуханием.A disadvantage of the known ultrasonic flaw detector is the low sensitivity of control, due to the small number of statically independent realizations of structural noise during the inspection of products with high attenuation.

Целью изобретени вл етс повышение чувствительности контрол за счет введени нар ду с частотой декоррел цией эхо-сигнала от дефекта и структурного шума и пространственной декоррел ции.The aim of the invention is to increase the sensitivity of control by introducing along with the frequency decorrelation of the echo from the defect and structural noise and spatial decorrelation.

Поставленна цель достигаетс тем, что ультразвуковой дефектоскоп дл контрол качества крупнозернистых материалов, содержащий последовательно соединенные синхронизатор и N-1 линий задержки, подключенные к выходам синхронизатора и каждой из линий задержки N генератороп импульсов, подключенные к выходом последних N излучающих пьезопреобразователей с различными собственными частотами, N приемно-усилительмых каналов , каждый из которых содержит избирательный усилитель задержки, и индикатор, снабжен сумматором, а в каждой из N при- емно-усилительных каналов введены пространственно разнесенные на одинаковое, равное двум-трем длинам ультразвуковых волн, рассто ние друг от друга М приемных пьезопреобразователой с одинаковой собственной частотой, совпадающей с собственной частотой соответствующего излучающего пьезопреобразовател , расположенные симметрично относительно этого пьезопреобразооател и соединенные с входами соответствующего избирательного усилител , избирательные усилители в каждом приемно-усилительном канале выполнены суммирующими, а выходы элементов задержки соединены с входами сумматоров.This goal is achieved in that an ultrasonic flaw detector for controlling the quality of coarse-grained materials, comprising a synchronizer and N-1 delay lines connected in series to the outputs of the synchronizer and each of the delay lines N pulse generators connected to the output of the last N emitting piezoelectric transducers with different natural frequencies, N receiving amplifier channels, each of which contains a selective delay amplifier, and an indicator is equipped with an adder, and in each of N receiving amplifier channels are introduced spatially spaced by the same equal to two or three lengths of ultrasonic waves, the distance from each other M receiving piezoelectric transducers with the same natural frequency coinciding with the natural frequency of the corresponding radiating piezoelectric transducer, located symmetrically relative to this piezoelectric transducer and connected to the inputs of the corresponding selective amplifier, selective amplifiers in each receiving-amplifying channel are made summing, and the outputs ENTOV delay connected to inputs of the adders.

На фиг. 1 представлена структурна схема ультразвукового дефектоскопа дл In FIG. 1 is a structural diagram of an ultrasonic flaw detector for

контрол качества крупнозернистых материалов; на фиг. 2 - схема расположени приемных и излучающих пьезопреобразователей ,quality control of coarse-grained materials; in FIG. 2 shows an arrangement of receiving and emitting piezoelectric transducers;

Ультразвуковой дефектоскопы дл контрол качества крупнозернистых материалов содержит последовательно соединенные синхронизатор 1 и N-1 линий задержки 2-4, подключенные к выходкамUltrasonic flaw detectors for controlling the quality of coarse-grained materials contain sequentially connected synchronizer 1 and N-1 delay lines 2-4 connected to the outlets

0 синхронизатора 1 и каждой из линий 2-4 задержки N генераторов 5-8 импульсов, подключенные к выходам последних N излучающих пьезопреобразователей 9-12 с раз- личными собственными частотами N0 synchronizer 1 and each of the delay lines 2-4 N generators 5-8 pulses connected to the outputs of the last N emitting piezo transducers 9-12 with different natural frequencies N

5 приемно-усилительных каналов, состо щих кахедый из М приемных пьезопреобразователей 13-20, пространственно разнесенных на одинаковое, равное двум-трем длинам ультразвуковых волн, рассто ние I друг от5 receiving-amplifying channels, consisting of a cache of M receiving piezoelectric transducers 13-20, spatially spaced by the same, equal to two or three lengths of ultrasonic waves, the distance I from

0 друга, и установленных симметрично относительно соответствующего излучающего пьезопреобразовател 9-12 (фиг. 2). суммирующих избирательных усилителей 21-22 и элементов 23-24 задержки, и подключен5 ные к выходам приемно-усилительных каналов последовательно соединенные сумматоры 25 и индикатор 26.0 friend, and installed symmetrically relative to the corresponding radiating piezoelectric transducer 9-12 (Fig. 2). summing selective amplifiers 21-22 and delay elements 23-24, and series-connected adders 25 and indicator 26 connected to the outputs of the receiving-amplifying channels.

Работа ультразвукового дефектоскопа дл контрол крупнозернистых материаловOperation of an ultrasonic flaw detector to control coarse-grained materials

0 осуществл етс следующим образом.0 is carried out as follows.

Синхронизатор 1 вырабатывает синхроимпульсы , инициирующие работу генераторов 5-8 в моменты времени 0,Т, 2Т ... (N-1)T. В эти моменты с выходов генераторов 5-8 наSynchronizer 1 generates clock pulses that initiate the operation of generators 5-8 at times 0, T, 2T ... (N-1) T. At these moments, from the outputs of the generators 5-8 to

5 излучающие пьезопреобразователи 9-12 с собственными частотами fi, f2fN поступают радиоимпульсы с теми же несущими частотами, Выбор этих частот производитс таким образом, чтобы излучаемые сигналы5 radiating piezoelectric transducers 9-12 with natural frequencies fi, f2fN receive radio pulses with the same carrier frequencies. These frequencies are selected so that the emitted signals

0 были статически независимыми, т.е. ортогональными в частотной области. Тем самым в контролируемое изделие последовательно через промежутки времени Т излучаютс N статистически независимых импульсов,0 were statically independent, i.e. orthogonal in the frequency domain. Thus, N statistically independent pulses are emitted sequentially at time intervals T into the controlled product.

5 что обеспечивает частотную декоррел цию соответствующих эхо-сигналов от дефектов и структурных неоднородностей.5 which provides frequency decorrelation of the corresponding echo signals from defects and structural inhomogeneities.

Приемные сигналы снимаютс с приемных пьезопреобразователей 13-20, сумми0 руютс и усиливаютс в избирательных суммирующих усилителей 21-22, задерживаютс в элементах задержки 23-24, вновь суммируютс в сумматоре 25 и подаютс на индикатор 26, Разнесение приемных пье5 зопреобрзсователей должно быть достаточ- ным (не менее двух-трех длин ультразвуковых волн) дл обеспечени пространственной декоррел ции эхо-сигналов от дефектов и структурных неоднородностей . Суммирование приемных сигналов вThe receiving signals are picked up from the receiving piezoelectric transducers 13-20, summed and amplified in the selective summing amplifiers 21-22, delayed in the delay elements 23-24, again summed in the adder 25 and fed to the indicator 26, the diversity of the receiving pye5 transducers should be sufficient (at least two to three ultrasonic wavelengths) to provide spatial decorrelation of echoes from defects and structural inhomogeneities. Summation of receiving signals in

усилител х 21-22 и сумматоре 25 при выполнении условий частотной и пространственной декоррел ции обеспечивает увеличение отношени сигнал/структурный шум на выходе предлагаемого ультразвукового дефектоскопа.amplifiers 21-22 and adder 25, when the conditions of frequency and spatial decorrelation are satisfied, provides an increase in the signal / structural noise ratio at the output of the proposed ultrasonic flaw detector.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION An ultrasonic flaw detector comprising a serially connected synchronizer and N-1 delay lines connected to the outputs of a synchronizer and each of the delay lines of N pulse generators connected to the outputs of the last N emitting piezoelectric transducers with different natural frequencies, N receiving amplifier channels containing each series-connected selective amplifier and delay element, and an indicator,

and with the fact that, in order to increase the sensitivity when controlling the quality of coarse-grained materials, it is equipped with an adder and installed in each of

N receiving-amplifying channels M are spatially spaced by the same distance equal to two or three ultrasonic wavelengths, receiving piezoelectric transducers having

the same natural frequency, set symmetrically with respect to the corresponding radiating piezoelectric transducer and connected to the inputs of the selective amplifier, in each receiving-amplifying channel, the selective amplifiers are made summing, and the outputs of the delay elements are connected to the inputs of the adder.

h

F g. 2