RU1835074C - Ультразвуковой дефектоскоп - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю качества изделий и может быть использовано в различных отрасл х промышленности. Технический результат изобретени  - повышение точности контрол . Устройство автоматически преобразует значение толщины издели  в значение коэффициента усилени  приемного тракта в интервале времени между приемом пеового и второго донных эхосигналов. Это повышает точность определени  размеров дефектов между серединой и поверхностью издели . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к ультразвуковому контролю и может быть использовано дл  создани  ультразвуковых детектоско- пов и установок контрол  материалов и изделий в различных отрасл х промышленности.

Цель изобретени  - повышение точности .

На фиг. 1 приведена блок-схема; на фиг, 2 - временные диаграммы работы предлагаемого дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп дл  контрол  плоскопараллельных изделий содержит последовательно электроакустически соединенные синхронизатор 1, генератор 2 ультразвуковых колебаний, ультразвуковой преобразователь 3 и блок 4 выделени  поверхностного сигнала, последовательно соединенные усилитель 5, первый каскад 6 задержки, блок 7 выделени  дефекта и регистратор 8, последовательно соединенные первый пороговый каскад 9, второй каскад

10 задержки, смеситель 11 и триггер 12, второй пороговый каскад 13, последовательно соединенные генератор 14 стабильной частоты, коммутатор 15 и реверсивный счетчик 16, второй вход которого подключен к второму выходу коммутатора 16, задатчик 17 кода и блок 18 выделени  конца второй зоны контрол , первый вход которого подключен к первому входу генератора 14, к вторым входам блока 4 и регистратора 8, к третьему входу счетчика 16 и выходу синхронизатора 1, выход - к второму входу генератора 14, первый вход каскада 13 подключен к первому входу каскада 9 и выходу усилител  5, второй вход - к вторым входам каскада 9, блока 7 и блока 18 и выходу триггера 12, третий вход - к выходу регистратора 8, первый вход усилител  5 подключен к преобразователю 3, второй вход - к второму входу коммутатора 15, третьему входу генератора 14 и выходу блока 4, третий вход - к второму входу смесите«

W

СП

со

л  11, третьему входу коммутатора 15 и выходу каскада 13, выход счетчика 16 подключен к четвертому входу коммутатора 15 и второму входу триггера 12, а выход задатчи- ка 17 подключен к четвертому входу счетчи- ка 16, последовательно соединенные второй триггер 19, второй генератор 20 стабильной частоты, аычитающий счетчик 21, второй коммутатор 22 и управл емый электронный аттенюатор 23, первый вход второ- го триггера 19 подключен к выходу блока 4 выделени  погаерхностного сигнала, второй вход - к выходу второго порогового каскада 13, вторые входы вычитающего счетчика 21 и второго коммутатора 22 под- ключены к выходу синхронизатора 1, третей вход вычитающего счетчика 22 подключен к выходу второго порогового каскада 13,-выход управл емого электронного аттенюатора 23 подключен к четвертому входу усилител  4 и второй за датчик 24 кода, выход которого подключен к третьему входу счетчика 21 и четвертому еходу коммутатора 22. Дефектоскоп содержит также контролируемое изделие 25.

. Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Эхосигналы от дефектов, принимаемые в одном цикле контрол , селектируютс  в двух разных временных интервалах, в кото- рых используютс  различные свойства их взаимного расположени  во времени. При этом зоны контрол  формируютс  в интервале времени между поверхностным эхосиг- малом и первым донным зхосигн|шом (ЗК1) и в интервале времени между первым и вторым донным эхосигналом (ЗК2). Задержки и длительности зон контрол  определ ютс  выражени ми

t3x1 tu-toi

t3K2 tu-t3Kl to, 1эад , -. 1зад зк2 taiti,

где tu - врем  прохождени  УЗ колебани ми двойной толщины контролируемого изде-

ЛИЯ,

to - брем  мертвой зоны, определ емое временем затухани  поверхностного эхо-сигнала до величины на 10. дБ меньшей амплитуды эхосигиала от максимально до- пустимого дефекта.

При to И-л- обща  длительность обеих

зон контрол  равна времени прохождени  УЗ колебани ми двойной толщины контролируемого издели , а контролем без мертвой зоны охватываетс  вс  толщина издели .

5 0 0 5

0 5

0

S

0

5

Синхронизатор 1, вырабатывающий импульсы 26, запускает генератор 2, который возбуждает в преобразователе 3 импульсы 27 УЗ колебаний. Одновременно импульсы 26 устанавливают з исходное состо ние узлы дефектоскопа, в частности, прекращает работу генератор 14 и заноситс  в реверсивный счетчик 16 код времени задержки to, установленный задатчиком 17 кода.

У3 копебаний, изучаемые преобразователем 3 через иммерсионную среду, ввод тс  в контролируемое изделие, наход щеес  а eai-же. Эхосигналы 28-30, отраженные соответственно от передней и задней граней издели  (эхосигиал 30 после внутреннего отражени  от поверхности и дна мздели;: зхосигнала 29), и эхосмгналы 31, отраженные от дефектов, принимаютс  тем же самым УЗ преобразователем 3, преобразуютс  им в электрические сигналы 32, поступают на блок 4 л усилитель 5.

Выделенные блоком 4 поверхностные сигналы 33 подаютс  на второй (управл ющий ) вход усилител  5 и определ ют момент начале временной регулировки чувствительности усилител  с характеристикой 34, соответствующей закону изменени  амплитуды эхосигнала от дефекта в зависимости от глубины его залегани  в интервале времени между поверхностным и первый донным эхосигналом. Одновременно поверхностный сигнал 33 запускает генератор 14 стабильной частоты, который начинает генерировать импульсы 35, и устанавливает коммутатор 15 в состо ние, разрешающее прохождению импульсов с выхода генератора 14 на (первый) вычитающий вход реверсивного счетчика 16 (импульсы 36). В момент времени, когда число импульсов 36 от генератора 14, поступающих на вычитающий вход счетчика 16, совпадает со значением кода задержки То на выходе переполнени  0Счетчика 16 по вл етс  импульс 37 переполнение/последний устанавливает триггер 12 в состо ние, при котором на его выходе формируетс  строб 38 ЗК1. Одновременно импульс 37 переполнени  устанавливает коммутатор 15 в состо ние, при котором импульсы с выхода генератора 14 поступают ка (второй) суммирующий вход реверсивного счетчика 16 (импульсы 39). Эхосигналы с выхода усилител  5 подаютс  на даа пороговых каскада 9 и 13с порогами Urrop 1 и Упор 2 соответственно. Причем Упор 1 соответствует порогу выделени  эхо- сигналов от дефектоз, a Unop 2 эхосигналов от дна. Между порогами осуществл етс  не- рааенство Unop 1« Unop 2. Строб 38 с выхода триггера 1-2 разрешает прохождение сигна- JIOB с выходов пороговых каскадов 9 и 13 на

входы каскада 10 задержки и смесител  11. При отсутствии дефекта под УЗ преобразователем 3 (цикл контрол  1) на входы пороговых каскадов 9 и 13 поступает эхосигнал 29, отраженный от задней грани, величина которого превышает Unop2- На выходах обоих пороговых каскадов 9 и 13 формируютс  импульсы 40 и 41 соответственно. Импульс 41 через смеситель 11 поступает на второй вход триггера 12 и устанавливает его в состо ние О, при этом формирование ЗК1 прекращаетс .

Одновременно импульс 41 с выхода порогового каскада 13 устанавливает коммутатор 15 в состо ние, разрешающее прохождение импульсов с выхода генератора 14 на вычитающий вход реверсивного счетчика 16. Последний к этому моменту установлен в состо ние, соответствующее количеству импульсов, прин тых от генератора 14 за период времени . Импульс 41 подаетс  также на третий (управл ющий) вход усилител  5 и определ ет момент начала временной регулировки чувствительности усилител  с характеристикой 42, соответствующей закону изменени  амплитуды эхосигнала от дефекта в зависимости от глубины его залегани  в интервале времени между первым и вторым донным эхосигнэлами.

В момент времени, когда число импульсов от генератора 14, поступающих на вычитающий выход счетчика 16. совпадает с значением кода taxi, на выходе переполнени  О счетчика по вл етс  импульс 43 переполнени , он устанавливает триггер 12 в состо ние, при котором на его выходе формируетс  строб 443К2, Одновременно импульс 43 устанавливает коммутатор 15 в состо ние, разрешающее прохождение импульсов с выхода генератора 14 на суммирующий вход реверсивного счетчика 16, который начинает считать число импульсов, заполн ющих временной интервал после импульса 42.

Строб 44 ЗК2 разрешает прохождение сигналов с выхода пороговых каскадов 9 и 13, При поступлении на первые входы пороговых каскадов 9 и 13 эхосигналов 30 (второй донный) на их выходах формируютс  импульсы 45 и 46.

Последний определ ет конец ЗК2, длительность которой

tsKa tu-Ktu-toHo

Дл  исключени  формировани  последующих зон контрол  блоком 18 вырабатываетс  импульс 47, прекращающий работу генератора 14.

При по влении эхосигнала 31 от дефекта в интервале времени между поверхностным и первым донным эхосигналами (цикл контрол  2) с уровнем идеф.. лежащим в пределах между Опор 1 и Unop 2, только на первом пороговом каскаде 9 выдел етс 

импульс 48 дефекта. Задержанный каскадом 10 импульс 49 дефекта через смеситель 11 сбрасывает триггер 12 и прекращает формирование ЗК1, исключа  выделение первого донного эхосигнала и формирова-ние ЗК.2,

0 что обеспечивает однозначность определени  параметров дефекта.

При по влении эхосигнала 31 от дефекта в интервале времени между первым и вторым донными эхосигналами, соответст5 вующего расположению дефекта в подповерхностной мертвой зоне дл  интервала времени между поверхностным и первым донным эхосигналами (цикл контрол  3), формируютс  две зоны контрол .

0 Причем конец второй зоны контрол  определ етс  задержанным эхосигналом от дефекта, выделенным также только пороговым каскадом 9.

Эхосигналы с выхода усилител  5 посту5 лают на каскад 6 задержки, величина ti которой выбираетс  равной длительности единичного отражени  от дефекта и определ ет мертвую зону дефектоскопа. На выходе каскада 6 формируете

0 последовательность эхосигналов 50, соде - жаща  все сигналы и задержанна  тельно последовательности сигналов 3 на врем  ti. Задержка каскада 10 выбираетс  равной .

5 Таким образом, вырабатываемые триггеры 12 ЗК1 и ЗК2 при формировании их конца донными сигналами всегда отстроены от донных сигналов, содержащихс  в последовательности эхосигналов 50,

0 подаваемой на вход блока 7 выделени  дефекта , что исключает ложную регистрацию донных эхосигналов. 8 то же врем  при формировании конца зоны контрол  задержанным на врем  сигналом дефекта сигнал

5 дефекта в последовательности эхосигналов 50 всегда совпадает со стробом зоны контрол  и выдел етс  блоком 7 выделени  дефекта , что исключает пропуск дефектов с уровнем эхосигнала, превышающим Unop i.

0 Сигналы 51 дефекта с выхода блока 7 поступают на регистратор 8.

Дл  повышени  точности определени  размеров дефектов, вы вл емых в зоне контрол  ЗК2 в дефектоскоп введены элементы

5 19-24, которые работают следующим образом .

Импульс с выхода синхронизатора 1 в каждом цикле контрол  производит запись кода с выхода задатчика кода 24 в счетчик 21 и разрешает прохождение кода с выхода

задатчика 24 через коммутатор 22 на управл емый электронный аттенюатор 23, который устанавливает соответствующее ослабление входных эхосигналов, усиливаемых усилителем 4. Значение кода 0i, задаваемого задатчиком 24, определ етс  уменьшением энергии ультразвуковых колебаний за счет затухани , рассе ни  и неполного отражени  от дна при прохождении ультразвука через контролируемое изделие максимальной толщины.

Поверхностный зхосигнал 33 устанавливает триггер 19 в состо ние, при котором генератор стабильной частоты 20 начинает формирочать импульсы 53 с частотой, соответствующей закону изменени  донного эхосигнала в зависимости от толщины и акустических свойств материала контролируемого издели . Импульсы с выхода генератора 20 поступают на вычитающий вход счетчика 21, уменьша  значение его выходного кода.

Первый донный зхосигнал 41 устанавливает триггер 19 в состо ние, при котором генераци  импульсов 52 генератором 20 прекращаетс . Так как временной интервал между импульсами 28 и 29 соответствует времени прохождени  ультразвуковыми колебани ми двойной толщины издели , то ход на выходе счетчика 21 уменьшитс  на величину $2, соответствующую ослаблению донного эхосигнала по сравнению с поверхностным из-за рассе ни , поглощени  и неполного отражени  от дна ультразвука в материале контролируемого издели  данной толщины. Полученное значение кода в$ 01- &г с выхода счетчика 21 через коммутатор 22 эхосигналом 41 подаетс  на вход управл емого аттенюатора 23, который поднимает общий коэффициент усилени  усилител  5 на величину $2, компенсиру  ослабление первого донного эхосигнала за счет рассе ни , поглощени  и неполного отражени  от дна ультразвука при прохождений через контролируемое изделие.

Предлагаемый дефектоскоп позвол ет увеличить точность определени  размеров дефектов, вы вл емых в плоскопараллельных издели х после нескольких внутренних отражений ультразвука, за счет автоматического изменени  коэффициента усилени  усилител  в зависимости от толщины контролируемого издели , компенсирующего ослабление первого донного эхосигнала за счет рассе ни , поглощени  и неполного отражени  от дна ультразвуковых колебаний.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхро- низатор, генератор ультразвуковых

   колебаний, ультразвуковой преобразователь , блок выделени  поверхностного сигнала , усилитель, второй вход которого подключен к выходу ультразвукового преобразовател , первый каскад задержки, блок

   выделени  дефекта и регистратор, последовательно соединенные первый пороговый каскад, первый вход которого св зан с выходом усилител , второй каскад задержки, смеситель, первый триггер, блок выделени 

   конца второй зоны контрол , первый генератор стабильной частоты, первый коммутатор и первый реверсивный счетчик, второй вход которого св зан с вторым выходом первого коммутатора, первый зздатчик кода , подключенный к входу пам ти первого реверсивного счетчика, и второй пороговый каскад, первый вход которого подключен к выходу усилител , а выход- к второму входу смесител , третьему входу усилител  и второму входу первого коммутатора, выход переполнени  первого реверсивного счетчика соединен с третьим входом первого коммутатора и вторым входом первого триггера, св занного с вторым входом первого пороговогс каскада, выход блока выделени  поверхностного сигнала подключен к третьему входу первого генератора стабильной частоты и четвертому входу первого коммутатора, а выход синхронизатора соединен с вторым

   входом блока выделени  конца второй зоны контрол , третьим входом первого генератора стабильной частоты, четвертым входом первого реверсивного счетчика и вторым входом регистратора, св занного выходом с

   входом запрета второго порогового каскада , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что он снабжен вторым задатчиком кода и последовательно соединенными вторым триггером, вторым генератором стабильной частоты, вторым

   реверсивным счетчиком, вторым коммутатором и аттенюатором, первый вход второго триггера подключен к выходу блока выделени  поверхностного сигнала, второй вход- х выходу второго порогового каскада, вторые входы второго реверсивного счетчика и второго коммутатора подключены к выходу синхронизатора, третий вход второго коммутатора подключен к выходу второго порогового каскада, выход второго задатчика

   кода подключен к третьему входу второго реверсивного счетчика и четвертому входу второго коммутатора, а выход аттенюатора подключен к четвертому входу усилител .

   Цикл контрол  f i Цикл контрол  2 Цик контрол  3 j

   Фиг. 2