RU2126538C1 - Split method of ultrasonic inspection - Google Patents
Split method of ultrasonic inspection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2126538C1 RU2126538C1 RU97115511A RU97115511A RU2126538C1 RU 2126538 C1 RU2126538 C1 RU 2126538C1 RU 97115511 A RU97115511 A RU 97115511A RU 97115511 A RU97115511 A RU 97115511A RU 2126538 C1 RU2126538 C1 RU 2126538C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulses
- ultrasonic
- radio
- signal
- product
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для контроля материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука. The invention relates to the field of non-destructive testing by ultrasonic methods and can be used in various industries for the control of materials and products, mainly large and with a large attenuation of ultrasound.
Известен способ ультразвукового контроля изделий [Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. Ред. И.П.Голямина. -М.: Советская энциклопедия, 1979, С. 105] , заключающийся в том, что в изделии возбуждают короткий акустический импульс, принимают отраженные от изделия эхо-сигналы, преобразуют их в электрический сигнал, по которому определяют параметры контролируемого изделия. A known method of ultrasonic testing of products [Ultrasound. Little Encyclopedia. Chap. Ed. I.P. Golyamin. -M .: Soviet Encyclopedia, 1979, p. 105], which consists in the fact that a short acoustic pulse is excited in a product, echo signals reflected from the product are received, they are converted into an electrical signal by which the parameters of the controlled product are determined.
Недостатком известного способа является низкая чувствительность контроля, определяемая максимальным значением амплитуды зондирующего сигнала, связанной в свою очередь с ограничениями конструктивного и другого характера. The disadvantage of this method is the low sensitivity of the control, determined by the maximum value of the amplitude of the probe signal, which in turn is associated with structural and other limitations.
Известен способ [Аксенов В.П. Применение радиолокационных методов оптимального обнаружения при ультразвуковом эхо-контроле./ Дефектоскопия, N 2, 1982, с.67-74.] ультразвукового контроля изделий, заключающийся в том, что в контролируемом изделии возбуждают сложно-модулированный зондирующий сигнал, принимают отраженные от изделия эхо-сигналы, преобразуют их в последовательность электрических сложномодулированных импульсов, каждый из импульсов оптимально фильтруют, а по результату оптимальной фильтрации определяют параметры контролируемого изделия. The known method [Aksenov V.P. The use of radar methods of optimal detection in ultrasonic echo control./ Defectoscopy,
Недостатком описанного выше способа является низкая чувствительность и достоверность контроля, связанная с тем, что с ростом затухания ультразвука одновременно проявляется сильная зависимость коэффициента затухания от частоты. Последнее приводит к искажению формы эхо-сигналов и, как следствие, - нарушению оптимальности фильтрации, существенному искажению формы сигнала на выходе оптимального фильтра, уменьшению чувствительности и достоверности контроля. The disadvantage of the above method is the low sensitivity and reliability of the control, due to the fact that with the increase in attenuation of ultrasound, a strong dependence of the attenuation coefficient on frequency is simultaneously manifested. The latter leads to a distortion of the shape of the echo signals and, as a consequence, to a violation of the optimality of filtering, a significant distortion of the waveform at the output of the optimal filter, a decrease in the sensitivity and reliability of the control.
Известен способ ультразвукового контроля, принимаемый в качестве прототипа, описанный в [Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн.5 Интроскопия и автоматизация неразрушающего контроля: Практическое пособие/В.В.Сухоруков, Э.И. Вайнберг, Р. -И.Ю.Кажис, А.А.Абакумов; Под ред. В.В.Сухорукова. - М.: Высш. Шк. , 1993, с. 112-113. ] и заключающийся в том, что в изделии возбуждают ультразвуковые колебания периодической последовательностью импульсов, принимают отраженные от изделия эхо-сигналы, преобразуют их в последовательность электрических импульсов и накапливают, а по результату накопления импульсов определяют параметры контролируемого изделия. A known method of ultrasonic testing, adopted as a prototype, described in [Non-destructive testing. In 5 kn. Book 5 Introscopy and automation of non-destructive testing: A practical guide / V.V. Sukhorukov, E.I. Weinberg, R. - I.Yu. Kazhis, A.A. Abakumov; Ed. V.V.Sukhorukova. - M .: Higher. Shk. , 1993, p. 112-113. ], which consists in the fact that ultrasonic vibrations are excited in the product by a periodic sequence of pulses, receive echoes reflected from the product, convert them into a sequence of electrical pulses and accumulate, and the parameters of the controlled product are determined by the result of the accumulation of pulses.
Недостатком такого способа является низкая чувствительность контроля, ограничиваемая потенциально небольшим количеством накапливаемых импульсов, число которых определяется конструктивными, технологическими или иными соображениями. The disadvantage of this method is the low sensitivity of the control, limited by a potentially small number of accumulated pulses, the number of which is determined by structural, technological or other considerations.
Техническая задача предлагаемого способа заключается в повышении чувствительности контроля. The technical task of the proposed method is to increase the sensitivity of the control.
Эта задача достигается тем, что в известном способе ультразвукового контроля, заключающемся в том, что в изделии зондирующим сигналом возбуждают ультразвуковые колебания, принимают эхо-сигналы и накапливают их в накопителе, а по результату накопления импульсов определяют параметры контролируемого изделия, в качестве зондирующей последовательности используют совокупность радиоимульсов - квазигармоник, причем несущая частота каждого радиоимпульса отличается от несущей частоты других радиоимульсов и выбирается в пределах совокупной полосы пропускания излучающего и приемного электроакустических преобразователей, а каждый радиоимпульс принимаемого сигнала перед накоплением оптимально (квазиоптимально) фильтруют. This task is achieved by the fact that in the known method of ultrasonic control, which consists in the fact that ultrasonic vibrations are excited by a probing signal in the product, echo signals are received and accumulated in the drive, and the parameters of the product being monitored are determined by the result of the accumulation of pulses, the probe sequence is used the set of radio pulses is quasiharmonic, and the carrier frequency of each radio pulse differs from the carrier frequency of other radio pulses and is selected within the total TVOC transmittance emitting and receiving electroacoustic transducers, and each radar pulse received signal to optimally accumulation (suboptimally) filtered.
Существо изобретения поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ;
- на фиг.2.а изображен зондирующий сигнал;
- на фиг.2.б изображены совокупная амплитудно-частотная характеристика электроакустических преобразователей (кривая 1) и амплитудно-частотные спектры радиоимпульсов - квазигармоник, составляющих сигнал;
- на фиг.2.в изображен сигнал после оптимальной фильтрации;
- на фиг.2г - 2.ж изображено взаимное положение во времени радиоимпульсов - квазигармоник, составляющих сигнал в процессе накопления;
- на фиг.2.з изображен импульс на выходе накопителя.The invention is illustrated by drawings, where:
- in FIG. 1 shows a structural diagram of a device that implements the proposed method;
- figure 2.a shows a probing signal;
- Fig.2.b shows the total amplitude-frequency characteristic of the electro-acoustic transducers (curve 1) and the amplitude-frequency spectra of radio pulses - quasiharmonics that make up the signal;
- figure 2.c shows a signal after optimal filtering;
- on fig.2g - 2.g shows the relative position in time of the radio pulses - quasiharmonics that make up the signal in the process of accumulation;
- figure 2.z shows the pulse at the output of the drive.
Сплит-способ ультразвукового контроля толщины изделий заключается в том, что в контролируемом изделии зондирующим сигналом, представляющим собой набор квазигармоник, возбуждают ультразвуковые колебания, принимают эхо-сигналы квазигармоник, каждую принятую квазигармонику сигнала оптимально (квазиоптимально) фильтруют, после чего все квазигармоники синфазно суммируют в накопителе, а частоту каждой квазигармоники выбирают в пределах совокупной полосы пропускания излучающего и приемного электроакустических преобразователей. Сочетание оптимальной фильтрации каждой квазигармоники с синфазным накоплением оптимально отфильтрованных квазигармоник позволяет достичь максимально возможной при заданном времени контроля чувствительности, приблизив ее к теоретически возможному пределу. Сплит, от английского "split", что означает "разделенный, расщепленный". Сплит - устоявшийся технический термин, применяемый к обозначению распределенного в пространстве устройства или механизма, а также применяемый к обозначению процесса, разделенного во времени на функционально законченные фазы, направленные на достижение общей цели. The split method of ultrasonic control of the thickness of the products consists in the fact that in the controlled product a probing signal, which is a set of quasiharmonics, excites ultrasonic vibrations, receives echo signals of quasiharmonics, each received quasiharmonics of the signal is filtered optimally (quasi-optimum), after which all quasiharmonics are in phase drive, and the frequency of each quasi-harmonic is selected within the total bandwidth of the emitting and receiving electro-acoustic transducers. The combination of the optimal filtration of each quasiharmonics with the in-phase accumulation of optimally filtered quasiharmonics makes it possible to achieve the maximum sensitivity possible at a given time, bringing it closer to the theoretically possible limit. Split, from English "split", which means "divided, split." Split is an established technical term applied to the designation of a device or mechanism distributed in space, and also applied to the designation of a process divided in time into functionally completed phases aimed at achieving a common goal.
Устройство, реализующее заявляемый способ, состоит из электроакустически последовательно соединенных синхронизатора 1, генератора 2 зондирующих импульсов, усилителя 3 мощности, излучающего электроакустического преобразователя 4, приемного электроакустического преобразователя 5, управляемого полосового (либо оптимального) фильтра 6, накопителя 7, второй вход которого объединен с вторым входом управляемого полосового оптимального фильтра 6 и соединен с вторым выходом синхронизатора и индикатора 8. В качестве индикатора 8 может быть использован электронно-лучевой осциллограф. Цифрой 9 обозначено контролируемое изделие. A device that implements the inventive method consists of electro-acoustically connected
Устройство для осуществления способа (см фиг.1) работает следующим образом. A device for implementing the method (see figure 1) works as follows.
Запускаемый синхронизатором 1 генератор 2 зондирующих импульсов вырабатывает поступающий на вход усилителя мощности 3 зондирующий сигнал длительностью Тк форма которого показана на фиг.2.а, представляющий собой совокупность радиоимпульсов длительностью Тг каждый, вполне определенной частоты Fi, отличной от частоты двух радиоимпульсов. На фиг.2.б показано относительное положение спектров каждой квазигармоники (кривые 1) в пределах совокупной полосы пропускания излучающего и приемного электроакустических преобразователей (кривая 2). Усилитель 3 мощности возбуждает излучающий электроакустический преобразователь 4. Принятые из изделия 9 ультразвуковые эхо-сигналы после обратного электроакустического преобразования приемным преобразователем 5 поступают на вход управляемого оптимального фильтра 6. Работа фильтра 6 организована таким образом, что его частотная характеристика при приеме эхо-сигнала оказывается согласованной с частотной характеристикой принимаемой в данный момент квазигармоники. Форма радиоимпульсов на выходе управляемого оптимального фильтра 6 показана на фиг.2в. Работа накопителя 7, управляемая импульсами синхронизатора 1, циклически возобновляется в моменты времени, отмеченные на фиг.2.а. Взаимное положение во времени некоторых из последовательностей квазигармоник показано на фиг.2.г. - фиг.2.ж. Фазы несущей квазигармоники после оптимальной фильтрации выбираются при излучении таким образом, чтобы синфазное их суммирование происходило в момент максимума огибающей каждой квазигармоники на выходе фильтра. Суммирование квазигармоник реализует процесс гармонического синтеза эхо-сигнала, по виду приближающегося к виду δ-функции (см.фиг2.з). Принимая во внимание, что амплитуда сигнала на выходе оптимального фильтра пропорциональна энергии входного сигнала, в результате описанного выше процесса обработки эхо-сигнала амплитуда сигнала на выходе накопителя оказывается пропорциональной суммарной энергии радиоимпульсов.The
Приведем пример расчета параметров зондирующего сигнала, исходя из заданных параметров электроакустического тракта. Так, в качестве исходных параметров принимаем:
С - скорость ультразвука (2000 м/сек);
L - требуемая глубина контроля (до 100 мм);
Т - максимальное время, отводимое на контроль изделия в одной точке (не более 1 сек);
ΔL - лучевая разрешающая способность (не хуже 1 мм);
Определим необходимую полосу частот:
Из условия однозначности контроля определим потребное количество N гармоник:
При максимально допустимом времени контроля Т = 1 сек длительность Тк квазигармоники составит а полоса амплитудно-частотного спектра каждой квазигармоники всего 200 Гц. Реализация предлагаемого способа позволяет получить выигрыш по чувствительности в сравнении с прототипом что при заданных выше числовых значениях составит величину более 30 дБ.We give an example of calculating the parameters of the sounding signal, based on the given parameters of the electro-acoustic path. So, as initial parameters we accept:
C is the ultrasound speed (2000 m / s);
L is the required control depth (up to 100 mm);
T - the maximum time allotted for product inspection at one point (not more than 1 second);
ΔL - radiation resolution (not worse than 1 mm);
Define the necessary frequency band:
From the condition of uniqueness of control, we determine the required number of N harmonics:
At the maximum permissible control time T = 1 sec, the duration of T to quasi-harmonic is and the band of the amplitude-frequency spectrum of each quasi-harmonic is only 200 Hz. The implementation of the proposed method allows to obtain a gain in sensitivity in comparison with the prototype that at the numerical values set above will be more than 30 dB.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97115511A RU2126538C1 (en) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Split method of ultrasonic inspection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97115511A RU2126538C1 (en) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Split method of ultrasonic inspection |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2126538C1 true RU2126538C1 (en) | 1999-02-20 |
RU97115511A RU97115511A (en) | 1999-04-10 |
Family
ID=20197236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97115511A RU2126538C1 (en) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Split method of ultrasonic inspection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2126538C1 (en) |
-
1997
- 1997-09-12 RU RU97115511A patent/RU2126538C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Неразрушающий контроль ./ в кн.5 "Интроскопия и автоматизация неразрушающего контроля: Практическое пособие/ Под ред.В.В.Сухорукова. - М.: Высшая школа, 1993 г., с. 112 - 113. 2. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4520670A (en) | Method and apparatus for generating short ultrasonic echo pulses | |
US5569854A (en) | Apparatus and method for transmitting and receiving ultrasonic waves having an acoustoelectric, ultrasonic transducer | |
RU2126538C1 (en) | Split method of ultrasonic inspection | |
JP4455685B2 (en) | System for removing a signal of a predetermined frequency from a received signal | |
RU2444009C1 (en) | Method for ultrasonic inspection | |
SU1490620A1 (en) | Device for ultrasonic inspection of quality of concrete | |
RU1798749C (en) | Method of vibration seismic prospecting | |
SU1114946A1 (en) | Device for ultrasonic inspection of materials and articles | |
SU1458804A1 (en) | Ultrasonic inspection apparatus | |
RU2097785C1 (en) | Phase parametric sonar | |
SU1364973A1 (en) | Device for determining density of liquids | |
SU1499221A1 (en) | Apparatus for testing articles by its own frequencies | |
SU1206690A1 (en) | Method of ultrasonic quality inspection of articles | |
SU1201747A1 (en) | Method of measuring ultrasound damping ratio | |
Puckett et al. | A time-reversal mirror in a solid circular waveguide using a single, time-reversal element | |
JPH04346092A (en) | Measuring apparatus of intensity of ultrasonic wave reflection | |
SU1640631A1 (en) | Ultrasonic defect detection method | |
SU632400A1 (en) | Method of exciting elastic waves in electroconductive materials | |
RU2019826C1 (en) | Unit for forming acoustic field with screwed wavefront | |
SU1188641A1 (en) | Method of measuring rate of acoustic wave propagation in dielectrics and apparatus for accomplishment of same | |
RU2204829C1 (en) | Ultrasonic testing device | |
SU1095069A1 (en) | Ultrasonic flaw detector | |
RU2141652C1 (en) | Method for ultrasonic check-up of mean grain size of materials | |
SU478244A1 (en) | Device for contactless excitation and reception of ultrasonic vibrations | |
CN115901965A (en) | Golay coding ultrasonic excitation method based on nonlinear frequency modulation |