RU2126538C1 - Split method of ultrasonic inspection - Google Patents

Split method of ultrasonic inspection Download PDF

Info

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
Application number
RU97115511A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97115511A (en
Inventor
И.В. Соколов
Е.И. Соколов
Original Assignee
Соколов Игорь Вячеславович
Соколов Евгений Игоревич
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 Соколов Игорь Вячеславович, Соколов Евгений Игоревич filed Critical Соколов Игорь Вячеславович
Priority to RU97115511A priority Critical patent/RU2126538C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2126538C1 publication Critical patent/RU2126538C1/en
Publication of RU97115511A publication Critical patent/RU97115511A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: nondestructive testing by ultrasonic methods. SUBSTANCE: invention can be used in various branches of mechanical engineering to test materials and articles, predominantly large-sized and with great damping of sound. Method consists in excitation of ultrasonic vibrations in article by train of radio pulse quasi-harmonics, in reception of echoes, in optimal filtering and collection of them in storage circuit. Parameters of inspected article are found by result of collection of pulses. Carrier frequency of each radio pulse is selected different from carrier frequencies of other radio pulses within limits of joint bandwidth of emitting and receiving electroacoustic converters. EFFECT: enhanced sensitivity of ultrasonic inspection. 2 dwg

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, N 2, 1982, p.67-74.] Ultrasonic inspection of products, which consists in the fact that in the controlled product excite complex-modulated probe signal, receive echoes reflected from the product -signals, convert them into a sequence of electrical complex-modulated pulses, each of the pulses is optimally filtered, and the parameters of the controlled product are determined by the result of optimal filtering.

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 synchronizer 1, generator 2 of probe pulses, power amplifier 3, emitting electro-acoustic transducer 4, receiving electro-acoustic transducer 5, controlled band-pass (or optimal) filter 6, drive 7, the second input of which is combined with the second input of the controlled band-pass optimal filter 6 and is connected to the second output of the synchronizer and indicator 8. As indicator 8 can be used Call of the cathode-ray oscilloscope. The number 9 indicates the controlled product.

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

Figure 00000002
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 probe 2 generator 2 started by the synchronizer 1 generates a probe signal of duration T to the input of the power amplifier 3 whose shape is shown in Fig.2.a, which is a set of radio pulses of duration T g each, of a well-defined frequency F i , different from the frequency of two radio pulses. Figure 2b shows the relative position of the spectra of each quasi-harmonic (curves 1) within the total passband of the emitting and receiving electro-acoustic transducers (curve 2). The power amplifier 3 excites the emitting electro-acoustic transducer 4. The ultrasonic echo signals received from the product 9 after the reverse electro-acoustic conversion by the receiving transducer 5 are fed to the input of a controlled optimal filter 6. The filter 6 is organized in such a way that its frequency response when receiving an echo signal is consistent with the frequency response of the quasiharmonics currently being received. The shape of the radio pulses at the output of the controlled optimal filter 6 is shown in FIG. The operation of the drive 7, controlled by the pulses of the synchronizer 1, cyclically resumes at the time points marked
Figure 00000002
Fig.2.a. The relative position in time of some of the sequences of quasiharmonics is shown in Fig. - Fig.2.zh. The phases of the carrier quasiharmonics after optimal filtering are selected during emission in such a way that their in-phase summation occurs at the instant of maximum envelope of each quasiharmonic at the filter output. Summing quasiharmonics implements the process of harmonic synthesis of an echo signal, which is similar in appearance to the form of a δ-function (see Fig. 2.z). Taking into account that the amplitude of the signal at the output of the optimal filter is proportional to the energy of the input signal, as a result of the processing of the echo signal described above, the amplitude of the signal at the output of the storage ring is proportional to the total energy of the radio pulses.

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:

Figure 00000003

Из условия однозначности контроля определим потребное количество N гармоник:
Figure 00000004

При максимально допустимом времени контроля Т = 1 сек длительность Тк квазигармоники составит
Figure 00000005
а полоса амплитудно-частотного спектра каждой квазигармоники всего 200 Гц. Реализация предлагаемого способа позволяет получить выигрыш по чувствительности в сравнении с прототипом
Figure 00000006
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:
Figure 00000003

From the condition of uniqueness of control, we determine the required number of N harmonics:
Figure 00000004

At the maximum permissible control time T = 1 sec, the duration of T to quasi-harmonic is
Figure 00000005
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
Figure 00000006
that at the numerical values set above will be more than 30 dB.

Claims (1)

Сплит-способ ультразвукового контроля, заключающийся в том, что в изделии зондирующим сигналом возбуждают ультразвуковые колебания, принимают эхо-сигналы и накапливают их в накопителе, а по результату накопления определяют параметры контролируемого изделия, отличающийся тем, что эхо-сигналы перед накоплением оптимально (квазиоптимально) фильтруют, а в качестве зондирующего сигнала используют набор последовательно излучаемых радиоимпульсов - квазигармоник, причем несущая частота каждого радиоимпульса выбирается отличной от несущей частоты других радиоимпульсов в пределах совокупной полосы пропускания излучающего и приемного электроакустических преобразователей. The split method of ultrasonic control, which consists in the fact that ultrasonic vibrations are excited by a probing signal in the product, receive echo signals and accumulate them in the drive, and the parameters of the controlled product are determined by the result of accumulation, characterized in that the echo signals are optimal before accumulation (quasi-optimal ) are filtered, and a set of sequentially emitted radio pulses — quasiharmonics — is used as the probe signal, and the carrier frequency of each radio pulse is selected different from the carrier pilots at other radio pulses within the total bandwidth of the emitting and receiving electroacoustic transducers.
RU97115511A 1997-09-12 1997-09-12 Split method of ultrasonic inspection RU2126538C1 (en)

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)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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