RU2231783C2 - Ultrasonic flaw detector - Google Patents
Ultrasonic flaw detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231783C2 RU2231783C2 RU2001122289/28A RU2001122289A RU2231783C2 RU 2231783 C2 RU2231783 C2 RU 2231783C2 RU 2001122289/28 A RU2001122289/28 A RU 2001122289/28A RU 2001122289 A RU2001122289 A RU 2001122289A RU 2231783 C2 RU2231783 C2 RU 2231783C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- processor
- amplifier
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области технической диагностики и может использоваться для ультразвукового неразрушающего контроля изделий из электропроводящих материалов при электромагнитно-акустическом (ЭМА) методе возбуждения и приема ультразвуковых колебаний (УЗК).The invention relates to the field of technical diagnostics and can be used for ultrasonic non-destructive testing of products from electrically conductive materials with the electromagnetic-acoustic (EMA) method of excitation and reception of ultrasonic vibrations (ultrasonic testing).
Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий электронный блок и установленные на механизме перемещения искательную лыжу с пьезоэлектрическим преобразователем, бак для контактной жидкости и центрирующее устройство [1, с.240].Known ultrasonic flaw detector containing an electronic unit and mounted on the moving mechanism of the search ski with a piezoelectric transducer, a tank for contact fluid and a centering device [1, p.240].
Недостатком указанного дефектоскопа является низкая надежность и достоверность контроля, что связано с влиянием на результаты контроля качества акустического контакта, с отсутствием средств автоматизации сбора, обработки и регистрации результатов контроля и с низкой точностью слежения за осью или кромкой контролируемого изделия.The disadvantage of this flaw detector is the low reliability and reliability of the control, which is associated with the influence on the quality control results of acoustic contact, the lack of automation of collection, processing and recording of the control results and the low accuracy of tracking the axis or edge of the controlled product.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой дефектоскоп с ЭМА преобразователем [2], содержащим устройство его перемещения по контролируемому изделию, снабженное двумя парами основных и поддерживающих роликов, дополнительным подпружиненным относительно каркаса (рамки) роликом и эластичной замкнутой лентой.The closest in technical essence to the invention is an ultrasonic flaw detector with an EMA transducer [2], containing a device for moving it around a controlled product, equipped with two pairs of main and supporting rollers, an additional roller spring loaded relative to the frame (frame) and an elastic closed tape.
Недостатком известного ЭМА преобразователя является ограниченная толщина контролируемого изделия и низкая эффективность возбуждения ультразвуковых колебаний, поскольку высокочастотная катушка и подмагничивающее устройство расположены по разные стороны изделия, а также большие габариты преобразователя из-за использования в качестве намагничивающего устройства электромагнита и в качестве защитного элемента замкнутой ленты и узла ее перемещения.A disadvantage of the known EMA transducer is the limited thickness of the controlled product and the low efficiency of the excitation of ultrasonic vibrations, since the high-frequency coil and the magnetizing device are located on opposite sides of the product, as well as the large dimensions of the transducer due to the use of an electromagnet as a magnetizing device and as a protective element of a closed tape and node of its movement.
Кроме того, упомянутый ЭМА преобразователь не обеспечивает точного и постоянного слежения за осью или кромкой контролируемого изделия, поскольку обе пары основных роликов при перемещении ЭМА преобразователя по длинномерному изделию не обеспечивают его центровки, а механизм перемещения не дает привязки преобразователя к контролируемому изделию или к ориентирам на местности.In addition, the aforementioned EMA transducer does not provide accurate and constant tracking of the axis or edge of the controlled product, since both pairs of main rollers when moving the EMA transducer along a long product do not provide its alignment, and the movement mechanism does not allow the transducer to snap to the controlled product or to reference points terrain.
Указанные недостатки исключают эффективное использование упомянутых дефектоскопа и ЭМА преобразователя в качестве автономных средств механизированного неразрушающего контроля в полевых условиях (контроль рельсов) и выборочного контроля в условиях машиностроительных и металлургических предприятий.These shortcomings preclude the effective use of the above-mentioned flaw detector and EMA transducer as autonomous means of mechanized non-destructive testing in the field (rail monitoring) and selective control in engineering and metallurgical enterprises.
Целью изобретения является повышение надежности и достоверности контроля, исключение влияния качества акустического контакта и повышение точности слежения за осью или кромкой контролируемого изделия.The aim of the invention is to increase the reliability and reliability of control, eliminating the influence of the quality of acoustic contact and improving the accuracy of tracking the axis or edge of the controlled product.
Сущность изобретения заключается в том, что в ультразвуковом дефектоскопе, содержащем электронный блок, включающий процессор, первый генератор импульсов возбуждения, первый усилитель информативных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), встроенное запоминающее устройство, графический индикатор, клавиатуру управления, выносной пульт коррекции путейской координаты, интерфейс, преобразователь напряжения, аккумулятор, первый электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий передающую и приемную высокочастотные катушки, механизм перемещения, оснащенный двумя парами основных роликов, дополнительным роликом, боковыми упорами с регулируемой базой, устройством очистки, причем к первому выходу процессора подключен вход первого генератора импульсов возбуждения, к выходу первого генератора импульсов возбуждения и входу первого усилителя информативных сигналов подключены соответственно передающая и приемная высокочастотные катушки ЭМА преобразователя, третий выход процессора подключен ко входу интерфейса, выходы выносного пульта коррекции путейской координаты и встроенной клавиатуры управления подключены к первому и второму входам процессора, третий вход процессора соединен двунаправленной связью с встроенным запоминающим устройством, в электронный блок введены логарифмический усилитель, вторые генератор импульсов возбуждения и усилитель информативных сигналов, датчик пути, генератор звуковых эффектов и звуковой индикатор, что основные ролики выполнены в виде колесных пар и размещены на первой и второй платформах, установленных в основании механизма перемещения и имеющих каждая возможность вращения вокруг оси в пределах ±5°, дополнительный ролик прижат ко второй колесной паре основных роликов пружиной и содержит резиновый протектор и встроенный датчик пути, выход которого соединен с четвертым входом процессора, логарифмический усилитель, к первому входу которого подключен выход первого усилителя информативных сигналов, ко второму входу подключен выход второго усилителя информативных сигналов, а выход подключен ко входу АЦП, выход которого подключен к пятому входу процессора, к четвертому и шестому выходам процессора подключен графический индикатор и вход генератора звуковых эффектов, устройство очистки закреплено с помощью подпружиненного рычажного механизма на передней части механизма перемещения с возможностью перевода в нерабочее положение, боковые упоры закреплены с разнесением на максимальной базе на боковой части платформы механизма перемещения, в первый ЭМА преобразователь введены вторые передающая и приемная высокочастотные катушки, подключенные соответственно к выходу и входу вторых генератора импульсов возбуждения и усилителя информативных сигналов, вход второго генератора импульсов возбуждения подключен к пятому выходу процессора, первый ЭМА преобразователь размещен в третьей промежуточной платформе с возможностью регулировки зазора между ним и испытуемым изделием и разворота в пределах ±45°.The essence of the invention lies in the fact that in an ultrasonic flaw detector containing an electronic unit including a processor, a first excitation pulse generator, a first informative signal amplifier, an analog-to-digital converter (ADC), a built-in storage device, a graphic indicator, a control keyboard, a remote control panel coordinates, interface, voltage converter, battery, first electromagnetic-acoustic converter containing transmitting and receiving high-frequency cutoff pulleys, a moving mechanism equipped with two pairs of main rollers, an additional roller, side stops with an adjustable base, a cleaning device, the input of the first excitation pulse generator connected to the first output of the processor, the transmitting signal connected to the output of the first excitation pulse generator and the input of the first information amplifier and receiving high-frequency coils of the EMA converter, the third processor output is connected to the interface input, the outputs of the remote control panel the coordinates and the built-in control keyboard are connected to the first and second inputs of the processor, the third input of the processor is connected by bi-directional communication with the built-in storage device, a logarithmic amplifier, second excitation pulse generator and informative signal amplifier, path sensor, sound effect generator and sound indicator are introduced into the electronic unit, that the main rollers are made in the form of wheelsets and are placed on the first and second platforms installed at the base of the movement mechanism and having giving the possibility of rotation around the axis within ± 5 °, the additional roller is pressed against the second wheel pair of the main rollers by a spring and contains a rubber tread and an integrated path sensor, the output of which is connected to the fourth input of the processor, a logarithmic amplifier, to the first input of which the output of the first information amplifier is connected signals, the output of the second amplifier of informative signals is connected to the second input, and the output is connected to the ADC input, the output of which is connected to the fifth input of the processor, to the fourth and sixth output m the processor is connected to a graphic indicator and the input of the generator of sound effects, the cleaning device is fixed with a spring-loaded lever mechanism on the front of the movement mechanism with the ability to move to the idle position, the side stops are fixed with spacing at the maximum base on the side of the platform of the movement mechanism, into the first EMA converter introduced the second transmitting and receiving high-frequency coils connected respectively to the output and input of the second excitation pulse generator and amplifier of informative signals, the input of the second excitation pulse generator is connected to the fifth output of the processor, the first EMA converter is located in the third intermediate platform with the ability to adjust the gap between it and the test product and a turn within ± 45 °.
В другом исполнении ультразвукового дефектоскопа с целью повышения безопасности его эксплуатации путем предупреждения оператора-дефектоскописта об опасном приближении железнодорожного состава, дефектоскоп может быть снабжен пятой высокочастотной катушкой, предназначенной для приема высокочастотных акустических сигналов, возникающих при движении железнодорожного состава, расположенной в первом ЭМА преобразователе и соединенной с усилителем шумов железнодорожного состава, выход которого подключен к процессору, а к выходу последнего - генератор звуковых эффектов (например, сигнала локомотива), соединенный со звуковым индикатором.In another version of the ultrasonic flaw detector, in order to increase the safety of its operation by warning the flaw operator of a dangerous approach of the train, the flaw detector can be equipped with a fifth high-frequency coil designed to receive high-frequency acoustic signals arising from the movement of the train located in the first EMA transducer and connected with a noise amplifier of the train, the output of which is connected to the processor, and to the output of the last it is a sound effect generator (for example, a locomotive signal) connected to a sound indicator.
Еще в одном варианте исполнения дефектоскопа на механизме перемещения размещен встроенный микрофон, предназначенный для приема низкочастотных акустических сигналов, возникающих при движении железнодорожного состава, и соединенный с низкочастотным усилителем шумов железнодорожного состава, выход которого подключен к процессору, а к выходу последнего - генератор звуковых эффектов (например, сигнала локомотива), соединенный с головными телефонами оператора.In another embodiment of the flaw detector, a built-in microphone is placed on the moving mechanism, designed to receive low-frequency acoustic signals arising from the movement of the train, and connected to a low-frequency noise amplifier of the train, the output of which is connected to the processor, and to the output of the latter is a sound effect generator ( e.g. locomotive signal) connected to the head phones of the operator.
В варианте по п.4 формулы изобретения в ультразвуковой дефектоскоп, содержащий электронный блок, включающий процессор, первый генератор импульсов возбуждения, первый усилитель информативных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), встроенное запоминающее устройство, графический индикатор, клавиатуру управления, выносной пульт коррекции путейской координаты, интерфейс, преобразователь напряжения, аккумулятор, первый электромагнитно-акустический преобразователь, содержащий передающую и приемную высокочастотные катушки, механизм перемещения, оснащенный двумя парами основных роликов, дополнительным роликом, боковыми упорами с регулируемой базой, устройством очистки, причем к первому выходу процессора подключен вход первого генератора импульсов возбуждения, к выходу первого генератора импульсов возбуждения и входу первого усилителя информативных сигналов подключены соответственно передающая и приемная высокочастотные катушки ЭМА преобразователя, третий выход процессора подключен ко входу интерфейса, выходы выносного пульта коррекции путейской координаты и встроенной клавиатуры управления подключены к первому и второму входам процессора, третий вход процессора соединен двунаправленной связью с встроенным запоминающим устройством, в электронный блок введены логарифмический усилитель, вторые генератор импульсов возбуждения и усилитель информативных сигналов, датчик пути, генератор звуковых эффектов и звуковой индикатор, что основные ролики выполнены в виде колесных пар и размещены на первой и второй платформах, установленных в основании механизма перемещения и имеющих каждая возможность вращения вокруг оси в пределах ±5°, дополнительный ролик прижат ко второй колесной паре основных роликов пружиной и содержит резиновый протектор и встроенный датчик пути, выход которого соединен с четвертым входом процессора, логарифмический усилитель, к первому входу которого подключен выход первого усилителя информативных сигналов, ко второму входу подключен выход второго усилителя информативных сигналов, а выход подключен ко входу АЦП, выход которого подключен к пятому входу процессора, к четвертому и шестому выходам процессора подключен графический индикатор и вход генератора звуковых эффектов, устройство очистки закреплено с помощью подпружиненного рычажного механизма на передней части механизма перемещения с возможностью перевода в нерабочее положение, боковые упоры закреплены с разнесением на максимальной базе на боковой части платформы механизма перемещения, может быть введен второй ЭМА преобразователь, содержащий две передающие и одну приемную высокочастотные катушки, в первый ЭМА преобразователь введена третья высокочастотная приемная катушка, первые передающая и приемная высокочастотные катушки первого ЭМА преобразователя соединены с первым генератором импульсов возбуждения и первым усилителем информативных сигналов, одна из третьих высокочастотных катушек подключена к введенному третьему генератору импульсов возбуждения, а другая - к третьему усилителю информативных сигналов, второй ЭМА преобразователь размещен на второй промежуточной платформе с возможностью регулировки зазора между ним и испытуемым изделием и разворота в пределах ±45°, пятый выход процессора подключен ко входу третьего генератора импульсов возбуждения, выход третьего усилителя информативных сигналов подключен к третьему входу логарифмического усилителя.In the embodiment according to claim 4, an ultrasonic flaw detector comprising an electronic unit including a processor, a first excitation pulse generator, a first informative signal amplifier, an analog-to-digital converter (ADC), an internal storage device, a graphic indicator, a control keyboard, and a remote control panel Putsky coordinates, interface, voltage converter, battery, first electromagnetic-acoustic converter containing transmitting and receiving high-frequency coils, fur the lowering movement, equipped with two pairs of main rollers, an additional roller, side stops with an adjustable base, a cleaning device, and the input of the first excitation pulse generator is connected to the first output of the processor, respectively, the transmitting and receiving are connected to the output of the first excitation pulse generator and the input of the first informative signal amplifier high-frequency coils of the EMA converter, the third output of the processor is connected to the input of the interface, the outputs of the remote control panel for correction of the path coordinate The dates and the built-in control keyboard are connected to the first and second inputs of the processor, the third input of the processor is connected by bi-directional communication with the built-in storage device, the logarithmic amplifier, the second excitation pulse generator and the informative signal amplifier, the path sensor, the sound effect generator and the sound indicator are introduced into the electronic unit, that the main rollers are made in the form of wheelsets and are placed on the first and second platforms installed at the base of the movement mechanism and having each The rotation speed around the axis is within ± 5 °, the additional roller is pressed against the second wheel pair of the main rollers by a spring and contains a rubber tread and an integrated path sensor, the output of which is connected to the fourth input of the processor, a logarithmic amplifier, to the first input of which the output of the first information amplifier is connected , the output of the second amplifier of informative signals is connected to the second input, and the output is connected to the ADC input, the output of which is connected to the fifth input of the processor, to the fourth and sixth outputs of the process a graphic indicator and sound effect generator input are connected, the cleaning device is fixed with a spring-loaded lever mechanism on the front of the movement mechanism with the possibility of inoperative operation, the side stops are fixed with separation at the maximum base on the side of the platform of the movement mechanism, a second EMA can be introduced a converter containing two transmitting and one receiving high-frequency coil, a third high-frequency receiving coil is introduced into the first EMA converter The first transmitting and receiving high-frequency coils of the first EMA converter are connected to the first excitation pulse generator and the first informative signal amplifier, one of the third high-frequency coils is connected to the introduced third excitation pulse generator, and the other to the third informative signal amplifier, the second EMA converter is located on the second intermediate platform with the ability to adjust the gap between it and the test product and a turn within ± 45 °, the fifth output of the processor It is connected to the input of the third excitation pulse generator, the output of the third amplifier of informative signals is connected to the third input of the logarithmic amplifier.
В другом исполнении (п.5 формулы изобретения) с целью повышения безопасности его эксплуатации путем предупреждения оператора-дефектоскописта об опасном приближении железнодорожного состава, этот дефектоскоп может быть снабжен четвертой высокочастотной катушкой, предназначенной для приема высокочастотных акустических сигналов, возникающих при движении железнодорожного состава, расположенной в одном из ЭМА преобразователей и соединенной с усилителем шумов железнодорожного состава, выход которого подключен к процессору, а к выходу последнего - генератор звуковых эффектов (например, сигнала локомотива), соединенный со звуковым индикатором.In another embodiment (claim 5 of the claims) in order to increase the safety of its operation by warning the flaw detector operator about the dangerous approach of the train, this flaw detector can be equipped with a fourth high-frequency coil, designed to receive high-frequency acoustic signals arising from the movement of the train located in one of the EMA converters and connected to the noise amplifier of the train, the output of which is connected to the processor, and to the output Latter - a generator of sound effects (e.g., locomotive signal) associated with a sound indicator.
Еще в одном варианте (п.6 формулы изобретения) исполнения дефектоскопа на механизме перемещения размещен встроенный микрофон, предназначенный для приема низкочастотных акустических сигналов, возникающих при движении железнодорожного состава, и соединенный с низкочастотным усилителем шумов железнодорожного состава, выход которого подключен к процессору, а к выходу последнего - генератор звуковых эффектов (например, сигнала локомотива), соединенный с головными телефонами оператора.In another embodiment (claim 6 of the invention) of the flaw detector, a built-in microphone is placed on the movement mechanism for receiving low-frequency acoustic signals arising from the movement of the train, and connected to a low-frequency noise amplifier of the train, the output of which is connected to the processor, and the output of the latter is a sound effect generator (for example, a locomotive signal) connected to the head phones of the operator.
На фиг.1, 2 изображен общий вид, на фиг.5 - функциональная схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг.6, 7 - функциональные схемы вариантов исполнения дефектоскопа. На фиг.3, 4 изображен общий вид, на фиг.8 - функциональная схема варианта выполнения ультразвукового дефектоскопа по п.4 формулы изобретения; на фиг.9, 10 - функциональные схемы вариантов исполнения дефектоскопа по пп.5, 6 формулы. На фиг.2, 4 электронный блок условно снят.Figure 1, 2 shows a General view, figure 5 is a functional diagram of an ultrasonic flaw detector; 6, 7 are functional diagrams of flaw detector embodiments. Figure 3, 4 shows a General view, figure 8 is a functional diagram of an embodiment of an ultrasonic flaw detector according to claim 4; Fig.9, 10 are functional diagrams of embodiments of a flaw detector according to claims 5, 6 of the formula. In figure 2, 4, the electronic unit is conditionally removed.
Ультразвуковой дефектоскоп (фиг.1, 2, 5), устанавливаемый на контролируемое изделие 1, например рельс, содержит электронный блок 2, первый ЭМА преобразователь 3, механизм перемещения 4 с двумя колесными парами основных роликов 5, 6 и 7, 8, дополнительным роликом 9, двумя боковыми упорами 10, 11, устройством очистки поверхности контролируемого изделия 12 и рукояткой 13 с пультом управления 14. Обе колесные пары закреплены на промежуточных платформах 15, 16, установленных в основании механизма перемещения 4 и имеющих возможность вращения вокруг оси в пределах ±5°, дополнительный ролик 9 прижат ко второй паре роликов 7, 8 пружиной 17 и содержит резиновый протектор 18 и встроенный датчик пути 19, соединенный с входом процессора электронного блока 2, а первый ЭМА преобразователь 3 размещен в третьей промежуточной платформе 20.An ultrasonic flaw detector (Figs. 1, 2, 5) installed on a controlled product 1, for example, a rail, contains an
Ультразвуковой дефектоскоп по второму варианту (фиг.2, 8) содержит второй ЭМА преобразователь 21, при этом в каждом из ЭМЛ преобразователей размещены по три высокочастотные катушки, электронный блок содержит вторые генератор импульсов возбуждения и усилитель информативных сигналов, а второй ЭМА преобразователь 21 размещен на второй промежуточной платформе 22.The ultrasonic flaw detector according to the second embodiment (FIGS. 2, 8) contains a
Другое исполнение ультразвукового дефектоскопа по второму варианту (фиг.9) отличается тем, что он содержит четвертую высокочастотную катушку и усилитель шумов железнодорожного состава.Another embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the second embodiment (Fig. 9) is characterized in that it contains a fourth high-frequency coil and a noise amplifier of the train.
Еще одно исполнение (фиг.10) отличается от предыдущего тем, что вместо высокочастотной катушки используется микрофон, а вместо высокочастотного усилителя - низкочастотный усилитель.Another embodiment (Fig. 10) differs from the previous one in that instead of a high-frequency coil, a microphone is used, and instead of a high-frequency amplifier, a low-frequency amplifier.
Ультразвуковой дефектоскоп по первому варианту (фиг.1, фиг.10) работает следующим образом.Ultrasonic flaw detector according to the first embodiment (figure 1, figure 10) works as follows.
На контролируемое изделие 1, например рельс, устанавливают механизм перемещения 4, включают электронный блок 2 и оператор с помощью ручки 13 перемещает дефектоскоп вдоль контролируемого изделия.On the controlled product 1, for example, a rail, a movement mechanism 4 is installed, the
Процессор электронного блока вырабатывает импульсы, управляющие первым и вторым генераторами импульсов возбуждения, к которым подключены передающие высокочастотные катушки. В результате взаимодействия подмагничивающего и высокочастотного электромагнитного полей в поверхностном слое контролируемого изделия поочередно возбуждаются сдвиговые горизонтально-поляризованные (SH) волны и сдвиговые наклонно распространяющиеся волны с вертикальной (SV) поляризацией (возможен вариант одновременного возбуждения сдвиговых с вертикальной поляризацией волн и поверхностно-продольных или головных волн - ГВ). Импульсы этих волн распространяются по нормали к поверхности ввода УЗК (SH-волна) или под углом 40-45° (SV-волна), импульсы головных волн распространяются под углом 60-80° и, отразившись от дефектов, подошвы или конструкционных отверстий рельса, принимаются приемными высокочастотными катушками. После усиления в усилителях информативных сигналов импульсы поступают на логарифмический усилитель, аналогово-цифровой преобразователь и на вход процессора. После соответствующей обработки информация о характере отраженных эхо-сигналов и донных сигналов передается на встроенное запоминающее устройство, графический и звуковой индикаторы, причем в зависимости от типа обнаруженного дефекта процессор дает команду на генератор звуковых эффектов для подачи соответствующего сигнала. В зависимости от степени дефектности рельсов и варианта использования дефектоскопа графический индикатор может работать как в режиме непрерывного отображения результатов контроля, так и в режиме включения при обнаружении дефекта и оценки дефектограмм в режиме А и В-развертки, что позволяет наблюдать на экране индикатора амплитуды эхо-сигналов (А-развертка) или характерные картины распределения сигналов, превысивших пороговый уровень, в координатах: время задержки - путь (В-развертка). Наличие логарифмического усилителя обеспечивает передачу информативных сигналов на процессор без искажения в широком динамическом диапазоне, что позволяет реализовать амплитудный признак при контроле как зеркально-теневым, так и эхо-методом и идентификацию дефектов.The processor of the electronic unit generates pulses that control the first and second excitation pulse generators, to which the transmitting high-frequency coils are connected. As a result of the interaction of the magnetizing and high-frequency electromagnetic fields in the surface layer of the controlled product, shear horizontally polarized (SH) waves and shear oblique propagating waves with vertical (SV) polarization are alternately excited (a variant of simultaneous excitation of shear with vertical polarization waves and surface-longitudinal or head waves waves - GV). The pulses of these waves propagate along the normal to the surface of the input ultrasonic scan (SH-wave) or at an angle of 40-45 ° (SV-wave), the pulses of the head waves propagate at an angle of 60-80 ° and, reflecting on defects, the sole or structural holes of the rail, Receive high frequency coils. After amplification in the amplifiers of informative signals, the pulses are fed to a logarithmic amplifier, an analog-to-digital converter, and to the input of the processor. After appropriate processing, information about the nature of the reflected echo signals and the bottom signals is transmitted to the built-in storage device, graphic and sound indicators, and depending on the type of defect detected, the processor gives a command to the sound effect generator to supply the corresponding signal. Depending on the degree of defectiveness of the rails and the use of the flaw detector, the graphical indicator can operate both in the continuous display mode of the inspection results and in the on mode when a defect is detected and defectograms are evaluated in A and B-scan mode, which allows you to observe the echo amplitude on the indicator screen signals (A-scan) or characteristic patterns of the distribution of signals that exceed the threshold level, in coordinates: delay time - path (B-scan). The presence of a logarithmic amplifier ensures the transmission of informative signals to the processor without distortion in a wide dynamic range, which allows the amplitude feature to be implemented when monitoring using the mirror-shadow and echo methods and identification of defects.
В процессе контроля, например, рельсов основные ролики 5, 6 и 7, 8 обеспечивают постоянство зазора между рабочей поверхностью ЭМА преобразователя и поверхностью катания головки рельса, а боковые упоры 10, 11 - соосность ЭМА преобразователя и контролируемого изделия, в частности рельса, что существенно при прозвучивании шейки и подошвы рельса. При контроле центральной части листов или плит боковые упоры легко демонтируются. Для исключения "увода" механизма перемещения 4 относительно оси или кромки контролируемого изделия 1 при регулировке ролики 5, 6 и 7, 8 колесных пар попарно разворачиваются в промежуточных платформах 15, 16, установленных в основании механизма перемещения 4, вокруг оси в пределах ±5° в зависимости от направления движения. В связи с тем, что ЭМА преобразователь за счет силы магнитного поля прижимает механизм перемещения 4 к контролируемому изделию с усилием ~20-25 кг, последний занимает устойчивое положение при движении со скоростью до 4-5 км/ч. При выходе механизма перемещения 4 на кромки контролируемого изделия 1 или на стык рельсового пути наличие сдвоенных роликов 5, 6 и 7, 8 обеспечивает беспрепятственное перемещение ЭМА преобразователя и сохранение параметров контроля по всей длине контролируемого изделия, включая концы рельсов. Для того чтобы проконтролировать изделие на наличие опасных дефектов известной ориентации, например трещин на боковых гранях рельса, кромках толстого листа или плиты, возможна установка ЭМА преобразователя под некоторым углом к кромке изделия, что обеспечивается разворотом ЭМА преобразователя вокруг оси в пределах ±45°.In the process of monitoring, for example, rails, the main rollers 5, 6 and 7, 8 ensure a constant gap between the working surface of the EMA converter and the rolling surface of the rail head, and the side stops 10, 11 - the alignment of the EMA converter and the controlled product, in particular the rail, which is essential when sounding the neck and sole of the rail. When monitoring the central part of sheets or plates, the side stops are easily dismantled. To eliminate the "pull" of the movement mechanism 4 relative to the axis or edge of the controlled product 1 during adjustment, the rollers 5, 6 and 7, 8 of the wheel pairs are deployed in pairs in the
Для повышения точности определения координат дефектов и достоверности контроля управление электронным блоком дефектоскопа осуществляется от встроенного датчика пути 19. Надежность работы системы управления от датчика пути повышается за счет приведения в движение дополнительного ролика 9 двумя основными роликами 7, 8 и прижатия его с помощью пружины 17. Одновременно, для повышения точности привязки координат обнаруживаемых дефектов к ориентирам на местности, например километровым столбам железнодорожного пути, с помощью пульта управления 14, который может размещаться как на ручке дефектоскопа, так и на узле крепления электронного блока, в электронный блок вводится служебная информация, обеспечивающая привязку дефектных участков к объекту контроля. Использование в составе электронного блока процессора, встроенного запоминающего устройства и графического дисплея повышает информативность и объективность контроля, обеспечивает автоматизацию сбора, обработки и регистрации результатов контроля, повышение помехозащищенности и достоверности контроля, точности определения координат дефектных участков и хранение параметров настройки, запись и возможность последующего анализа результатов контроля путем передачи через интерфейс RS 232 информации, записанной во встроенное запоминающее устройство.To improve the accuracy of determining the coordinates of defects and the reliability of control, the control of the electronic unit of the flaw detector is carried out from the built-in
Программное обеспечение обеспечивает работу дефектоскопа в режимах обнаружения и регистрации дефектов по всему сечению рельса, исключая перья подошвы, оперативный просмотр информации в режиме развертки типа А и В и поддержку сервисной программы.The software provides the flaw detector in defect detection and registration modes over the entire cross section of the rail, excluding sole feathers, quick viewing of information in scan mode type A and B, and support for the service program.
Качество работы дефектоскопа повышается благодаря использованию для удаления загрязнений с поверхности контролируемого изделия устройства очистки 12, которое в случае отсутствия загрязнений может быть легко и быстро демонтировано.The quality of the flaw detector is improved due to the use of a
Ультразвуковой дефектоскоп по второму варианту (фиг.2, 8) работает следующим образом.Ultrasonic flaw detector according to the second embodiment (figure 2, 8) works as follows.
На контролируемое изделие 1, например рельс, устанавливают механизм перемещения 4, включают электронный блок 2 и оператор с помощью ручки 13 перемещает дефектоскоп вдоль контролируемого изделия.On the controlled product 1, for example, a rail, a movement mechanism 4 is installed, the
Процессор электронного блока вырабатывает импульсы, управляющие первым, вторым и третьим генераторами импульсов возбуждения, к которым подключены соответствующие передающие высокочастотные катушки. В результате взаимодействия подмагничивающего и высокочастотного электромагнитного полей в поверхностном слое контролируемого изделия поочередно возбуждаются сдвиговые горизонтально-поляризованные (SH) волны, сдвиговые наклонно распространяющиеся волны с вертикальной (SV) поляризацией и рэлеевские низкочастотные волны. Импульсы этих волн распространяются по нормали к поверхности ввода УЗК (SH-волна), под углом 40-45° (SV-волна), импульсы рэлеевских волн распространяются под углом 90° и, отразившись от дефектов, подошвы или конструкционных отверстий рельса, принимаются приемными высокочастотными катушками. После усиления импульсы поступают на логарифмический усилитель, аналогово-цифровой преобразователь и на вход процессора. После соответствующей обработки информация о характере отраженных эхо-сигналов и донных сигналов передается на встроенное запоминающее устройство, графический и звуковой индикаторы. В отличие от первого варианта ультразвуковой дефектоскоп по второму варианту позволяет проводить измерение времени распространения УЗК на известной базе между первым и вторым ЭМА преобразователем. При этом дефектоскоп с использованием третьей передающей катушки обеспечивает возбуждение, а с помощью третьей приемной катушки - прием сигналов релеевской или головной волн, что позволяет измерять скорости распространения указанных типов волн. Это расширяет функциональные возможности дефектоскопа, так как позволяет определять напряжения в рельсах и своевременно предупреждать выбросы рельсовых плетей при резких температурных перепадах.The processor of the electronic unit generates pulses that control the first, second and third excitation pulse generators, to which the corresponding transmitting high-frequency coils are connected. As a result of the interaction of the magnetizing and high-frequency electromagnetic fields in the surface layer of the controlled product, shear horizontally polarized (SH) waves, shear oblique propagating waves with vertical (SV) polarization and Rayleigh low-frequency waves are alternately excited. The pulses of these waves propagate along the normal to the ultrasonic inspection surface (SH-wave), at an angle of 40-45 ° (SV-wave), the pulses of Rayleigh waves propagate at an angle of 90 ° and, reflected from defects, the sole or structural holes of the rail, are received high frequency coils. After amplification, the pulses are fed to a logarithmic amplifier, an analog-to-digital converter, and to the input of the processor. After appropriate processing, information about the nature of the reflected echo signals and the bottom signals is transmitted to the built-in storage device, graphic and sound indicators. Unlike the first variant, the ultrasonic flaw detector according to the second variant allows measuring the propagation time of ultrasonic testing on a known basis between the first and second EMA transducers. At the same time, a flaw detector using a third transmitting coil provides excitation, and using a third receiving coil, it receives signals from Rayleigh or head waves, which makes it possible to measure the propagation velocities of these types of waves. This extends the functionality of the flaw detector, as it allows you to determine the voltage in the rails and timely prevent the emission of rail lashes during sharp temperature extremes.
Наличие двух ЭМА преобразователей позволяет по разному ориентировать направления прозвучивания и, например при контроле рельсов, более надежно обнаруживать произвольно ориентированные дефекты и дефекты, возникающие как вдоль оси, так и у боковых граней рельса.The presence of two EMA converters makes it possible to orient the sounding directions in different ways and, for example, when monitoring rails, it is more reliable to detect arbitrarily oriented defects and defects that arise both along the axis and at the side faces of the rail.
С целью повышения безопасности работы обслуживающего персонала, ультразвуковой дефектоскоп по третьему варианту работает аналогично двум первым вариантам. В отличие от этих вариантов при приближении железнодорожного состава дополнительная (четвертая) приемная высокочастотная катушка, устанавливаемая в один из преобразователей, принимает акусто-эмиссионные сигналы, возникающие в результате взаимодействия состава с рельсами, усилитель шумов железнодорожного состава усиливает указанные сигналы и передает их в процессор, который после их обработки по заданной программе и определения расстояния до состава с использованием генератора звуковых эффектов вырабатывает и подает на звуковой индикатор сигнал опасности в виде, например, звукового сигнала локомотива.In order to increase the safety of staff, the ultrasonic flaw detector according to the third option works similarly to the first two options. In contrast to these options, when the train is approaching, an additional (fourth) receiving high-frequency coil, installed in one of the converters, receives acoustic emission signals resulting from the interaction of the train with the rails, the noise train amplifier amplifies these signals and transfers them to the processor, which, after processing them according to a given program and determining the distance to the composition using the sound effects generator, generates and provides sound information ikator danger signal in the form of, for example, an audio signal of the locomotive.
В еще одном варианте исполнения дефектоскоп работает следующим образом.In another embodiment, the flaw detector operates as follows.
Вместо высокочастотной катушки используется встроенный микрофон, который при приближении железнодорожного состава, принимает низкочастотные акустические сигналы, которые после усиления низкочастотным усилителем подаются на процессор, а с его выхода на генератор звуковых эффектов (например, сигнала локомотива), соединенный с головными телефонами оператора. Благодаря регулировке чувствительности и выбору оптимального частотного диапазона системы предупреждения устанавливают режим работы, который обеспечивает своевременную подачу сигнала предупреждения об опасном приближении железнодорожного состава.Instead of a high-frequency coil, a built-in microphone is used, which, when the train is approaching, receives low-frequency acoustic signals, which, after amplification by a low-frequency amplifier, are fed to the processor, and from its output to the sound effects generator (for example, a locomotive signal), connected to the head phones of the operator. By adjusting the sensitivity and choosing the optimal frequency range of the warning system, an operating mode is established that provides a timely warning signal about the dangerous approach of the train.
Заявленный ультразвуковой дефектоскоп “Ласточка” может быть реализован с использованием типовых функциональных узлов, стандартных электронных устройств и изготавливаемых в соответствии с разработанной документацией электромагнитно-акустических преобразователей, механических узлов и деталей и найдет широкое применение на железнодорожном транспорте и в металлургической и машиностроительной отраслях промышленности.The claimed ultrasonic flaw detector “Swallow” can be implemented using standard functional units, standard electronic devices and manufactured in accordance with the developed documentation of electromagnetic-acoustic transducers, mechanical units and parts, and will be widely used in railway transport and in metallurgical and machine-building industries.
ИсточникиSources
1. Неразрушающий контроль рельсов при их эксплуатации и ремонте/ А.К. Гурвич, Б.П. Довнар, В.Б. Козлов, Г.А. Круг, Л.И. Кузьмина, А.Н. Матвеев. Под ред. А.К. Гурвича. - М.: Транспорт, 1983, - 318 С.1. Non-destructive testing of rails during their operation and repair / A.K. Gurvich, B.P. Dovnar, V.B. Kozlov, G.A. Circle, L.I. Kuzmina, A.N. Matveev. Ed. A.K. Gurvich. - M .: Transport, 1983, - 318 S.
2. Авт. свид. СССР №1293632 А2, кл. (51) 4 G 01 N 29/04.2. Auth. testimonial. USSR No. 1293632 A2, cl. (51) 4 G 01 N 29/04.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001122289/28A RU2231783C2 (en) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | Ultrasonic flaw detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001122289/28A RU2231783C2 (en) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | Ultrasonic flaw detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001122289A RU2001122289A (en) | 2003-07-10 |
| RU2231783C2 true RU2231783C2 (en) | 2004-06-27 |
Family
ID=32845335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001122289/28A RU2231783C2 (en) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | Ultrasonic flaw detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2231783C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2489291C1 (en) * | 2012-02-01 | 2013-08-10 | Сергей Иванович Ивашов | Method of optical determination of tack irregularities and defects |
| US10067096B2 (en) | 2016-02-26 | 2018-09-04 | Dakont Advanced Technologies, Inc. | Apparatus, system and method for automated nondestructive inspection of metal structures |
-
2001
- 2001-08-09 RU RU2001122289/28A patent/RU2231783C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2489291C1 (en) * | 2012-02-01 | 2013-08-10 | Сергей Иванович Ивашов | Method of optical determination of tack irregularities and defects |
| US10067096B2 (en) | 2016-02-26 | 2018-09-04 | Dakont Advanced Technologies, Inc. | Apparatus, system and method for automated nondestructive inspection of metal structures |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6945114B2 (en) | Laser-air, hybrid, ultrasonic testing of railroad tracks | |
| EP2277037B1 (en) | Method of and an apparatus for in situ ultrasonic rail inspection of a railroad rail | |
| US9950715B2 (en) | Air-coupled ultrasonic inspection of rails | |
| US20060201253A1 (en) | System for non-contact interrogation of railroad axles using laser-based ultrasonic inspection | |
| US9217728B2 (en) | Device for inspecting a moving metal strip | |
| US10422773B2 (en) | Mobile ultrasonic rail inspection system and method | |
| GB2383413A (en) | Detecting rail defects using acoustic surface waves | |
| Santa-aho et al. | Automated ultrasound-based inspection of rails | |
| RU2231783C2 (en) | Ultrasonic flaw detector | |
| KR101608424B1 (en) | test device for efficient maintenance of railway vehicle | |
| Cheng et al. | Assessment of ultrasonic NDT methods for high speed rail inspection | |
| JP2009058238A (en) | Method and device for defect inspection | |
| JP6408145B2 (en) | Ultrasonic flaw detection method with differential compensation of interfering factors | |
| JP2001305111A (en) | Ultrasonic rail flaw detector | |
| RU94715U1 (en) | DEVICE FOR ULTRASONIC CONTROL OF MECHANICAL PROPERTIES OF WHEEL-WHEELED WHEELS | |
| Wang et al. | Investigation and study for rail internal-flaw inspection technique | |
| RU2262689C1 (en) | Method and device for testing rolled stock | |
| RU50953U1 (en) | INSTALLATION FOR NON-CONTACT NON-DESTRUCTIVE CONTROL OF MOBILE WHEELS IN MOTION (OPTIONS) | |
| RU2739344C1 (en) | Method of diagnosing solid-rolled wheel on train stroke | |
| Wooh et al. | Real-time processing of continuous Doppler signals for high-speed monitoring of rail tracks | |
| RU46586U1 (en) | ELECTROMAGNETIC ACOUSTIC DEFECTOSCOPE | |
| RU2360240C2 (en) | Method for ultrasonic control of rail transport wheels and device for its realisation | |
| Datta | Topics on In-motion Non-contact Ultrasonic Structural Monitoringof Railroad Tracks | |
| Datta et al. | Improved Non-Contact Ultrasonic High-Speed Structural Condition Monitoring of Rails Using a Controlled Acoustic Source and Random Wheel Generated Excitations | |
| Hackenberger et al. | An initial feasibility study to develop a wayside cracked railroad wheel detector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |