RU2402014C1 - Device for collisional flaw detection of materials - Google Patents
Device for collisional flaw detection of materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2402014C1 RU2402014C1 RU2009121941/28A RU2009121941A RU2402014C1 RU 2402014 C1 RU2402014 C1 RU 2402014C1 RU 2009121941/28 A RU2009121941/28 A RU 2009121941/28A RU 2009121941 A RU2009121941 A RU 2009121941A RU 2402014 C1 RU2402014 C1 RU 2402014C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- computer device
- outlet
- amplifier
- analog
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Устройство относится к области дефектоскопии, в частности к устройствам неразрушающего контроля различных материалов, и может быть использовано для дефектоскопии как самих материалов, так и изделий из них (металлические трубы и конструкции, листовой материал и т.д.).The device relates to the field of flaw detection, in particular to devices for non-destructive testing of various materials, and can be used for flaw detection of both the materials themselves and their products (metal pipes and structures, sheet material, etc.).
Известно средство для дефектоскопии, в котором реализуется метод свободных колебаний, содержащее ударник-вибратор, возбуждаемый электромагнитом, приемник с пьезоэлементом и усилитель с индикатором (Ланге Ю.В., Устинов Е.Г. Низкочастотный акустический дефектоскоп АД - 60С, Дефектоскопия, 1989, №1, с.12-15).A means for defectoscopy is known, which implements the method of free oscillations, containing a shock vibrator excited by an electromagnet, a receiver with a piezoelectric element and an amplifier with an indicator (Lange Yu.V., Ustinov E.G. Low-frequency acoustic defectoscope AD-60C, Defectoscopy, 1989, No. 1, pp. 12-15).
Недостатками данного устройства являются относительно низкая чувствительность, а также значительный уровень шума, возникающего при работе устройства, неудобство работы при ручном сканировании.The disadvantages of this device are the relatively low sensitivity, as well as a significant level of noise arising from the operation of the device, the inconvenience of working with manual scanning.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для ударной дефектоскопии, содержащее корпус, размещенный в нем ударник и электронный блок с усилителем и индикатором (Патент РФ №2167419 по кл. G01N 29/04 от 12.29.1998 г.).The closest technical solution for the totality of essential features is a device for impact testing, containing a housing, a drummer located in it and an electronic unit with an amplifier and indicator (RF Patent No. 2164419 according to class G01N 29/04 dated 12.29.1998).
Недостатком данного устройства является относительно низкая чувствительность, обусловленная тем, что чувствительность зависит от плотности и надежности контакта между ударником и поверхностью исследуемого изделия. Кроме того, устройство содержит приводной элемент для обеспечения ударных воздействий на испытуемый материал с определенной частотой, что усложняет конструкцию самого устройства.The disadvantage of this device is the relatively low sensitivity, due to the fact that the sensitivity depends on the density and reliability of the contact between the striker and the surface of the test product. In addition, the device contains a drive element to provide impact on the test material with a certain frequency, which complicates the design of the device.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении чувствительности устройства, упрощении конструкции, обеспечении возможности контролировать не только слоистые материалы и снижении веса и габаритов.The problem to which the claimed invention is directed, is to increase the sensitivity of the device, simplify the design, provide the ability to control not only layered materials and reduce weight and dimensions.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для ударной дефектоскопии, содержащем цилиндрический корпус с расположенным в нем ударником, электронный блок с усилителем и индикатор, ударник выполнен в виде стержня, свободно охватываемого пружиной растяжения, один конец которой жестко закреплен в верхней части стержня, а другой - на стенке корпуса, при этом в нижней части корпуса соосно со стержнем свободно расположен съемный подпружиненный боек, контактируемый с нижней торцевой поверхностью стержня, в верхней части корпуса расположена втулка с возможностью регулировки и фиксации ее относительно корпуса, в нижней части втулки закреплены ручки для фиксации стержня во взведенном положении, в верхней части стержня также закреплены ручки, причем в верхней части втулки выполнены продольные пазы для свободного перемещения ручек при взводе пружины растяжения, на верхней поверхности стержня жестко закреплен датчик измерения силы удара, электронный блок снабжен компьютерным устройством, генератором эталонного сигнала, аналого-цифровым преобразователем и чувствительными датчиками, при этом входы усилителя соединены с чувствительными датчиками и датчиком измерения силы удара, выход усилителя соединен с аналого-цифровым преобразователем, а компьютерное устройство снабжено программным блоком, входы которого соединены соответственно с чувствительными датчиками, датчиком измерения силы удара, а выход программного блока соединен с генератором эталонного сигнала, выход которого соединен со входом компаратора компьютерного устройства, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход компаратора соединен со входом анализатора сигнала компьютерного устройства, при этом выход анализатора сигнала соединен с индикатором компьютерного устройства.The problem is solved due to the fact that in the device for impact inspection, containing a cylindrical body with a drummer located in it, an electronic unit with an amplifier and an indicator, a drummer is made in the form of a rod freely covered by a tension spring, one end of which is rigidly fixed in the upper part of the rod and the other on the wall of the housing, while in the lower part of the housing coaxially with the rod is freely removable spring-loaded striker in contact with the lower end surface of the rod in the upper part of the housing the sleeve is located with the ability to adjust and fix it relative to the body, handles are fixed in the lower part of the sleeve for fixing the rod in the cocked position, handles are also fixed in the upper part of the shaft, and longitudinal grooves are made in the upper part of the sleeve for free movement of the handles when the tension spring is cocked, a shock force measuring sensor is rigidly fixed to the upper surface of the rod; the electronic unit is equipped with a computer device, a reference signal generator, an analog-to-digital converter, and sensing sensors, while the amplifier inputs are connected to sensitive sensors and a shock force measurement sensor, the amplifier output is connected to an analog-to-digital converter, and the computer device is equipped with a software unit whose inputs are connected to sensitive sensors, a shock force measurement sensor, and the output of the program block connected to a reference signal generator, the output of which is connected to the input of the comparator of the computer device, the second input of which is connected to the output of the analog-to-digital eobrazovatelya, and the comparator output is connected to the input of the signal analyzer computer device, wherein the signal analyzer is connected to the indicator output of the computer device.
На фиг.1 представлен общий вид ударника устройства для ударной дефектоскопии материалов.Figure 1 presents a General view of the striker device for impact testing of materials.
На фиг.2 представлена схема электронного блока устройства для ударной дефектоскопии.Figure 2 presents a diagram of the electronic unit of the device for impact inspection.
На фиг.3 представлены осциллограммы электрических сигналов датчиков, устанавливаемых на контролируемом изделии.Figure 3 presents the waveforms of the electrical signals of the sensors installed on the controlled product.
Устройство для ударной дефектоскопии содержит цилиндрический корпус 1, в котором размещен ударник в виде стержня 2, охватываемого пружиной растяжения 3, один конец которой жестко закреплен в верхней части стержня, а другой - на стенке корпуса при помощи винтов 4 и 5. В нижней части корпуса соосно со стержнем расположен съемный подпружиненный боек 6, контактируемый с нижней торцевой поверхностью стержня 2. В верхней части корпуса расположена втулка 7 с возможностью регулировки и фиксации по высоте относительно корпуса. Это достигается тем, что втулка на стержне крепится разъемно при помощи резьбового соединения, а фиксация положения втулки осуществляется при помощи гайки 8.The device for impact defectoscopy comprises a
В нижней части втулки закреплены ручки 9 для фиксации стержня во взведенном положении, а в верхней части стержня также закреплены ручки 10, причем в верхней части втулки выполнены продольные пазы 11 для свободного перемещения ручек при взводе пружины растяжения и пазы 12 для фиксации стержня. Нижняя часть корпуса снабжена фланцем 13, устанавливаемым на испытуемый материал через упругий (резиновый) элемент 14. На верхней торцевой поверхности стержня жестко закреплен датчик 15 для измерения силы удара бойка 6 о поверхность испытуемого изделия.Handles 9 are fixed in the lower part of the sleeve for fixing the rod in the cocked position, and handles 10 are also fixed in the upper part of the shaft, and longitudinal grooves 11 are made in the upper part of the sleeve for free movement of the handles when the tension spring is cocked and grooves 12 for fixing the rod. The lower part of the body is equipped with a flange 13 mounted on the test material through an elastic (rubber) element 14. On the upper end surface of the rod, a
Электронный блок содержит компьютерное устройство 16, генератор эталонного сигнала 17, усилитель 18, аналого-цифровой преобразователь 19 и чувствительные датчики 20 и 21. Компьютерное устройство содержит компаратор 22, анализатор сигнала 23, программный блок 24 и индикатор 25. Входы усилителя соединены с чувствительными датчиками 20 и 21 и с датчиком измерения силы удара 15. Выход усилителя соединен с аналого-цифровым преобразователем, а выход программного блока соединен с входом генератора эталонного сигнала, выход которого соединен с входом компаратора, другой вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, причем выход компаратора соединен со входом анализатора сигнала, а выход его с индикатором.The electronic unit contains a
Предложенное устройство для ударной дефектоскопии использует локальный метод свободных колебаний, основанный на ударном возбуждении в контролируемом объекте свободно затухающих упругих колебаний и анализе их спектра. Признаком дефекта служит изменение спектра по сравнению со спектром в бездефектных зонах материала или изделия.The proposed device for impact defectoscopy uses the local method of free vibrations, based on the impact excitation in a controlled object of freely damped elastic vibrations and the analysis of their spectrum. A sign of a defect is a change in the spectrum compared with the spectrum in the defect-free zones of the material or product.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Перед началом работы фланец 13 устанавливается на плоскость или поверхность испытуемого материала или изделия. Установка осуществляется таким образом, чтобы боек 6 находился над зоной, по которой будет осуществлен удар ударником устройства. Для взведения пружины 3 ручку 10 поднимают вверх по пазам 11, осуществляя растяжение пружины 3 и подъем стержня на определенную величину h, обуславливаемую требуемым значением силы удара по поверхности материала. После этого поворотом ручки 10 на 90° осуществляется фиксация стержня 2 во взведенном состоянии в пазах 12. Освобождение стержня 2 осуществляется поворотом ручки в противоположную сторону и выводом ее из пазов 12 до момента касания упоров ручки в пазах 11. Запасенная во время растяжения пружины 3 энергия передается на стержень 2 и через его нижнюю поверхность - на боек 6, который ударяет по поверхности исследуемого материала.Before starting work, the flange 13 is mounted on the plane or surface of the test material or product. The installation is carried out in such a way that the firing pin 6 is located above the zone, on which the striker of the device will strike. To cock the spring 3, the handle 10 is lifted up along the grooves 11, stretching the spring 3 and lifting the rod by a certain value h, determined by the required value of the impact force on the surface of the material. After this, turning the handle 10 by 90 °, the rod 2 is fixed in the cocked state in the grooves 12. The rod 2 is released by turning the handle in the opposite direction and withdrawing it from the grooves 12 until the handle stops touch the grooves 11. Energy stored during the spring 3 stretching transmitted to the rod 2 and through its lower surface - to the hammer 6, which strikes the surface of the investigated material.
В начальный момент касания бойка с поверхностью материала в результате ударного нагружения образуются волны, которые распространяются по длине исследуемого образца. Временная зависимость амплитуды таких волн и их амплитудно-частотная характеристика зависит от силы удара бойка, упругих свойств его материала, свойств исследуемого материала и нарушения его структуры (наличие дефектов).At the initial moment of contact of the striker with the surface of the material as a result of shock loading, waves are generated that propagate along the length of the test sample. The time dependence of the amplitude of such waves and their amplitude-frequency characteristic depends on the impact force of the striker, the elastic properties of its material, the properties of the material under study, and the violation of its structure (defects).
Для исключения возможности повторных ударов бойка 6 по испытуемому изделию боек подпружинен и находится на расстоянии «N» от ударяемой поверхности. Указанное расстояние выбирается либо при помощи гайки, закрепленной в нижней части корпуса, либо толщиной упругой прокладки.To exclude the possibility of repeated strikes of the striker 6 on the test product, the striker is spring loaded and is located at a distance of "N" from the striking surface. The indicated distance is selected either with the help of a nut fixed in the lower part of the housing, or with the thickness of the elastic gasket.
Возможные повторные удары между торцами стержня и бойка передают через амортизирующий слой 14 незначительные колебания, которые не вносят существенного влияния на характеристики исследуемых динамических процессов.Possible repeated impacts between the ends of the rod and the striker transmit minor vibrations through the shock-absorbing layer 14, which do not significantly affect the characteristics of the dynamic processes under study.
Датчик 15, установленный на верхней части стержня 2, позволяет определять максимальное ускорение (силу), развиваемое на бойке в момент удара по изделию.The
При помощи датчика 21, установленного рядом с зоной удара, регистрируются начальные сигналы на испытуемом изделии (кривая 1 на фиг.3). С датчика 20, установленного на контролируемом расстоянии, снимаются сигналы, показанные на фиг.3 (кривая 2). По горизонтальной оси показано время в миллисекундах, по вертикальной оси - ускорения датчика-пьезоакселерометра. При помощи различных типов бойков, отличающихся материалом и формой, можно формировать различные характеристики ударных волн и колебаний в испытуемом изделии.Using the
Полученные с датчиков сигналы передаются на усилитель 18, блок 19 и блок 22, в котором происходит сравнение с эталонным сигналом, подаваемым от генератора эталонных сигналов 17 с дальнейшей передачей в анализатор сигнала 23. Указанные действия выполняются при помощи программного блока 24 и окончательный сигнал поступает на индикатор 25 компьютерного устройства 16.The signals received from the sensors are transmitted to the
По полученным осциллограммам можно определить время распространения волны до места дефекта и ее скорость, а следовательно, и место нахождения дефекта.According to the obtained oscillograms, it is possible to determine the wave propagation time to the defect site and its velocity, and, consequently, the location of the defect.
Предложенное устройство компактно, не сложно в эксплуатации и не является громоздким. Использование одиночных ударов повышает чувствительность за счет исключения, по отношению к известным, дополнительных средств для анализа сложного спектра сигналов, включающих колебания под действием ударных волн в материале и колебаний самого ударника.The proposed device is compact, not difficult to operate and is not bulky. The use of single strokes increases the sensitivity by eliminating, in relation to the known, additional tools for analyzing a complex spectrum of signals, including vibrations under the influence of shock waves in the material and vibrations of the striker itself.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009121941/28A RU2402014C1 (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Device for collisional flaw detection of materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009121941/28A RU2402014C1 (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Device for collisional flaw detection of materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2402014C1 true RU2402014C1 (en) | 2010-10-20 |
Family
ID=44024000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009121941/28A RU2402014C1 (en) | 2009-06-08 | 2009-06-08 | Device for collisional flaw detection of materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2402014C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2578249C1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-03-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Device for determination of impact resistance of material |
RU184335U1 (en) * | 2018-07-04 | 2018-10-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | PROBE FOR INSPECTION OF EXTENDED CONSTRUCTION STRUCTURES |
-
2009
- 2009-06-08 RU RU2009121941/28A patent/RU2402014C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2578249C1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-03-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Device for determination of impact resistance of material |
RU184335U1 (en) * | 2018-07-04 | 2018-10-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | PROBE FOR INSPECTION OF EXTENDED CONSTRUCTION STRUCTURES |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2020233359A1 (en) | Non-linear lamb wave mixing method for measuring distribution of stress in thin metal plate | |
Kim et al. | Air-coupled detection of nonlinear Rayleigh surface waves in concrete—Application to microcracking detection | |
US5078013A (en) | Ultrasonic measuring apparatus using a high-damping probe | |
US6655213B1 (en) | Method for examining a solidified and/or hardening material using ultrasound, receptacle and ultrasound sensor for carrying out the method | |
US10648952B2 (en) | Method and apparatus for non-destructive measurement of modulus of elasticity and/or the compressive strength of masonry samples | |
RU2402014C1 (en) | Device for collisional flaw detection of materials | |
US8006539B2 (en) | Actuation system | |
JPH0511895B2 (en) | ||
JP5274767B2 (en) | Alkali aggregate reaction judgment method | |
RU2345344C1 (en) | Method of control and diagnostics of pipeline state and device for its realisation | |
WO2009100064A2 (en) | Actuation system | |
JP4646012B2 (en) | Nondestructive inspection equipment for concrete structures | |
Ohtsu et al. | Development of non-contact SIBIE procedure for identifying ungrouted tendon duct | |
RU2791836C1 (en) | Device for concrete strength measurement | |
JP6861969B2 (en) | Elastic wave transmission / reception probe, measuring device and measuring method using this | |
Kim et al. | Nondestructive detection and characterization of carbonation in concrete | |
JP4391875B2 (en) | Inspection method for buried pipes | |
RU2688877C1 (en) | Method of determining strength characteristics of polymer composite materials | |
RU2797126C1 (en) | Device for concrete strength measurement | |
RU2805106C1 (en) | Device for concrete strength measurement | |
JP2011133318A (en) | Inspection device, and inspection method using the same | |
RU184335U1 (en) | PROBE FOR INSPECTION OF EXTENDED CONSTRUCTION STRUCTURES | |
RU2455636C1 (en) | Method for vibroacoustic inspection of articles and apparatus for realising said method | |
US20240241084A1 (en) | Method for ndt testing a specimen | |
Jeong et al. | Measurements of nonlinear harmonic waves at cracked interfaces |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140609 |