SU1295236A1 - Ультразвуковое устройство дл контрол качества материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  нераэру- шакщих испытаний материалов и может быть использовано дл  ультразвукового контрол  качества материалов. Цель изобретени  - повышение производительности контрол  путем обеспечени  максимальной дальности и йинимальной мертвой зоны контрол  за счет автоматического изменени  формы и дли- . тельности зондирукщего сигнала в зависимости от глубины дефекта. Схема из последовательно соединенных первого счетчика 9, элемента 10 ИЖ, инвертора 15, элемента 16 И, триггера 17 и генератора 1 возбуждающих импульсов, подключенного к преобразователю 2, а также последовательно соединенных второго счетчика 14, элемента 11 И-НЕ, вторые входы которого подключены к выходам первого счетчика 9, элемента 12 И и триггера 13, выход которого св зан с вторым входом генератора 1 возбуждающих импульсов, и цепи из последовательно соединенных акустического приемника 3, усилител  4, врем измерительного блока 5, второй вход которого подключен через блок 8 задержки к синхронизатору 7, счетчикам 9 и 14 и второму входу элемента 16 И, « тактового генератора , св занного с входами элементов 12 и 16 И, осуществл ет формирование возбуждающего поочередного напр жени  в виде нарастающей последовательности импульсов, начина  с одного, до обнаружени  дефекта. 2 ил. (С (Л ю UD сл tsD СО а

Description

Изобретение относитс  к нераэруша- ющим испытани м материалов ультразвуковым методом и может быть использовано дл  контрол  качества и дефектоскопии материалов,

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности контрол .

На фиг.1 представлена блок-схема ультразвукового устройства дл  контрол  качества материалов; на фиг,2 - временные эпюры, по сн ющие работу устройства.

Ультразвуковое устройство дл  контрол  качества материалов содержит генератор 1 возбуждающих импульсов с подключенным к нему излучающим преоб разователем 2, последовательно соединенные приемный преобразователь 3, усилитель 4, врем измерительный блок 5 и индикатор 6, синхронизатор 7 че рез блок 8 задержки подключенный к второму входу врем измерительного

блока 5, Второй выход врем измерительного блока 5 подключен к первому счетчику 9, выходы которого св заны с соответствующими входами элемента ИЛИ 10 и элемента ИЛИ-НЕ И. Элемент ИЛИ 10 св зан с последовательно соединенным элементом И 12, триггером 13 и вторым счетчиком 14, выходы которого подключены к соответствующим входам элемента И-НЕ 11, Элемент ИЛИ 10 св зан также с последовательно соедлненнььми инвертором 15, вторым элементом И 16, триггером 17, подключенным к входу генератора 1 возбуждающих импульсов.

Вторые входы элементов И 12 и 16 подключены к тактовому генератору 18, синхронизатор 7 св зан с вторыми входами первого 9 и второго 14 счетчиков и. третьим входом элемента И 16., Элемент И-НЕ 11 через третий вход пер вого элемента И св зан с вторым входом триггера 17.

.Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии (момент вре- мени t g включени  питани  устройства) первый 9 и второй 14 счетчики, а также оба триггера 13 и 17 имеют на своих выходах напр жени  логического О, Сигналы со счетчиков 9 и 14 по- ступают на элемент И-НЕ 11. Соответственно в момент времени t, на выходах элемента И-НЕ 11 и элемента ИЛИ 10 устанавливаютс  напр жени  логического О, а на выходе инвертора 15 - напр жение 23 логической 1

В момент времени t, на выходе тактового генератора 18 по вл етс  импульс 19 (фиг.2), На выходы элементов И 12 и 16 он пройти не может, так как на двух входах (первом и третьем) первого элемента И 12 и на третьем входе второго элемента И 16 напр жени логического О.

В момент времени t импульс 20 синхронизации (с выхода синхронизатора 7) поступает на третий вход второй схемы И. При этом на всех трех входах этой схемы напр жение логической 1. В результате импульс 21. тактового генератора 18 проходит на выход второго элемента И, т.е. на входе триггера 17 по вл етс  импульс 22, который переключает триггер 17 и на его выходе будет напр жение логической , которое поступает на первый вход генератора 1 возбуждающих импульсов „

Одновременно по заднему фронту импульса 20 синхронизации смен етс  состо ние первого счетчика 9 на единицу . В результате на излучающий преобразователь 2 подаетс  напр жение 23.

На его выходах будет, например, кодова  комбинаци  1000, а на выходе элемента ИЛИ 10 по вл етс  напр жение логической 1, которое поступает на. первый вход первого элемента И 12, а также на вход инвертора 15. С вьпгода инвертора 15 на первый вход второго элемента И поступает, соответственно , напр жение логического О (которое сохран етс  в течение всех последующих кодовых комбинаций на выходе первого счетчика 9).

Таким образом, на выход второго элемента И 16 проходит всего только один импульс 22 генератора 18, когда оба счетчика наход тс  в нулевом (код 0000) состо нии.

После смены состо ни  первого счетчика 9 на первых четырех входах элемента И-НЕ 11 будет кодова  комбинаци  1000, а на четырех вторых входах этой схемы - кодова  комбинаци  0000. Таким образом, на выходе элемента И-НЕ 11 будет напр жение 24 логической 1, которое поступит на третий вход первого элемента И 12. В результате следующий импульс 25 тактового генератора 18 пройдет через

312

первый элемент И 12 и поступит одновременно на вход триггера 13 и второй вход триггера 17. При этом триггеры 13 и 17 переключатс  так, что на выходе первого из них будет напр жение 26 логической 1, а на выходе второго - логического О. В результате напр жение 27 источника питани  тупит на преобразователь 2,

Следующий импульс 28 тактового ге- нератора 18 пройдет через первый элемент И 12 и переключит триггер 13 в исходное состо ние, т.е. на его выходе будет напр жение логического О. Б результате закончитс  формирование двухступенчатого импульса. При подаче первой ступени 23 этого импульса (напр жением и,) на пьезоэлектрический преобразователь 2 последний излучает в контролируемый материал экспоненци- ально затухающие синусоидальные колебани  29. Через врем , равное Т/2 (где Т - период колебаний преобразовател ) , на преобразователь 2 подаетс  втора  ступень 27 (напр жением и ) двухступенчатого импульса с выхода генератора 1 возбуждающих импульсов . При этом пьезоэлектрический преобразователь 2 излучает в контролируемый материал синусоидальные ко- лебани  30, аналогичные колебани м 29, но сдвинутые относительно их на половину периода (Т/2). За счет сдвига фаз при сложении сигналов на приемном преобразователе 3 выделитс  только перва  полуволна 21 излученных колебаний.

Таким образом, благодар  возбуждению преобразовател  2 двухступенча- тым электрическим импульсом в контролируемый материал излучаетс  короткий акустический импульс 31, что и обеспечивает минимальную мертвую зону контрол .

В то же врем  база контрол  коротким .излучаемым импульсом (из-за малой его мощности) незначительна. Если на этой базе имеетс  дефект, то сигнал, отразившись от него, поступит на приемный преобразователь 3, усилитс  усилителем 4, после чего поступит на вход врем измерительного блока 5. В результате врен измерительный блок 5 прекратит отсчет времени, начатый по команде импульса 20 синхронизации, прошедшего предварительно через блок 8 задержки (блок 8 задержки компенсирует задержку сигнала, вносимую элек5

52

5

5

0

0 5

364

тронно-акустическим трактом непосредственно прибора).

Таким образом, индикатор 6 зафиксирует врем  t прохождени  сигнала от излучающего преобразовател  2 до дефекта и от дефекта к приемному преобразователю 3. Врем  t и  вл етс  информативным параметром контрол . Через некоторое врем , необходимое дл  считывани  показаний индикатора 6 с врем измерительного блока 5, подаетс  импульс на первый счетчик 9, который устанавливаетс  в исходное нулевое ., состо ние, и весь процесс поиска дефекта повтор етс . I

Известно, что дл  достижени  максимальной мощности излучени  на пье- зопреобразователь необходимо подать радиоимпульс длительностью Q периодов Т его рабочей частоты fд, где Q - добротность преобразовател . Максимальна  добротность реально используемых в практике контрол  преобразователей обычно не превьш1ает п тнадцати . Возбуждение преобразователей не синусоидальными, а пр моугольными импульсами длительностью Т/2 технически реализуетс  проще, а проигрыш по излучаемой мощности (по сравнению с синусоидальным сигналом) не превышает нескольких процентов.

Если на базе, котора  может быть проконтролирована коротким импульсом , дефекты отсутствуют, то в материал будет излучен сигнал большей мощности, состо щий из двух, следующих с периодом Т, импульсов. Если и при излучении двух импульсов дефект не будет обнаружен, произойдет излучение трех импульсов и т.д. до п тнадцати .

Процесс формировани  возбуждающего сигнала, состо щего из двух, трех и т.д., до п тнадцати импульсов, происходит следующим образом. Одновременно с окончанием формировани  генератором 1 возбуждающего двухступенчатого импульса, по спаду напр жени  26 на выходе триггера 13 второй счетчик 14 сменит свое состо ние на единицу. В результате на выходах первого и второго счетчиков 9 и 14 будет одинакова  кодова  комбинаци  1000, при этом напр жение логического О с элемента 10 поступит на третий вход первого элемента И 12 и дальнейшее прохождение импульсов тактового генератора 18 на выход первого элемента

И 12 прекратитс  до прихода следующего импульса 32 синхронизации.

Импульс 32 синхронизации изменит состо ние первого счетчика 9 на единицу В результате на его выходе будет кодова  комбинаци  0000. Этот же импудьс осуществит сброс второго счетчика 1А в исходное состо ние, которому соответствует кодова  комбинаци  0000, Так какг кодовые комбинации на п-ервых четырех и вторых четырех входах элемента И-НЕ 11 разные, TU на его выходе имеем напр жение 33 логической 1, Это напр жение поступает на третий вход первого элемента схемы И 12, импульс 34 генератора 18 ПРОХОДИ.Т через первый элемент И 12 и переключает триггер 13. В результате на его выходе будет напр жение 35 логической 1, которое поступает на вход генератора 1 возбуждающих импульсов . При этом напр жение 36 (U) источника питани  поступает на нагрузку .

С приходом следующего импульса 37 генератора 18 синхронный триггер 13 возвращаетс  в исходное состо ние. Одновременно спадом импульса 35 С выхода триггера 13 второй счетчик 14 1змен ет свое состо ние на единицу и на его выходе будет кодова  комбинаци  1000. Импульсы 38 и 39 генератора 18, пройд  через первый элемент И 12, снова сформируют на выхдде триггера 13 импульс АО и соответственно импульс 41 на сопротивлении генератора 1 возбуждающих импульсов.

пульса 43-45 (поступающих с периодом Т на излучающий пьезопреобразователь 2), затем четыре и т.д. до п тнадцати .

5 При этом глубина (база) контрол  все врем  последовательно увеличиваетс , благодар  увеличению мощности излучени . Если в материале в пределах контролируемой глубины находитс 

О дефект, то отраженный от него сигнал остановит счет врем измерительного блока 5 и вернет устройство в исходное состо ние,,

Таким образом, предлагаемое уст 5 ройство автоматически обеспечивает максимальную дальность и минимальную мертвую зону контрол , что, в свою очередь, обеспечивает повышение производительности и уменьшает по срав20 нению с известным устройством веро тность пропуска дефектов, лежащих в непосредственной близости от преобразовател  или на большом рассто нии

от него. 25

При контроле .крупноструктурных материалов с большими базами и высоким затуханием ультразвуковых колебаний (например, блоков облицовочно- 30 го камн ) применение предлагаемого устройства позвол ет перейти от теневого (используемого в насто щее врем ) метода контрол  к эхо-методу.

Claims (1)

1. 35 Формула изобретени 

   Ультразвуковое устройство дл  контрол  качества материалов, содержащее генератор возбуждающих импульсов, буждающих импульсов будут сформирова- 40 подключенный к излучающему преобразоТаким образом, генератором 1 возны два импульса 36 и 41, поступающие с периодом Т на излучающий преобразователь 2.

   Спадом импульса 40 с выхода триггера 13 второй счетчик 14 изменит 45 свое состо ние на единицу и на его выходе будет кодова  комбинаци  0100, така  же, как и у первого счетчика 9. Поэтому с выхода элемента И-НЕ 11 на третий вход элемента И 12 поступает 50 напр жение логического О и дальнейшее прохождение импульсов генератора 18 на выход элемента И 12 прекратитс  до следукщего импульса 42 синхронизации .55

   С приходом импульса 42 синхронизации весь процесс повтор етс  и на выходе генератора 1 возбуждающих импульсов будет сформировано три имвателю , последовательно соединенные приемный преобразователь, усилитель, врем измерительный блок и индикатор, синхронизатор, соединенный через блок задержки с вторым входом врем измерительного блока и тактовый генератор , отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности , оно снабжено последовательно соединенными п€;рвым счетчиком, элементом ИЛИ, инвертором, первым элементом И и первым триггером, выход которого подключен к первому входу генератора возбуждающих импульсов, последовательно соединенными вторым счетчиком, элементом И-НЕ, вторые входы которого св заны с выходами первого счетчика, вторым элементом И, второй вход которого подключен к выпульса 43-45 (поступающих с периодом Т на излучающий пьезопреобразователь 2), затем четыре и т.д. до п тнадцати .

   При этом глубина (база) контрол  все врем  последовательно увеличиваетс , благодар  увеличению мощности излучени . Если в материале в пределах контролируемой глубины находитс 

   дефект, то отраженный от него сигнал остановит счет врем измерительного блока 5 и вернет устройство в исходное состо ние,,

   Таким образом, предлагаемое устройство автоматически обеспечивает максимальную дальность и минимальную мертвую зону контрол , что, в свою очередь, обеспечивает повышение производительности и уменьшает по сравнению с известным устройством веро тность пропуска дефектов, лежащих в непосредственной близости от преобразовател  или на большом рассто нии

   от него.

   При контроле .крупноструктурных материалов с большими базами и высоким затуханием ультразвуковых колебаний (например, блоков облицовочно- го камн ) применение предлагаемого устройства позвол ет перейти от теневого (используемого в насто щее врем ) метода контрол  к эхо-методу.

   Формула изобретени 

   вателю, последовательно соединенные приемный преобразователь, усилитель, врем измерительный блок и индикатор, синхронизатор, соединенный через блок задержки с вторым входом врем измерительного блока и тактовый генератор , отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности , оно снабжено последовательно соединенными п€;рвым счетчиком, элементом ИЛИ, инвертором, первым элементом И и первым триггером, выход которого подключен к первому входу генератора возбуждающих импульсов, последовательно соединенными вторым счетчиком, элементом И-НЕ, вторые входы которого св заны с выходами первого счетчика, вторым элементом И, второй вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, и вторым триггером , выход которого св зан с вторым входом генератора возбуждающих импульсов и со счетным входом второго счетчика, выход второго элемента И соединен с вторым входом первого

   h

   Редактор А.Шандор

   Составитель Л.Кондрыкинска 

   Техред В.Кадар Корректор А.Зимокосов

   Заказ 609/47Тираж 777 . Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   1295236

   триггера, выход синхронизатора подключен к второму входу первого элемента И, к счетному входу первого счетчика и входу Сброс второго счетчика, а тактовый генератор св зан с третьими входами элементов И.

   fPu2.2