SU1363058A1

SU1363058A1 - Устройство дл контрол качества изделий

Info

Publication number: SU1363058A1
Application number: SU864075689A
Authority: SU
Inventors: Виктор Тигранович Гевондян; Константин Ильич Молодцов; Геннадий Александрович Сучков; Михаил Александрович Кочетов; Владимир Михайлович Щавелин
Original assignee: Московский Инженерно-Физический Институт
Priority date: 1986-05-05
Filing date: 1986-05-05
Publication date: 1987-12-30

Abstract

Изобретение относитс к неразрушающему контролю качества изделий и предназначено дл дефектоскопии изделий и образцов материалов с помощью возбуждени в регистрации ультразву- -ковых резонансных колебаний. Целью изобретени вл етс повышение достоверности контрол за счет введени автоматической коррекции значени эталонной частоты в случае, когда сдвиг резонансной частоты издели от дефекта типа трещины компенсируетс сдвигом частоты от сколов либо от колебаний плотности материала издели . Дл этого в устройство введены вторые датчик 14 перемещений, преобразователь 15 перемещение - напр жение, аналоговые умножитель 16 и делитель 17, а также канал измерени массы издели , состо щий из датчика 18 упругой деформации и преобразовател 19 деформаци - напр жение. 1 ил. (Л со о: со о ел ОС

Description

Изобретение относитс к неразрушающему контролю образцов материалов и изделий с помощью возбуждени и регистрации ультразвуковых колебаний и может быть использовано в различных -област х промьшленности дл массового контрол качества изделий из различных керамических, металлокерами- ческих и металлических материалов в форме диска, цилиндра, втулки, много- гранной призмы и т.п. .

Целью изобретени вл етс повышение достоверности контрол за счет- корректировки значений эталонной час- то ты.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство дл контрол качества изделий содержит последовательно электроакустически соединенные генератор I качающейс частоты, возбудитель 2 и приемник 3 колебаний, блок 4 усилителей, амплитудный детектор 5, формирователь 6 строб-импульсов, блок 7 обработки сигнала, блок 8 индикации , вторым входом подключенный к Е.. выходу генератора 1 качающейс часто-

ты, RS-триггер 9 и аналоговый коммутатор }0, выходом подключенньй к входу генератора 1 качающейс частоты, последовательно соединенные первые датчик 11 перемещений и преобразователь 12 перемещение - напр жение, блок 13 модулирующего напр жени , выходом подключенньй к второму входу аналогового коммутатора 10, последовательно соединенные второй датчик 14 перемещений, второй преобразователь 15 перемещение - напр жение, аналоговьй перемножитель 16, вторым входом подключенньй к выходу первого преобразовател 12 перемещение - напр жение , и аналоговьй делитель 17, выходом подключенньй к третьему входу аналогового коммутатора 10, последовательно соединенные датчик 18 упругих деформаций и преобразователь 19 деформаци - напр жение, первым выходом подключенньй к входу Делимое аналогового делител 17, а вторым выходом - к первому входу анало- гового коммутатора 10.

Устройство работает следующим образом .

Контролируемое изделие устанавливают на упругий,- элемент (например, балку), св занньй с датчиком 18 упругих деформаций. В качестве датчика

могут быть использованы тензорезис- торы, включенные по схеме моста, меха- нотропный, электромагнитный датчики и т.д. Величина деформации упругого элемента пропорциональна массе контролируемого издели , измер етс дат- чиком 18, затем преобразуетс в напр жение преобразователем 19. Преобразователь 19 деформаци - напр жение может быть выполнен в виде последовательно соединенных усилител и схемы выборки - хранени , где запоминаетс напр жение, подаваемое с выхода усилител .

Датчик 18 упругой деформации может быть выполнен как упругий элемент в форме кольца из ферромагнитного материала , которое с одной стороны закре г гшено .на массивном жестком основании, а на диаметрально противоположной стороне кольца выполнена плоска лыс- ка, на которую помещаетс контролируемое изделие. При измерении массы

в кольце с помощью дополнительных излучающего и приемного электромагнитных преобразователей и усилител возбуждаютс резонансные автоколебани , сдвиг частоты которых зависит от массы контролируемого издели . Значение резонансной частоты автоколебаний кольца с изделием фиксируетс преобразователем 19, состо щим из двоичного цифрового частотомера, вход

которого соединен с выходом блока усилител -и цифроаналоговым преобразователем , выход которого соединен с входом Делимое блока аналогового делител 17. Сброс частотомера осуществл етс импульсом с RS-триггера 9. После измерени массы изделие за- . крепл ют в зажимном устройстве дл последующего контрол размеров и частоты , осуществл емого следующим образом .

Возбудитель 2 колебаний, на кото- рьй подаетс переменное по частоте напр жение с генератора 1 качающейс частоты, возбуждает через стержневые звукопроводы в контролируемо объекте механические резонансные колебани . Последние преобразуютс приемником . 3 колебаний в электрический сигнал, который поступает на вход блока 4

усилителей, в котором осуществл етс необходимое усиление сигнала и подавление сигналов обусловленных откликами исследуемого образца на гармонические соста,вл ющие переменного напр жени

генератора 1 качающейс частоты. С этой целью он настраиваетс таким образом, чтобы середина полосы пропускани блока 4 усилителей совпадала с текущим значением основной частоты генератора 1 и измен лась синхронно с ней. После усилени сигнал детектируетс амплитудным детектором 5, При совпадении частоты переменного напр жени генератора 1 с резонансной частотой контролируемого объекта амплитуды колебаний последнего резко увеличиваетс и на выходе детектора

5 по вл етс огибающа сигнала в фор- g ложение, при котЬром на параметричес .ме резонансного пика. Далее с выхода амплитудного детектора 5 сигнал подаетс на формирователь 6 строб-импульса , который вырабатывает короткий импульс в момент времени, соответст- „„ вующий переходу частотно-измер ющегос напр жени генератора 1 через максимум резонансного пика контролируемого объекта. С выхода формировател 6 строб-импульса сигнал подаетс на 25 блок 7 обработки сигнала и далее на блок В индикации, на котором осуществл етс индикаци эталонной и резонансной частот.

ки измен емый элемент генератора 1 подаетс пилообразное напр жение с блока 13 модулирующего напр жени , . тем же импульсом выключаетс схема выборки - хранени преобразовател 19 деформаци - напр жение. Затем происходит поиск резонансной частоты контролируемого объекта в выбранном интервале частот. Обнаружение и индиг. каци резонансных частот осуществл етс с помощью формировател 6 строб- импульса, блока 7 обработки сигналов и блока 8 индикации.

Поскольку зарегистрированные частоты резонансных колебаний контролируемого объекта завис т, с одной стороны, от геометрических размеров и массы, а с другой стороны, от наличи в нем трещин, пор, раковин, сколов и т.д. ,то положение этих частот на частотной оси относительно скорректированной эталонной частоты используетс в качестве критери дефектности контролируемого издели f f, а измеренные параметры а, Ь, m и fp служат дл определени плотности (пористости) материала контролируемого издели .

Дл формировани эталонной часто- ты, кроме измерени массы, производитс измерение двух размеров, которое осуществл етс следующим образом.

Подвижный элемент первого датчика 11 перемещений кинематически соединен с подвижным концом Одного из двух звукопроводов, второй из которых вл етс опорным. Выход датчика 11 перемещений соединен с преобразователем 12 перемещение - напр жение. Второй датчик 1А перемещений (расположенный в плоскости, повернутой на 90 по отношению к первому датчику) служит дл измерени другого размера контролируемого издели . С выходов первого 12 и второго 15 преобразователей перемещение - напр жение аналоговое напр жение, пропорциональное (относительно выбранной базы) величине перемещени подвижных элементов датчиков 11 и 14 перемещени при закреплении контролируемого издели , подаетс на входы аналогового перемножител 16 и далее произведение напр жений с

Делитель анало

30

35

40

45

50

Поскольку зарегистрированные частоты резонансных колебаний контролируемого объекта завис т, с одной стороны, от геометрических размеров и массы, а с другой стороны, от наличи в нем трещин, пор, раковин, сколов и т.д. ,то положение этих частот на частотной оси относительно скоррек тированной эталонной частоты используетс в качестве критери дефектности контролируемого издели f f, а измеренные параметры а, Ь, m и fp служат дл определени плотности (пористости) материала контролируемого издели .

Определим зависимости дл коэффициентов коррекции эталонной частоты, В общем случае резонансна частота контролируемого издели простой формы (цилиндр, диск, пластина, пр ма многогранна призма и т.п.) зависит от двух его размеров а b и плотности р , Контроль изделий с помощью предлагаемого устройства осуществл етс по сдвигу- частоты относительно эталона (имеетс в виду середина всех

выхода перемножите- се .. v.H-, -

л подаетс на вход Делитель анало- допусков), который можно опре- гового делител 17, С выхода аналого- Делить по формуле

вого делител 17 напр жение подаетс через аналоговый коммутатор 10 на

63058 4

раметрически измен емый элемент в частотно задающей цепи генератора 1 качающейс частоты. При этом на выходе генератора 1 устанавливаетс значение скорректированной эталонной частоты, соответствующей размерам а и b и массе m контролируемого объекта с физико-механическими характеристиками эталонного издели .

После индикации значени эталонной частоты блоком 8 индикации RS-триггер 9 вырабатывает импульс, переклю-, чающий аналоговый коммутатор 10 в поg ложение, при котЬром на параметричес„ 5

0

5

0

5

0

е .. v.H-, -

f f

ЭТ

uf,

(О

13630586

.где uf ot да+ pub+ у um;Переход к конечным приращени м,

да, U Ь, urn - изменение размеров получим окончательно: и массы контролируемого издели относительно эталона;

f, - резонансна частота эталонного издели ;

йа а - а.

9Т

ЛЬ b - b & m m m

9Г

ЭТ

jT bjT , размеры и масса эталонного издели ;

а, Ь, m - размеры и масса контро- 5 лируемого издели .

Физический смысл коэффициентов, кор- р екциио , |3 , J можно пон ть, анализиру выражение дл значени частот - собственных колебаний изделий

20

f А {b,bj

,

(2)

где А - коэффициент формы рассматриваемого издели ; Е - модуль Юнга; р - плотность материала. Логарифмиру и бер полный дифференциал из (2) , получим

. . 2p зависит только от m

(3)

-rj- (V - объем те

0

5

0

Таким образом,

f Г 1 1л - Т д;; 9а

m.

-1

а а

,:

а + i Jl- (L 2V, V

Эт

Г

ЭА ЭЬ

m

9V

Ь Ь

ЭТ

2V

т

ЭЬ

..

т

30 Р

-9Т

9Е. 9|э

Х fir.(.l О 2V Еэт

9Е

af

p pl

ЭТ

или

35

Об С,

а а

JT

где С,,. - скорость звзтса в материа- 45 ле эталонного издели .

Таким образом, коэффициенты коррекции ot , , у характеризуют сдвиг частоты в зависимости от изме- --нени размеров и массы контролируемоВыража С) через (5) а (5) через 50 го издели , что позвол ет однозначно (6) и подставл полученные выраже- определить причину сдвига частоты в ни в (З). получимпроцессе контрол , а измерение параметров а, Ь, m и f позвол ет дополнительно осуществл ть контроль плот- 13Е Г1 , m,9V, 3V ,П 55 ности изделий. 2§3р V da к Ь)|Jf

1 /ЗА А Эа

а + ) чЭЬ

2ЕЗр

. .1..Г.1 2р L V

9d

9b

J

dn,-.5,(

av ,.{ эь Предлагаемое техническое решение позвол ет повысить достоверность контрол за счет введени автоматической коррекции значени эталонной

7Т

ЭЬ|Ь Ь

ЭТ

9Е

2 f )

у- 2т,/С„ 9р т).

метров а, Ь, m и f позвол ет дополнительно осуществл ть контроль плот- ности изделий.

Предлагаемое техническое решение позвол ет повысить достоверность контрол за счет введени автоматической коррекции значени эталонной

частоты, учитывающей, кроме геометрических размеров, массу контролируе- .мого издели , в случае, когда сдвиг резонансной частоты контролируемого издели от дефекта типа трещин компенсируетс сдвигом частоты от сколов либо от колебани кажущейс плотности материала издели .

Ф о

изобретени

р м у л а

Устройство дл контрол качества изделий , содержащее последовательно электроакустически соединенные генератор

-качающейс частоты, возбудитель и приемник колебаний, блок усилителей, амплитудный детектор, формирователь строб-импульса, блок обработки сигнала , блок индикации, вторым входом, йодключенный к выходу генератора качающейс частоты, RS-триггер и ана- логовьй коммутатор, выходом подклю-; ченный к входу генератора качающейс

частоты, последовательно соединенные

Составитель . Л. ИвановЧПиц Редактор И. Рыбченко Техред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко.

6397/33

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитет СССР

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

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

5

0

первые датчик перемещений и преобразователь перемещение - напр жение, и блок модулирующего напр жени , выходом подключенный к второму входу аналогового коммутатора, отличающеес тем, что, с целью повышени достоверности- контрол , оно снабжено последовательно соединенными вторым датчиком перемещений, вторым преобразователем перемещение - напр жение, аналоговым перемножителем, вторым входом подключенным к выходу первого преобразовател перемещение - напр жение, и ана:логовым делителем, выходом подключенным к третьему входу аналогового коммутатора, последовательно соединенными датчиком упругих деформаций и преобразователем деформаци - напр жение, первым выходом подключенным к входу Делимое аналогового делител , а вторым выходом - к первому входу аналогового коммутатора.

Claims

(Формула изобретениям

Устройство для контроля качества изделий , содержащее последовательно электроакустически соединенные генератор -качающейся частоты, возбудитель иприемник колебаний, блок усилителей, амплитудный детектор, формирователь строб-импульса, блок обработки сигнала, блок индикации, вторым входом подключенный к выходу генератора ка- ₂0 чающейся частоты, RS-триггер и аналоговый коммутатор, выходом подклю-; ченный к входу генератора качающейся чающееся тем, что, с целью повышения достоверности· контроля, оно снабжено последовательно соединенными вторым датчиком перемещений, вторым преобразователем перемещение напряжение, аналоговым перемножителем, вторым входом подключенным к выходу первого преобразователя перемещение напряжение, и аналоговым делителем, выходом подключенным к третьему входу аналогового коммутатора, последовательно соединенными датчиком упругих деформаций и преобразователем деформация - напряжение, первым выходом подключенным к входу ’’Делимое” аналогового делителя, а вторым выходом - к первому входу аналогового частоты, последовательно соединенные коммутатора.