SU1411658A1 - Ультразвуковой дефектоскоп - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ультразвуковым неразрушающим испытани м и может быть использовано дл  обнаружени  и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества материалов и изделий. Цель изобретени  - повышение достоверности контрол  за счет проверки работоспособности дефектоскопа в целом и поддержани  стабильными путем автоматической корректировки параметров основных его узлов. В дефектоскопе осуш,ествл етс  поочередное сравнение параметров основных узлов дефектоскопа с соответствуюш.ими значени ми , выдаваемыми имитатором. Проверка работоспособности и параметров узлов дефектоскопа может осуществл тьс  по команде оператора или автоматически в промежутках между рабочими циклами дефектоскопа . 1 3. п. ф-лы, 1 ил. Ф (Л

Description

О5

сл

00

Изобретение относитс  к ультразвуковым неразрушающим испытани м и может быть использовано дл  обнаружени  и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества материалов и изделий.

Цель изобретени  - повышение достоверности контрол  за счет проверки работоспособности дефектоскопа в целом и поддержани  стабильными путем автоматической корректировки параметров основных его узлов.

На чертеже представлена блок-схема ультразвукового дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединенные генератор 1 ультразвуковых колебаний (УЗК) и пьезо- преобразователь 2, усилитель 3, регистратор 4 и глубиномер 5, последовательно соединенные синхронизатор 6, первый фор.ми- рователь 7 задержки, формирователь 8 зоны контрол  и селектор 9, второй вход которого подключен к выходу усилител  3, а выход - к входам регистратора 4 и глубиномера 5, генератор 10 тактовых и.мпульсов, первый 1 1 и второй 12 счетчики, аналого-цифровой преобразователь 13, блок 14 сравнени  и индикатор 15, последовательно соединенные второй формирователь 16 задержки, имитатор 17 и смеситель 18, второй вход которого подключен к пьезопреобразователю 2, а выход - к первому входу усилител  3, аналоговый мультиплексор 19, первый вход которого подключен к выходу усилител  3, второй вход - к выходу селектора 9, выход - к входу аналого-цифрового преобразовател  (АЦП) 13, выход последнего подключен к первому входу блока 14 сравнени , первый блок 20 пам ти, выходом соединенный с вторым входом блока 14 сравнени , мультиплексор 21, первым входом соединенный с выходом первого счетчика 11, вторым входом - с выходом второго счетчика 12, третьим входом - с выходом глубиномера 5, выходом - с первым входом блока 14 сравнени , второй блок 22 пам ти, задатчик 23 кода, выходом подключенный к адресному входу второго блока 22 пам ти, выход синхронизатора 1 подключен к входам синхронизации второго формировател  16 задержки, задатчик 23 кода и второго блока 22 пам ти, выход второго формировател  16 задержки соединен с первым входом генератора 1 ультразвуковых колебаний, выход генератора 10 тактовых импульсов подключен к первым входам первого 11 и второго 12 счетчиков, выход формировател  8 зоны контрол  подключен к второму входу первого счетчика 11, выход первого формировател  задержки подключен к второму входу вто-рого счетчика 12, выход блока 14 сравнени  подключен к индикатору 15, выход второго блока 22 пам ти соединен с адресными входами второго формировател  16задержки, имитатора 17, генератора 1 УЗК,

аналогового мультиплексора 19, мультиплексора 21 и первого блока 20 пам ти.

Кроме того, дефектоскоп дополнительно содержит демультиплексор 24, инфор.мационный вход которого соединен с выходом блока 14 сравнени , адресный вход - с выходом второго блока 22 пам ти, первый выход - с вторы.м входом генератора 1 УЗК, второй выход - с вторым входом усилител  3, третий выход - с вторым входом

формировател  8 зоны контрол , четвертый выход - с вторым входом первого формировател  7 задержки.

Задатчик 23 кода может быть выполнен в виде консоли терминала, и режимы работы

5 дефектоскопа включаютс  в этом случае при нажатии на ту или иную кнопку консоли, задава  те.м самым вручную начальный адрес нужного режима. Задатчик 23 кода может содержать таймер (не показан) и режи- .1Ы работы переключаютс  в этом случае

0 периодически по сигналу таймера. И наконец , задатчик 23 кода может содержать датчик сканирующего устройства (не показан ), при этом режи.м диагностики включаетс  в промежутках между проходами ска5 нировани  или, например, в промежутках между поступлени ми на контроль (в скоростном автоматизированном контроле) труб, листов, рельсов и т. п. Второй 22 и первый 20 блоки пам ти могут быть выполнены в виде программируемой логической матрицы

0 или оперативного запоминающего устройства , программу в которое можно периодически записывать и мен ть.

Дефектоскоп работает следуюп 1им образом .

Перед началом ультразвукового контрол 

5 в  чейки первого блока 20 пам ти записываютс  номинальные значени  кодов с определенной дискретностью (точностью), соответствующие значени м выходных сигналов диагностируемых узлов при их номинальной работе: усилител , селектора и т. д. Эти ве личины определ ютс  при настройке дефектоскопа дл  работы с определенным видом объекта контрол .

Эти значени  занос тс  в первый блок пам ти с допусками, соответствующими двум

5 возможным вариантам: если действительные величины сигналов не превышают их, то возможна автоматическа  корректировка, если же действительные величины сигналов превышают их, то корректировка невозможна и необходим ремонт соответствующего

0 узла дефектоскопа.

В режиме УЗ контрол  изделий задатчик 23 кода задает на втором (адресном) входе второго блока 22 пам ти начальный адрес записанной в блоке 22 программы этого рабочего режима. Дефектоскоп рабо5 тает в двух режимах: в рабочем режиме контрол  и в режиме диагностировани  состо ни  дефектоскопа, которые включаютс  периодически. Второй блок 22 пам ти выставл ет на адресной шине код, который определ ет: а - включение того или иного блока, подключенного к этой шине; б - прохождение сигналов с входов на выход каждого из этих блоков; в - адреса  чеек пам ти первого блока 20 пам ти. Причем эти данные могут содержатьс  в одном выходном слове второго блока 22 пам ти (несколько разр дов слова отвечают за то или иное включение) или в нескольких словах, переключаемых сигналами генератора 10 тактовых импульсов, работающего с частотой, примерно на два пор дка большей частоты синхронизатора 6 синхронно его сигналам. В этом рабочем режиме дефектоскопа сигналы синхронизатора б запускают с задержкой , выставленной первым формирователем 7 задержки, формирователь 8 зоны контрол , строб с которого поступает на селектор 9. Генератор 1 УЗК без задержки или с задержкой относительно синхроимпульсов, установленной кодом на адресном входе второго формировател  16 задержки, возбуждает пьезопреобразователем 2 ультразвуковые колебани  в контролируемом изделии. Мощность сигналов с генератора УЗК устанавливаетс  кодом на .адресной шине. Затем принимают сигналы о дефекте, преобразуют их в электрические, пропускают через смеситель 18, усиливают усилителем 3, селектируют селектором 9 и определ ют регистратором 4 амплитуду и другие параметры сигнала о дефекте, а глубиномером 5 - глубину залегани  дефекта.

В режиме диагностировани  состо ни  дефектоскопа происходит сброс счетчиков 11 и 12 и АЦП 13, а синхроимпульс с синхронизатора 6, задержанный вторым формирователем 16 задержки на величину, заданную кодом с второго блока 22 пам ти на его адресном входе, запускает имитатор 17, амплитуда сигнала которого задаетс  также кодом на его адресном входе. Сигнал с имитатора 17 проходит через смеситель 18, т. е. смеситель работает как пропускатель сигналов или с генератора 1 ультразвуковых колебаний или с имитатора 17, усиливаетс  усилителем 3 и через селектор 9 в стробе зоны контрол  поступает на регистратор 4 и глубиномер 5. На другой вход селектора 9 подаетс  строб с формировател  8 зоны контрол , задержанный относительно синхроимпульса формирователем 7 задержки. После первого импуЛьса синхронизаци в режиме диагностировани  кодом на адресной шине открываетс  аналоговый мультиплексор 19 на прохождение сигнала с усилител  3 на АЦП 13, где он преобразовываетс  в цифровую форму. Этот сигнал поступает на первый вход блока 14 сравнени , а на второй его вход подаетс  с первого блока 20 пам ти предварительно занесенное в его  чейки значение амплитуды сигнала, соответствующее нормально работающему усилителю 3.

0

Адрес  чеек первого блока 20 пам ти также выставл етс  на адресной шине. На индикатор 15 с выхода блока 14 сравнени  с необходимой точностью подаетс  разность

5 заданной и измеренной величин и выставл етс  сигнализаци  о соответствии усилител  требовани м работоспособности. Если эта разность превышает требовани ,.то усилитель 3 неисправен и дальнейша  работа

Q с дефектоскопом невозможна без его ремонта и настройки усилител  до -получени  требуемых параметров. Если эта разность не превыщает требовани , то можно произвести коррекцию усилени , подав сигнал с блока 14 сравнени  через демультиплексор 24

5 на второй, управл ющий вход усилител  3, (например, на его аттенюатор). Выбор необходимого выхода демультиплесора 24, на который передаетс  сигнал с его входа, устанавливаетс  с второго блока 22 пам ти кодом на адресной шине.

Таким образом, измен   от синхроимпуль са к синхроимпульсу величину сигнала с имитатора 17 и вторым формирователем 16 задержки его задержку относительно синхроимпульса , можно проверить работоспособ5 ность усилител  3 (его коэффициент усилени , линейность) вместе с временной регулировкой чувствительности во всем диапазоне его работы.

При следующем импульсе синхронизации

0 можно проверить проведенную корректировку . При каждом синхроимпульсе происходит сброс АЦП 13, например, самим синхроимпульсом или передним фронтом строба зоны контрол . Затем при следующем синхроимпульсе режима диагностировани  кодом

5 второго блока 22 пам ти пропускаетс  сигнал с выхода счетчика 12 через .мультиплексор 21 на первый вход блока 14 сравнени , а на информационный вход счетчика 12 подаютс  импульсы с генератора 10 такто0 вых импульсов в стробе задержки зоны контрол , поступающем на второй вход счетчика 12. Частота импульсов генератора 10 тактовых импульсов выбираетс  в зависимости от точности, с которой необходимо контролировать работоспособность формировате5 лей задержки 7 и зоны контрол  8. Счетчики 11 и 12 сбрасываютс  после прин ти  с них кода блоком 14 сравнени  (например, следующим синхроимпульсом или передним фронтом строба задержки зоны контрол ). На второй вход блока 14 сравнени  по0 даетс  с первого блока 20 пам ти предварительно занесенное в его  чейки по адресу, выставленному вторым блоком 22 пам ти, такое значение длительности задержки зоны контрол , чтобы считать работу первого

формировател  7 задержки нормальной. Разность значени  на входах блока 14 сравнени  выводитс  на индикатор 15. Дл  автоматической подрегулировки длительности задержки, котора  может изменитьс  в про jiecce работы (например, от изменени  тем- г|ературы окружающей среды), через демуль- 1|иплексор 24 по коду, установленному на Адресной шине вторым блоком 22 пам ти, на (ервый формирователь 7 задержки с блока 14 завнени  поступает сигнал корректировки, ели полученна  на выходе блока 14 фавнени  разность превышает требовани , э дальнейша  работа дефектоскопа должна 1ть прекращена до устранени  неисправ- первого формировател  7 задержки, ели значение на выходе блока 14 сравне- и  не превышает требуемое, то при следую- Ц1ем синхроимпульсе режима диагностирова- и  неисправности кодом на адресном вхо- е мультиплексора 21 Лропускаетс  сигнал D счетчика 11 на первый вход блока 14 завнени . На первый информационный вход сметчика 11 поступают импульсы с генера- ра 10 тактовых импульсов в стробе зоны знтрол , подающемс  на второй вход счет- ика 11. На второй вход блока 14 сравнени  оступает с первого блока 20 пам ти пред- в|арительно занесенное в его  чейки по ад- есу, выставленному на его адресном вхо- , требуемое значение длительности зоны контрол . Если полученна  на выходе блока И сравнени  разность превышает требовали , то дальнейша  работа дефектоскопа олжна быть прекращена до устранени  не- справности в формирователе 3 зоны. Если разность на выходе блока 14 сравнени  не превышает требовани , то дл  автомати- 5СКОЙ подрегулировки длительности зоны контрол , котора  может изменитьс  в про- цЬссе работы, через демультиплексор 24 по к|эду, установленному на его адресном вхо- д, на формирователь 8 зоны контрол  поступает сигнал корректировки. При следу- синхроимпульсе режима диагности- р|эвани  неисправности кодом на адресном в|(оде аналогового мультиплексора пропус- кЬетс  сигнал с селектора 9 на АЦП 13 и с:него - на первый вход блока 14 сравнени . На второй его вход подаетс  с первого блока 20 пам ти предварительно занесен- Hi&e в его  чейки по адресу, выставленно- м на его адресном входе, требуемое зна- ч«Ьние амплитуды на выходе селектора 9 при заданной заранее амплитуде сигнала с имитатора 17 и коэффициенте усилени  усили- т(л  3.

Если полученна  на выходе блока 14 )авнени  разность превышает требовани , тф дальнейша  работа дефектоскопа должна быть прекращена и селектор 9 требует ре- .мЬнта и настройки до получени  необходимых параметров. Если разность на выходе бфока 14 сравнени  не превышает требова- Hto, то при следующем импульсе синхронизации режима диагностировани  кодом на адресном входе мультиплексора 21 пропус- через него сигнал с глубиномера 5 Hiji первый вход блока 14 сравнени . На вто- рфй его вход подаетс  с первого блока 20

пам ти предварительно занесенное в его  чейки по адресу, выставленному на его адресном входе, значение глубины, соответствующее задержке сигнала с имитатора. Если полученна  на выходе блока 14 сравнени  разность превышает требовани , то необходим ремонт и настройка глубиномера 5. Если разность на выходе блока 14 сравнени  не превышает требовани , то при следующем импульсе синхронизации кодом на адресной

шине отключаетс  имитатор 17, включаетс  с заданным ослаблением генератор 1 УЗК и аналоговый мультиплексор 19 на прохождение сигнала с усилител  3 на АЦП 13. С первого блока 20 пам ти по адресу, выставленному на его адресном входе, вывод тс  предварительно занесенные туда требуемые при этом режиме значени  с выхода АЦП 13. Если сигнал с выхода АЦП 13 превышает заданное значение на определенную величину , то неисправен или оборван преобразова0 тель. Если сигнал с выхода АЦП 13 меньше заданного значени  на определенную величину , то неисправен генератор 1 ультразвуковых колебаний. Когда преобразователь 2 расположен на изделии, то можно контролировать наличие и качество акустического

контакта, сравнива  отраженный от дна сигнал с требуемым. Если величины сигналов на первом входе блока 14 сравнени  удовлетвор ют требовани м и проведены необходимые корректировки, то на выходе второго

,. блока 22 пам ти устанавливаетс  код, перевод щий дефектоскоп в рабочий режим, т. е. режим контрол  издели . Каждый этап в режиме диагностировани  может повтор тьс  по несколько раз и в блоке 14 сравнени  усредн тьс , тогда будет сравниватьс , на пример, среднее значение за этап с данными из блока 20 пам ти. Пор док этапов диагностировани  блоков дефектоскопа тоже может измен тьс . На индикаторе последовательно могут выводитьс  разности заданных и предварительно занесенных в пам ть ве0 личин дл  каждого диагностируемого блока и друга  информаци  (например, указывающа  о необходимости ремонта и настройки какого-либо блока или о том, что автоматически произведена подрегулировка усилени  и т. п.).

Така  автоматическа  диагностика работоспособности дефектоскопа в целом и основных его узлов занимает единицы миллисекунд и, практически не вли   на производительность УЗ контрол , может произвоQ дитьс  периодически в течение рабочей смены (например, каждый час или в промежутках времени между поступлени ми на контроль деталей).

Таким образом, при использовании изобретени  повыщаетс  достоверность резуль5 татов контрол  за счет проверки работоспособности дефектоскопа в целом и поддержани  стабильными (путем автоматической корректировки) параметров основных его

5

7

узлов. Повьнпаетс  производительность УЗ контрол , так как ускор етс  процесс диагностики работоспособности дефектоскопа и, следовательно, его можно проводить периодически в короткие паузы УЗ контрол .

Уменьшаетс  врем  поиска неисправности в дефектоскопе за счет быстрого определени  дефектного его узла.

Claims (2)

1. Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор ультразвуковых колебаний и пьезопреоб- разователь, усилитель, регистратор и глубиномер , последовательно соединенные синхронизатор , первый формирователь задержки, формирователь зоны контрол  и селектор, второй вход которого подключен к выходу усилител , а выход - к входам регистратора и глубиномера, генератор тактовых импульсов , первый и второй счетчики, аналого- цифровой преобразователь, блок сравнени  и индикатор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности представлени  результатов контрол , он снабжен последовательно соединенными вторым формирователем задержки, имитатором и смесителем, второй вход которого подключен к пьезо- преобразователю, а выход - к первому входу усилител , аналоговым мультиплексором , первый вход которого подключен к выходу усилител , второй вход - к выходу селектора, выход - к входу аналого-цифрового преобразовател , выход последнего подключен к первому входу блока сравнени , первым блоком пам ти, выходом соединенным с вторым входом блока сравнени .

мультиплексором, первым входом соединенным с выходом первого счетчика, вторым входом - с выходом второго счетчика, третьим входом - с выходом глубиномера, вы- ходом - с первым входом блока сравнени , вторым блоком пам ти,задатчиком кода, выходом подключенным к адресному входу второго блока пам ти, выход синхронизатора подключен к входам синхронизации второго

д формировател  задержки, задатчика кода и второго блока пам ти, выход второго формировател  задержки соединен с первым входом генератора ультразвуковых колебаний , выход генератора тактовых импульсов подключен к первым входам первого и вто5 рого счетчиков, выход формировател  зоны контрол  подключен к второму входу первого счетчика, выход первого формировател  задержки подключен к второму входу второго счетчика, выход блока сранени  подключен к индикатору, выход второго блока пам ти соединен с адресными входами второго формировател  задержки, имитатора, генератора ультразвуковых колебаний, аналогового мультиплексора, мультиплексора и первого блока пам ти.

2. Дефектоскоп но п. 1, отличаю(цииси тем, что он снабжен демультиплексором, информационный вход которого соединен с выходом блока сравнени , адресный вход - с выходом второго блока пам ти, первый 0 выход - с вторым входом генератора ультразвуковых колебаний, второй выход - с вторым входом усилител , третий выход - с вторым входом формировател  зоны кон- трол , четвертый выход - с вторым входом первого формировател  задержки.

0