SU1536301A1 - Устройство дл контрол физико-механических свойств материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области неразрушающего контрол  и может быть использовано дл  контрол  качества неметаллических материалов. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей, повышение точности и производительности контрол  за счет введени  дополнительных блоков, позвол ющих измер ть базу между преобразовател ми, поддерживать амплитуду первой полуволны на посто нном уровне за счет введени  автоматической регулировки усилени , проводить вычислени  в цифровом коде по заранее заданной программе с учетом измеренных параметров. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к технике ультразвуковых неразрушающих испытаний , в частности к контролю качества неметалических материалов машиностроительной , судостроительной, строитель- ной угольной и других отраслей промышленности .

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей, повышение точности и производительности контрол  за счет вычислени  требуемых параметров в процессе измерени , установлени  автоматического режима и поддерживани  амплитуды измер емого сигнала на посто нном уровне.

Блок-схема устройства дл  контрол  физико-механических свойств материалов приведена на чертеже.

Устройство дл  контрол  физико-механических свойств материалов содер- дит последовательно электроакустически соединенные генератор I зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи 2 и 3, усилитель 4 и формирователь 5 кода времени, генератор 6 счетных импульсов, выходом подключенный к второму входу формировател  5 кода времени, последовательно соединенные блок 7 развертки и электронно-лучевую трубку 8, вторым входом подключенную к выходу усилител  4, последовательно соединенные пиковый детектор 9, входом подключенный к выходу усилител  4, первый аналоговый ключ 10, интегратор 11, измеритель 12 амплитуды, вторым входом подключенный к выходу генератора 6 счетСП

со о зд

|ных импульсов, первый коммутатор 13, |вторым входом подключенный к выходу формировател  5 кода времени, и блок 14 вычислений и управлени , вторым входом подключенный к выходу генератора 6 счетных импульсов, первым выходом - к третьему входу электроннолучевой трубки 8, а вторым выходом - к входу блока 7 развертки, последо- вательно соединенные второй аналоговый ключ 15, первым входом подключенный к выходу пикового детектора 9, и одновибратор 16, выходом подключе.нный к вторым входам первого и второго анапоговых ключей 10 и 15, второй коммутатор 17, входом подключенный к второму выходу интегратора 11, а выходом - к второму входу усилител  4, последовательно соединенные задатчик 18 базы входом механически св занный с излучающим и приемным преобразователем 2, 3, и измеритель 19 базы, вторым входо подключенный к выходу генератора 6 счетных импульсов, а выходом - к тре тьему входу первого коммутатора 13, блок 20 ввода данных, входом и выходом подключенный соответственно к третьему выходу и входу блока 14 вычислений и управлени , блок 21 пам ти, пер вым входом и выходом подключенный со- fответственно к четвертым выходу и вхо ду блока 14 вычислений и управлени , а вторым входом - к выходу блока 20 ввода данных, причем п тый выход блока 14 вычислений и управлени  подключен к третьему входу формировател  5 кода времени, к входу генератора 1 зондирующих импульсов, к второму входу второго коммутатора 17 и к второму входу одновибратора 16.

Устройство работает следующим образом .

Из последовательности импульсов частотой 10 МГц, генератора 6 счет- ных импульсов путем делени  этой частоты на дес ть формируютс  тактовые импульсы, управл ющие работой блока 14 вычислений и управлени , путем делени  частоты тактовых импульсов получают частоту 40 Гц, управл ющую работой генератора 1 зондирующих импульсов, который возбуждает излучающий преобразователь 2, посылающий в изделие ультразвуковые колебани , которые приемным преобразователем 3 преобразуютс  в электрические сигна-| лы, усиливаемые усилителем 4, Сигнал с выхода усилител  4 поступает на пи

. Q 0 5

0

0

5

ковый детектор 9, который преобразует двухпол рный сигнал в однопол р- ный. Из этого сигнала с помощью двух аналоговых ключей 10 и 15 и одновибратора 16 выдел етс  перва  полуволна сигнала, котора  затем интегратором 11 преобразуетс  в посто нное напр жение , которое через второй коммутатор 17 при автоматическом режиме работы устройства подаетс  на усилитель 4, замыка  петлю обратной св зи АРУ.

При ручном режиме измерени  цепь обратной св зи размыкаетс . Таким образом , изменение сигнала на входе усилител  4 не приводит к изменению его на выходе усител  4. Глубина обратной св зи не менее 50 дБ, т.е. изменение сигнала в 316 раз не приводит к изменению первой полуволны сигнала на выходе усилител  4 , и амплитуда первой полуволны остаетс  равной 5 В. Такое посто нство первой полуволны позвол ет получить достаточно высокую повтор емость результатов измерени  времени распространени  УЗК.

Усилитель 4 имеет широкий частотный диапазон (от 10 до 1200 кГц), что позвол ет использовать устройство при контроле самых различных материалов (от материалов на основе резины до металлов).

Одновременно выделенна  перва  полуволна преобразуетс  измерителем 12 амплитуды в частоту, из которой в каждый N-й цикл выдел етс  период, заполн етс  счетными импульсами, обратна  зависимость которых указывает на амш итуду первой полуволны измер емого сигнала на входе усилител  4.

Измеритель 12 амплитуды состоит из устройства формировани  строба, схемы выделени  первой полуволны прин того сигнала, логарифмического перемножител  напр жений, интегратора и порогового устройства. Устройство формировани  строба представл ет собой триггер, запускаемый синхроимпульсом и сбрасываемый второй полуволной прин того сигнала. Схема выделени  первой полуволны представл ет собой аналоговый ключ, на один вход которого подаетс  прин тый сигнал, а на второй вход - строб, обеспечивающий выделение из прин того сигнала только первой полуволны. Перва  полуволна подаетс  на вход интегратора и после интегрировани  - на вход логарифмического перемножител  напр жени , выполненного на операционном усилителе , в цепь обратной св зи которого включены управл емые нелинейные эле- менты, в конкретном случае транзисторы , обеспечивающие линейную зависимость тока, протекающего через конден сатор интегратора, что обеспечивает высокую линейность преобразовани  ток - частота в обратной зависимости преобразовани . Когда напр жение на выходе интегратора растет,, интегрируетс  входна  величина; когда напр жение на выходе достигает порога срабатывани , происходит подключение опорного тока через цепь обратной св зи , в которую включен нормально закрытый транзистор. Таким образом происходит линейное преобразование ток - частота.

Обратна  величина частоты подобрана таким образом, что ее показание равно величине амплитуды первой полуволны в милливольтах.

Задатчик 18 базы представл ет собой устройство, в котором устанавливаютс  излучающий и приемный преобразователи 2 и 3, перемещаемые друг относительно друга с Помощью ходового винта, при этом линейное перемещение преобразователей 2 и 3 преобразуетс  в угловое перемещение лимба отсчетно- го устройства, с которым св зан потенциометр , величина сопротивлени  которого пр мо пропорциональна рассто нию между преобразовател ми. Таким образом , задатчиком базы практически  вл етс  потенциометр, подключаемый.к входу измерител  19 базы, выполн ю- щего функции преобразовател  сопротив , ление - период, выполненного на операционных усилител х и представл юФормирователь 5 кода времени пр 25 ставл ет собой устройство, содержа щее схему выделени  первого полупе ода, состо щую из ключей и двух RS триггеров. По входу S первый RS-т гер запускаетс  синхроимпульсом, а Зо по входу R-импульсом, сформированн из первой полуволны прин того сигн ла. Формирование осуществл етс  пу тем подачи через интегрирующую цеп ку на один из входов схемы И потен ала с входа Q первого RS-триггера, другой вход подаетс  сигнал с триг гера Шмидта, преобразующего период ческий сигнал в однопол рные импул сы и также вход щего в формировате кода, При этом с помощью коммутато на пр мой или инвертируемый вход т гера Шмидта подаетс  сигнал той по л рности, перва  полуволна которог приходит раньше (определ етс  по

щие собой интегратор и пороговое устройство . Когда напр жение на выходе ин- ., рану ЭЛТ и переключаетс  вручную), тегратора растет, интегрируетс  входна  Первый RS-триггер предназначен величина; когда, напр жение на выходл  формировани  из первого импуль последовательности однопол рных им пульсов короткого импульса Стоп, что осуществл етс  за счет подачи сигнала с выхода Q на второй вход мы И. Второй RS-триггер предназнач дл  формировани  временного интерв ла, равного времени распространени УЗК на базе &L. Втора  схема И используетс  дл  формировани  кода в мени распространени  УЗК.

де интегратора достигает срабатывани  порогового устройства, происходит подключение опорного тока через цепь обратной св зи, в которую включен нормально закрытый транзистор, т.е. происходит линейное преобразование сопротивление - период. Сформированный период, пропорциональный величине сопротивлени  в задатчике 18 базы (величина зависит от угла поворота), заполн етс  счетными импульсами , число их показывает на ве ,

10

63016

личину базы в миллиметрах (рассто ние между преобразовател ми) с погрешностью не более ±0,5%.

Сигнал с выхода усилител  4 поступает на формирователь 5 кода времени , который формирует интервал, равный времени распространени  УЗК в изделии, который затем заполн етс  счетными импульсами и через первый коммутатор 13 подаетс  на вход блока , 14 вычислений и управлени . На блок 14 поступают измер емые величины: врем  распространени  УЗК в изделии в микросекундах; амплитуда первой полуволны в милливольтах; значение базы в миллиметрах, задаваемое задатчиком 18 базы; кроме того поступают дополнительные данные, необходимые дл  решени  того или иного уравнени , по которому определ етс  прочность издели .

15

20

Формирователь 5 кода времени пред- ставл ет собой устройство, содержащее схему выделени  первого полупериода , состо щую из ключей и двух RS- триггеров. По входу S первый RS-триг- гер запускаетс  синхроимпульсом, а по входу R-импульсом, сформированным из первой полуволны прин того сигнала . Формирование осуществл етс  путем подачи через интегрирующую цепочку на один из входов схемы И потенциала с входа Q первого RS-триггера, на другой вход подаетс  сигнал с триггера Шмидта, преобразующего периоди- . ческий сигнал в однопол рные импульсы и также вход щего в формирователь кода, При этом с помощью коммутатора на пр мой или инвертируемый вход триггера Шмидта подаетс  сигнал той пол рности , перва  полуволна которого приходит раньше (определ етс  по эк

рану ЭЛТ и переключаетс  вручную), Первый RS-триггер предназначен

рану ЭЛТ и переключаетс  вручную), Первый RS-триггер предназначен

дл  формировани  из первого импульса последовательности однопол рных импульсов короткого импульса Стоп, что осуществл етс  за счет подачи сигнала с выхода Q на второй вход схемы И. Второй RS-триггер предназначен дл  формировани  временного интервала , равного времени распространени  УЗК на базе &L. Втора  схема И используетс  дл  формировани  кода времени распространени  УЗК.

Полученный временной интервал подаетс  на один вход второй схемы И. на

другой вход которого подаютс  счетные импульсы частотой 1 мГц с генератора 6 счетных импульсов. Таким образом, на выходе второй схемы И по вл ютс  времен- нЫе интервалы, заполненные счетными импульсами, иредстал ющими собой код времени, который затрачивает У3--вол- нВ при прохождении рассто ни  между преобразовател ми. Указанный код вре М 2ни не  вл етс  истинным временем. Врем , соответствующее задержкам в электрических и акустических цеп х в устройстве, корректируетс  на программном уровне и вычитаетс  из качс- дрго измерени  блоком 14 вычислений и управлени .

Блок 14 вычислений и управлени  представл ет собой микропроцессор . Блок 14 управл ет работой блока 7 развертки , электронно-лучевой трубки 8, бло- к 21 пам ти. Св зь, соедин юща  блок 1ц вычислений и управлени , измерител Ц амплитуды и измеригепь 19 базы, показывает, что на все перечисленные блоки с генератора 6 счетных импуль- с(в подаютс  счетные импульсы часто- тфй 1 мГц. Дл  получени  дополнитель- данных, необходимых дн  работы блока 14, имеетс  блок 2 пам ти.

Результаты измеренных и вычисленных величин индицируютс  на экране электронно-лучевой трубки.

Таким образом, устройство позвол ет одновременно в аналоговой и цифро- вой форме получить данные, характеризующие физико-механические характеристики материала.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  контрол  физико-механических свойств материалов, содержащее последовательно электроакусти- чески соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель и формирователь кода времени, генератор счетных импульсов, выходом подключенный к второму входу формировател  кода времени, последовательно соединен

   ,. Q $

   o 5 д

   0

   0

   ные блок развертки и электронно-лучевую трубку, вторым входом подключен- нуго к выходу усилител , отличающее   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, повышени  точности и производительности контрол , оно снабжено .последова- тельно соединенными пиковым детектором , входом подключенным к выходу усилител , первым аналоговым ключом, интегратором, измерителем амплитуды, вторым входом подключенным к выходу генератора счетных импульсов, первым коммутатором, вторым входом подключенным к выходу формировател  кода времени , и блоком вычислении и управлени , вторым входом подключенным к выходу генератора счетных импульсов, первым выходом - к третьему входу электронно-лучевой трубки, а вторым вы- ходом - к входу блока развертки, последовательно соединенными вторым аналоговым ключом, первым входом подключенным к выходу пикового детектора и одновибратором, выходом подключенным к вторым входам первого и второго аналоговых ключей, вторым коммутатором , входом подключенным к второму выходу интегратора, а выходом - к второму входу усилител , последовательно соединенными задатчиком базы, входом механически св занным с излучающим и приемным преобразовател ми, и измерителем базы, вторым входом подключенным к выходу генератора счетных импульсов, а выходом - к третьему входу первого коммутатора, блоком ввода данных, входом и выходом подключенным соответственно к третьему выходу и входу блока вычислений и управлени , блоком пам ти, первыми входом и выходом подключенным соответственно к четвертым выходу и входу блока вычислений и управлени , а вторым входом - к выходу блока ввода данных , причем п тый выход блока вычислений и управлени  подключен к третьему входу формировател  кода времени , к входу генератора зондирующих импульсов, к вторым входам второго коммутатора и одновибратора.