SU1640631A1 - Ультразвуковой способ контрол дефектов издели - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  акустических методов неразрушающего контрол . Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности контрол  вследствие конструктивного накоплени  отраженных дефектом сигналов и оптимальной фильтрации накопленных сигналов. В изделии возбуждают мощные ударные низкочастотные ультразвуковые (УЗ) импульсы. Каждые два соседних мощных импульса считают двум  тактами одного цикла контрол . Одновременно в изделии возбуждают два сложномодулирован- ных высокочастотных УЗ-сигнала, причем Изобретение относитс  к акустическим методам неразрушающего контрол  и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии с использованием отражений колебаний. Цель изобретени  - повышение чувствительности контрол  путем конструктивного накоплени  отраженных дефектом сигналов и оптимальной фильтрации накопленных сигналов. На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства дл  УЗ-контрол  дефектов издели ; на фиг. 2 - эпюры смешений и напр жений во времени, (а) - эпюра смещеначало первого совпадает с началом первого ударного импульса, а начало второго отстоит от начала второго ударного импульса на врем , кратное нечетному количеству полупериодов основной гармоники низкочастотных колебаний. Отраженные дефектом эхо-сигналы принимают в течение цикла контрол , причем прин тый в первом такте эхо-сигнал задерживают на врем , равное сумме длительности межтактового периода и задержке второго высокочастотного УЗ- импульса. Поскольку дефект подвергаетс  воздействию мощных УЗ-колебаний, если он представл ет собой дефект типа слипани , то в продолжение полупериода раст жени  его отражающа  способность максимальна и эхо-сигналы представл ют собой фрагменты исходного зондирующего сигнала. Прин тые в течение цикла эхо-сигналы суммируют, восстанавлива  из фрагментов подобие исходного сигнала. Суммарный сигнал подвергают оптимальной фильтрации и измер ют его параметры , по которым определ ют наличие дефекта. 2 ил ний материала издели  в районе дефекта, вызванного ударными импульсами; б - эпюра напр жени  запуска на входе формировател  сложномодулированного сигнала; в - эпюра посылок высокочастотных УЗ колебаний; г - эпюра прин тых сигналов; д - эпюра сигнала на выходе сумматора; е - эпюра сигнала на выходе оптимального фильтра. Устройство дл  реализации УЗ способа контрол  дефектов издели  содержит механический ударник 1 и последовательно соединенные электроакустический преобразователь 2, фильтр 3 низких частот, формирователь 4 импульсов запуска и управлени , формиросл С о о о OJ

Description

ватель 5 сложномодулированных сигналов, коммутатор 6, блок 7 задержки, сумматор 8, оптимальный фильтр 9 и регистратор 10. Вход коммутатора 6 соединен также с выходом преобразовател  2, а управл ющий вход коммутатора 6 - с вторым выходом формировател  4. Второй выход коммутатора 6 соединен с вторым входом сумматора 8. Контролируемое изделие 11 (фиг. 1) имеет дефект 12, представл ющий собой, например , плотно сжатый непроклей или слабо раскрытую трещину.

УЗ способ контрол  дефектов издели  заключаетс  в следующем.

В изделии одновременно возбуждают ударные импульсы мощных низкочастотных УЗ колебаний и сложномодулированные, например, фазоманипулированные импульсы высокочастотных УЗ колебаний. Начало каждого высокочастотного импульса с пор дковым номером (2п+1), где п 0,1,2,3,..., совпадает с началом низкочастотного импульса с пор дковым номером (2п+1). Начало каждого высокочастотного импульса с пор дковым номером (2п+2) задерживаетс  относительно начала низкочастотного импульса с пор дковым номером (2п+2) на врем  То. Врем  TI между началами низкочастотных импульсов с пор дковыми номерами (2п+1) и (2п+2) выбирают больше длительности переходного колебательного процесса в изделии, возникающего под воздействием ударного импульса. Врем  Т2 между началами высокочастотных импульсов с пор дковыми номерами (2п+1) и (2п+2) определ ют из выражени 

T2 Ti + To Ti+(2n + 1)/2F, где F - частота основной гармоники низкочастотных колебаний.

Отраженные в изделии импульсы высокочастотных УЗ колебаний принимают прин тые импульсы с пор дковым номером (2п+1), задерживают на врем  Та и суммируют прин тые импульсы с пор дковым номером (2п+2) с задержанными импульсами с пор дковым номером (2п+1). Суммарный сигнал подвергают оптимальной фильтрации и измер ют его параметры, по которым определ ют наличие или отсутствие дефекта в изделии.

УЗ способ контрол  дефектов издели  реализуют следующим образом.

В изделии 11с помощью механического ударника 1 возбуждают мощную сферическую УЗ волну частотой F, котора  при взаимодействии с дефектом 12 измен ет его некоторые акустические характеристики, в частности акустическую прозрачность, за счет периодического соединени  и разъединени  противолежащих поверхностей .дефекта 12. При ударном возбуждении до 95% энергии удара сосредотачиваетс  в основном лепестке спектра, положение которого на оси частот, измен   геометрию ударника

1, его материал, скорость движени  варьируют в пределах от сотен герц до дес тков килогерц. Возбужденные в изделии затухающие низкочастотные колебани  (фиг. 2а), распростран  сь в нем, достигают электро0 акустического преобразовател  2 и трансформируютс  им в электрические колебани , которые поступают на вход фильтра 3. Фильтр 3 выдел ют основную гармонику импульсных затухающих колеба5 ний. Формирователь 4 импульсов запуска управлени  дл  первого из двух последовательно прин тых затухающих низкочастотных колебаний формирует видеоимпульс, совпадающий с первым положительным

0 полупериодом этих колебаний, а дл  второго - видеоимпульс, совпадающий с первым отрицательным полупериодом этих колебаний (фиг, 26). Кажда  така  пара видеоимпульсов формирует цикл контрол . По

5 переднему фронту видеоимпульсов дважды за цикл контрол  происходит запуск формировател  5 сложномодулированного импульса , возбуждающего преобразователь 2 (фиг. 2в).

0 Сложномодулированные, в данном случае фазоманипулированные, импульсы колебаний частотой f, удовлетвор ющей условию f , распростран ютс  в изделии 11, отражаютс  дефектом 12 и возвращают5 с  к преобразователю 2. Поскольку дефект 12 оказываетс  раскрытым, т.е. обладает высокой отражающей способностью лишь в продолжении полупериодов низкочастотных колебаний, условно отмеченных знаком

0 + (фиг. 2), то эхо-сигнал фазоманипулиро- ванных импульсов (при условии превышени  длительности зондирующих импульсов величины 3/2F) представлен не менее, чем двум  фрагментами (фиг. 2г). При этом во

5 втором такте цикла контрол  фазоманипу- лированный сигнал формируетс  во времени таким образом, что эхо-сигнал представлен фрагментами, отсутствующими в эхо-сигнале первого такта цикла конт0 рол , Преобразователь 2 трансформирует прин тые УЗ эхо-сигналы в электрические, которые поступают в коммутатор 6. Первый эхо-сигнал цикла через коммутатор 6 поступает в блок задержки, где задерживаетс  на

5 врем  Та, и поступает на первый вход сумматора 8. Второй эхо-сигнал цикла через коммутатор 6 поступает непосредственно на второй вход сумматора 8. В результате на входах сумматора 8 присутствуют совокупности фрагментов эхо-сигнала, дополн ющие один другого, и на выходе сумматора 8 образуетс  сигнал, по характеру аналогичный полному зондирующему фазоманипу- лированному сигналу (фиг 2 д ). Реконструированный за два такта эхо-сигнал после оптимальной фильтрации в фильтре 9 (фиг. 2е) поступает на регистратор 10, где фиксируетс  наличие или отсутствие дефекта 12,

Предлагаемый УЗ способ контрол  позвол ет вы вл ть дефекты типа сжатого не- прокле  или трещины с малым раскрытием в издели х, выполненных из материала с высоким затуханием УЗ колебаний, Чувствительность контрол  повышаетс  за счет использовани  при контроле более высоко- знергетичных сложномодулированных высокочастотных УЗ сигналов, длительность которых превышает половину периода мощных низкочастотных УЗ колебаний. Использование сложномодулированных зондирующих УЗ сигналов и оптимальна  фильтраци  прин тых эхо-сигналов позвол ют снизить вли ние помех, обусловленных наличием высших гармоник в ударных низкочастотных мощных УЗ импульсах.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Ультразвуковой способ контрол  дефектов издели , основанный на излучении в изделии высокочастотных ультразвуковых колебаний и мощных низкочастотных ультразвуковых колебаний, приеме отраженных

   в изделии высокочастотных колебаний и определении наличи  дефекта по параметрам прин тых сигналов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности контрол , излучают в издели  первые ударный импульс низкочастотных колебаний и импульс высокочастотных сложномодулированных колебаний таким образом,

   чтобы их передние фронты совпали по времени прихода в контролируемый обьем издели , дополнительно излучают в изделие второй ударный импульс низкочастотных колебаний через врем  Ti после излучени 

   первого ударного импульса и второй импульс высокочастотных сложномодулированных колебаний через врем  Т2 после излучени  первого высокочастотного импульса , определ ют сумму второго прин того импульса и задержанного на врем  Та .первого прин того импульса, врем  Ti выбирают большим длительности переходного колебательного процесса в изделии под воздействием ударного импульса, врем  Т2

   определ ют из выражени 

   T2 Ti+(2n+1)/2F,

   где F - частота основной гармоники низкочастотных колебаний; п 0,1,2...,

   а наличие дефекта определ ют по параметрам оптимально отфильтрованной суммы сигналов.

   Фиг. 1

   а

   И Ц/1