SU1746298A1 - Ультразвуковой дефектоскоп - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающим испытани м ультразвуковым методом и может быть использовано в автоматизированных установках дл  контрол  материалов и изделий в промышленности. Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности контрол  за счет автоматической корректировки дифференциальных нелинейностей реальной амплитудной характеристики приемно-усилительного аналого-цифрового тракта ультразвукового дефектоскопа. Использование дополнительных блоков - второго триггера и коммутатора и новых св зей - позвол ет производить автоматическую интерпол цию соответствующей идеальной амплитудной характеристики приемно-усилительного аналого-цифрового тракта на пропускаемые вследствие дифференциальной нелинейности значени  его реальной амплитудной характеристики с одновременным определение корректирующих кодов, повысить частоту дискретизации аналогового сигнала в режиме ультразвукового контрол  и реализовать конвейерную обработку информации. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к неразрушающим , испытани м ультразвуковым методом i/гможегбыть использовано в автоматизированных установках дл  контрол  материалов и изделий в промышленности.

Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемопередающий преобразователь, смеситель, усилитель, селектор , аналого-цифровой преобразователь , блок сравнени , блок пам ти, оперативное запоминающее устройство, формирователь зоны контрол , регистратор и устройства диагностики.

Известен также ультразвуковой дефектоскоп , содержащий кварцевый генератор , синхронизатор, распределитель, гене- раторно-приемный тракт, включающий генератор , преобразователь и усилитель, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство и цифровой преобразователь, где наход тс  однократно заданные цифровые коды коррекции и преобразовани  реальной амплитудной характеристики приемного тракта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, первый триггер, счетчик адреса, генератор зондирующих импульсов, преобразователь, приемоусилительный аналого-цифровой

VI

4 О Ю Ю 00

тракт, состо щий из ключа-селектора, логарифмического усилител , детектора и аналого-цифрового преобразовател , вычи- татель, выполненный в виде блока разности , и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), а также первый распределитель , посто нное запоминающее устройство , генератор экспоненциального импульса, формирователь зоны контрол  и регистратор.

Недостаток известного ультразвукового дефектоскопа - низка  достоверность контрол , что обусловлено отсутствием средств корректировки дифференциальных нелинейностей приемоусилительного аналого-цифрового тракта, заключающихс  в отличии действительных значений шагов квантовани  аналогового сигнала по амплитуде от их среднего значени  в 2-4 и более раз. Вследствие этого при работе ультразвукового дефектоскопа в режиме вычислени  корректирующих кодов в последовательности кодовых комбинаций на выходе аналого-цифрового преобразовател , тактируемого через равные промежутки времени, возможны пропуски отдельных значений кодов. В результате возникают пропуски в последовательности корректирующих кодов, записываемых в соответствующие  чейки оперативного запоминающего устройства. Таким образом корректировки определ ютс  не дл  всех значений амплитуд сигнала, что приводит к значительным погрешност м итоговой логарифмической амплитудной характеристики приемоу.силительного аналого-цифрового тракта, характер и значени  которых завис т и от воздействи  дестабилизирующих факторов, тем самым снижа  достоверность контрол .

Цель изобретени  - повышение достоверности контрол  путем автоматической корректировки дифференциальных нелинейностей реальной амплитудной характеристики приемоусилительного аналого-цифрового тракта ультразвукового дефектоскопа .

Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно электроакустически соединенные синхронизатор, первый триггер , счетчик адреса, генератор зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь, ключ-селектор, логарифмический .усилитель, аналого-цифровой преобразователь, вычитэтель и оперативное запоминающее устройство, последовательно соединенные распределитель и посто нное запоминающее устройство, второй вход которого соединен с вторым выходом счетчика адреса, генератор экспоненциального импульса, включенный между первым выходом синхронизатора и вторым входом ключа-селектора, формирователь зоны контрол , включенный между первым

выходом первого триггера и третьим входом ключа-селектора, и регистратор, первый вход распределител  соединен с четвертым входом ключа-селектора, вторым входом ОЗУ и вторым входом первого триггера, вто0 рой вход - с вторым выходом синхронизатора , второй выход - с вторым входом счетчика адреса, первый выход которого соединен с вторым входом первого триггера, достигаетс  тем, дополнительно снабжен

5 вторым триггером, включенным между вторым выходом синхронизатора и вторым входом вычитател , и коммутатором, первый вход которого соединен с первым входом регистратора, вторым входом второго триг0 гера и вторым выходом первого триггера, второй вход - с вторым выходом синхронизатора , третий вход - с первым выходом распределител , выход-с вторыми входами аналого-цифрового преобразовател  и ре5 гистратора, третий вход ОЗУ соединен с третьим выходом синхронизатора, четвертый вход - с выходом посто нного запоминающего устройства, а выход - с третьим входом регистратора.°

0 Нафиг.1 представлена блок-схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, по сн ющие его работу .

Ультразвуковой дефектоскоп (фиг.1) со5 держит последовательно электроакустически соединенные синхронизатор 1, первый триггер 2, счетчик 3 адреса, генератор 4 зондирующих импульсов (ГЗИ), приемно- передающий преобразователь (ПЭП) 5,

0 ключ-селектор 6, логарифмический усилитель (ЛУ) 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, вычитатель 9 и ОЗУ 10, последовательно соединенные распределитель 11 и посто нное запоминающее уст5 ройство (ПЗУ) 12, второй вход которого соединен с вторым выходом счетчика 3 адреса , генератор 13 экспоненциального импульса (ГЭИ). включенный между первым выходом синхронизатора 1 и вторым входом

0 ключа-селектора б, формирователь 14 зоны контрол  (ФЗК), включенный между первым выходом первого триггера 2 и третьим входом ключа-селектора 6, четвертый вход последнего совместно с первым входом

5 распределител  11 и вторым входом ОЗУ 10 соединен с вторым выходом первого триггера 2, второй триггер 15, включенный между вторым выходом синхронизатора 1 и вторым входом вычитател  9, коммутатор 16 и регистратор 17, первые входы которых совместно с вторым входом второго триггера 15 соединены с вторым выходом первого триггера 2, причем первый выход счетчика 3 адреса соединен с вторым входом первого триггера 2, второй выход синхронизатора 1 - с вторыми входами распределител  11 и коммутатора 16, второй выход распределител  11 - с вторым входом счетчика 3 адреса, третий вход коммутатора 16-с первым выходом распределител  11, выход коммутатора 16 - с вторыми входами АЦП 8 и регистратора 17, третий вход ОЗУ 10 соединен с третьим выходом синхронизатора 1, четвертый вход - с выходом ПЗУ 12, а выход - с третьим входом регистратора 17. Кроме того, обозначены сигналы 18-35 (фиг.2) на выходах блоков ультразвукового дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Синхронизатор 1, в состав которого может входить, например, тактовый генератор (не показан), вырабатывает тактовые импульсы синхронизации высокой частоты следовани . Тактовый генератор имеет два выхода, соединенные в самом синхронизаторе соответственно с его вторым и третьим выходами, причем тактовые импульсы на каждом из них имеют одинаковую частоту следовани , но импульсы 18 первой последовательности на втором выходе синхронизатора 1 смещены на полпериода по отношению к импульсам 19 второй последовательности на его третьем выходе.

В состав синхронизатора 1 может входить и счетчик импульсов (не показан), который после отсчета заданного количества импульсов любой из последовательностей (например, второй), определ емого частотой посылок зондирующих импульсов в контролируемое изделие, вырабатывает импульс 20 цикла, поступающий на первый выход синхронизатора 1.

Каждый цикл работы ультразвукового дефектоскопа состоит из двух последовательных режимов: определени  корректирующих кодов (первый) и ультразвукового контрол  (второй). До начала очередного цикла первый триггер 2 находитс  в состо нии О, которому соответствует уровень О на его втором выходе (сигнал 22) и уровень логической 1 - на первом (сигнал 21). При поступлении импульса 20 цикла на первый вход первого триггера 2 последний устанавливаетс  в состо ние логической 1, реализу  при этом режим определени  корректирующих кодов, которому соответствуют уровень логической 1 на втором выходе и уровень О на первом. Одновременно импульсом 20 цикла включаетс  ГЭИ

13, формирующий образцовый сигнал - радиоимпульс 25 с экспоненциально убывающей амплитудой, частота заполнени  которого соответствует рабочей частоте приемоусилительного аналого-цифрового тракта (ПУАЦТ) ультразвукового дефектоскопа , в состав которого вход т ключ-селектор 6, ЛУ 7 и АЦП 8. ГЭИ 13 может быть выполнен, например, на основе высокодоб0 ротного LC-контура ударного возбуждени  с элементами, имеющими малые температурные коэффициенты индуктивности и емкости . С целью предотвращени  воздействи  различных дестабилизирую5 щих факторов на параметры импульса 25, формируемого ГЭИ 13, последний может быть герметично экранирован. Экспоненциальный закон изменени  амплитуды импульса обусловлен затуханием свободных

0 колебаний в LC-контуре.

Ключ-селектор 6 выполнен в виде коммутатора аналоговых сигналов с идентичными каналами и работает таким образом, что при поступлении уровн  логической 1 на

5 его четвертый вход и уровн  О на третий открываетс  второй канал, на выход ключа- селектора 6 передаетс  сигнал с его второго входа. Аналогично при поступлении уровн  логической 1 на его третий вход и уровн 

0 О на четвертый открываетс  первый канал, на выход ключа селектора 6 передаетс  сигнал с первого входа. При наличии уровн  О на третьем и четвертом входах ключа-селектора 6 последний полностью закрыт, анало5 говые сигналы на его выход не передаютс . Так как ультразвуковой дефектоскоп обеспечивает возможность работы с совмещенным приемопередающим ПЭП 5, то в состав первого канала ключа-селектора 6 может

0 входить, например, диодный ограничитель импульсов, однако дл  обеспечени  идентичности его каналов в этом случае необходимо наличие аналогичного ограничител  и в составе второго канала.

5 При установке первого триггера 2 в состо ние логической 1 ключ-селектор 6 отпираетс  по второму каналу, и на вход ЛУ 7 поступает радиоимпульс 25 с выхода ГЭИ 13. В ЛУ 7, в состав которого может входить,

0 например, двухполупериодный детектор, указанный радиоимпульс преобразуетс  по логарифмическому закону, детектируетс  и интегрируетс . С выхода ЛУ 7 соответствующий видеоимпульс 26(1) поступает далее

5 на АЦП 8, где его огибающа  преобразуетс  в последовательность цифровых кодов. Известно , что если на вход идеального логарифмического усилител , вход щего в состав идеального ПУАЦТ, подать импульс с экспоненциально убывающей амплитудой,

го после логарифмического преобразовани  в усилителе, детектировани  и интегрировани  видеоимпульс на его выходе имеет огибающую в виде наклонной пр мой линии (импульс 26(1)) Последовательность цифровых кодов, получаема  после преобразовани  огибающей указанного видеоимпульса в идеальном АЦП, тактируемом через равные промежутки времени, представл ет собой арифметическую прогрессию с посто нной разностью. Параметры системы - посто нна  времени LC-контура, вход щего в состав ГЭИ 13, начальна  амплитуда видеоимпульса 26 (I), частота следовани  тактовых импульсов синхронизации АЦП - должны быть подобраны таким образом, чтобы разность указанной арифметической прогрессии цифровых кодов была равна одному значению единицы младшего разр да (ЕМР)АЦП.

Однако каждый из блоков, вход щих в состав реального ПУАЦТ, обладает погрешност ми преобразовани , обусловленными отличием их реальных амплитудных характеристик от соответствующих идеальных, что про вл етс  как в нормальных, т.е. в расчетных, услови х, так и при воздействии различных внутренних и внешних дестабилизирующих факторов: изменение и колебание напр жений питани , изменение температуры и влажности окружающей среды , воздействие электромагнитного пол , старение элементов и изменение ими своих параметров и т.д. Характер реакции каждого из блоков - ключа-селектора 6, ЛУ 7, АЦП 8 и ПУАЦТ, в целом на совокупность указанных факторов в большинстве случаев теоретически не предсказуем. Особенно велико вли ние дестабилизирующих факторов на блок с нелинейной амплитудной характеристикой - ЛУ 7, а также на блок преобразовани  аналоговой формы сигнала в цифровую - АЦП 8, который, кроме того, обладает специфическим видом погрешности - дифференциальной нелинейностью, выражающейс  в отличии действительных значений некоторых шагов квантовани  по амплитуде от их среднего значени  в 2-4 и более раз.

Различного рода погрешности и нелинейности блоков в составе ПУАЦТ, а также их зависимость от воздействи  дестабилизирующих факторов обуславливают искажени  видеоимпульса 26 (I), полученного преобразованием образцового радиоимпульса 25 в реальном ЛУ 7. Его огибающа  не представл ет собой пр мую наклонную линию, а соответствующа  последовательность цифровых кодов на выходе реального АЦП 8 - убывающую арифметическую прогрессию с посто нной разностью R этой последовательности возможен пропуск отдельных значений цифровых кодов, так как врем , в течение которого аналоговый сигнал на входе АЦП 8 принимает значени  в диапазоне амплитуд, соответствующем шагу квантовани  с большой по абсолютной величине дифференциальной нелинейностью , может оказатьс , например, значи0 тельно меньше времени его нахождени  в диапазоне других шагов квантовани , а также периода следовани  тактовых импульсов синхронизации АЦП. Вследствие того, что амплитуда радиоимпульса 25 непрерывно

5 уменьшаетс  от своего максимального значени  до нул , то соответствующа  ей последовательность кодов на выходе АЦП 8 есть дискретизированна  амплитудна  характеристика реального логарифмического

0 ПУАЦТ в определенном масштабе, обладающа  всеми присущими ей погрешност ми и нелинейност ми и промодулированна  суммарным воздействием всех дестабилизирующих факторов.

5 Определение корректирующих кодов дл  шагов квантовани  с малой дифференциальной нелинейностью заключаетс  в том, что каждому значению цифрового ода тО), где j - пор дковый номер выборки, пол0 учаемому на выходе АЦП 8 и принадлежащему дискретизированной амплитудной характеристике реального логарифмического ПУАЦТ, ставитс  в соответствие значение кода K(j), принадлежащее дискретизирован5 ной амплитудой характеристике идеального логарифмического ПУАЦТ. т.е. не имеющего погрешностей, нелинейностей и не подверженного вли нию различных дестабилизирующих факторов. Указанный идеальный

0 ПУАЦТ реализован в своем цифровом эквиваленте - счетчике 3 адреса и ПЗУ 12, причем в  чейках ПЗУ 12 с последовательно возрастающими адресами, начина  с некоторой начальной, записана арифметическа 

5 прогресси  кодов с посто нной единичной разностью, т.е. значение кода, содержащегос  в каждой последующей  чейке, на единицу меньше значени  кода, содержащегос  в каждой предыдущей: K(j+ 1) K(j) - 1.

0 При последовательном чтении информации из этих  чеек получаема  последовательность цифровых кодов есть ни что иное как эквивалент реакции идеального логарифмического ПУАЦТ при воздействии на его вход

5 радиоимпульса 25 с экспоненциально убывающей амплитудой. Оба в общем случае не равные одна другой последовательности кодов - с выхода АЦП 8 и выхода ПЗУ 12 - синхронно, код за ходом, поступают соответственно на первый, адресный и четвертый информационный входы ОЗУ 10 и фиксируютс  в последнем таким образом, что в  чейку ОЗУ 10, адрес которой равен текущему значению mQ) кода с выхода АЦП 8, записываетс  соответствующий код K(j) с выхода ПЗУ 12, представл ющий собой скорректированное значение кода m(j) (корректирующий код). Причем дл  обеспечени  полного взаимного соответстви  кодов обеих последовательстей адрес начальной  чейки ПЗУ 12, с которой начинаетс  чтение, должен быть выбран с учетом временной задержки Т (сигнал 26), приобретаемой радиоимпульсом 25 при последовательном прохождении через все блоки, вход щие в состав ПУАЦТ. Во всех  чейках ПЗУ 12 с адресами меньше начального могут быть записаны коды с нулевым значением, представл ющие собой уровень посто нной составл ющей (нул ).

Определение корректирующих кодов дл  шагов квантовани  с большой по абсолютной величине дифференциальной нелинейностью производитс  с помощью интерпол ции и заключаетс  в том, что каждое значение K(j) корректирующего кода с выхода ПЗУ 12 записываетс  как в соответствующую ему  чейку ОЗУ 10, адрес которой mQ) определ етс  текущим кодом с выхода АЦП 8 - основную  чейку, так и в следующую за ней - дополнительную  чейку, адрес которой на единицу меньше m(j)-1. Далее возможны два случа 

В первом случае при следующей выборке на выходе АЦП 8 устанавливаетс  код, значение которого m(j+1) на единицу меньше предыдущего:

mG+1) mQ)-1.

Соответствующий корректирующий код K(j+1) дл  этого значени , считываемый из ПЗУ 12, вновь записываетс  в  чейку с адресом m(j)-1, т.е. в ту  чейку, котора  в предыдущей выборке была дополнительной, стира  ранее записанный код K(j), а также в следующую за ней  чейку с адресом на единицу меньшим:

m(j+1)- 1 mG)-2.

В этом случае перва   чейка становитс  основной дл  данной выборки (так как ее адрес m(j+1) равен текущему значению кода с выхода АЦП 8), а втора  - дополнительной .

Во втором случае при следующей выборке на выходе АЦП 8 устанавливаетс 

код, значение которого m(j+1) на две единицы меньше предыдущего:

m(j+1) m(j)-2.

т.е. код со значением m(j) - 1 пропускаетс  вследствие дифференциальной нелинейности АЦП 8. Соответствующий корректирующий код K(j+ 1) также записываетс  в

две  чейки: основную дл  данной выборки, адрес которой равен текущему значению m(j+ 1) кода с выхода АЦП 8. и дополнительную с адресом на единицу меньшим, т.е. mQ+ 1) - 1 m(j) - 3,  чейки. В этом

случае код K(j) в  чейке с адресом пл(|) - 1, котора  была дополнительной в предыдущей выборке, сохран етс  неизменным и во втором режиме цикла используетс  в качестве корректирующего, при получении на выходе АЦП 8 кода со значением, численно равным m(j) - 1.

Правомерность проведени  интерпол ции указанным способом подтверждаетс  следующим. Значени  кодов, считываемые

из  чеек ПЗУ 12с соседними адресами, отличаютс  на 1 EMP:K(j+1) КО)- 1. Значени  кодов m(j) и m(j+1), устанавливающиес  на выходе АЦП 8 в результате двух соседних выборок, могут отличатьс  один от другого

на 2 EMP: m(j+1) m(j) - 2, что возможно в случае пропуска промежуточного значени  (m(j) - 1) вследствие дифференциальной нелинейности АЦП. Разности I между соответствующими реальными и корректирующими

кодами:

l(j) K(j)-mG);

l(j+1)K(j-H)-m(j+1)

(KG)-1)-(m(j)-2) l(j)+i,

40

отличаютс  на 1 EMP. Исход  из монотонности амплитудной характеристики ПУАЦТ можно предположить, что условный корректирующий код К дл  значени  m(j) - 1 был бы заключен в интервале

50

K(j+1) (j)

или

КОД-1 .(j).

Так как корректирующий код может принимать только целые значени , то К должно быть округлено до значени  одной из границ интервала. Вследствие-методической погрешности квантовани  АЦП точное значение преобразуемого аналогового сигнала неизвестно, поэтому указанный корректирующий код может быть с равной веро тностью округлен до любой, в том числе и верхней границы, что и производитс .

При установке первого триггера 2 в состо ние логической он переводит ОЗУ 10 в режим записи по его второму входу, блокирует регистратор 17 по его первому входу, деблокирует распределитель 11 и счетчик 3 адреса по их первым входам, а второй триггер 15 - по второму входу. Кроме того, уровнем логической 1 на первом входе коммутатора 16 открываетс  первый канал последнего и на выход коммутатора 16 передаютс  сигналы с его третьего входа. Распределитель 11 может быть выполнен, например, в виде кольцевого регистра или набора триггеров и работает так, что первый же тактовый импульс из первой последовательности 18, поступивший на. второй вход распределител  11 следом за деблокированием последнего первым триггером 2, проходит на второй выход распределител  11 (сигнал 23), второй импульс - на его первый выход (сигнал 24), .третий импульс - вновь на второй выход и т.д. Таким образом , частота по влени  тактовых импульсов на каждом из выходов распределител  11 в 2 раза ниже частоты следовани  тактовых импульсов 18.

Каждый подпроцесс обработки информации - выборка и преобразование аналоговой формы сигнала в цифровую, непосредственное определение корректирующих кодов и интерпол ци  - состоит из четырех тактов, начинаетс  в момент по влени  очередного импульса 23 на втором выходе распределител  11 и имеет свой пор дковый номер. Первый подпроцесс начинаетс  сразу же после включени  в работу распределител  11. Рассмотрим работу устройства в подпроцессе с номером J.

Импульс 23 с номером j с второго выхода распределител  11 поступает на второй вход счетчика 3 адреса, в результате чего последний устанавливает на своем втором выходе j-e значение цифрового кода,  вл ющеес  адресом очередной  чейки ПЗУ 12 (сигнал 28). Код адреса  чейки поступает на второй, адресный вход ПЗУ 12, выполненного , например, на микросхемах посто нной или перепрограммируемой пам ти с триггерами на выходе. Программирование ПЗУ 12 может быть осуществлено заранее с помощью известных программаторов.

Тактовый импульс из первой последовательности 18, вызвавший по вление j-ro импульса 23 на втором выходе распределител  11 (первый тактовый импульс j-ro подпроцесса ), поступа  одновременно на первый вход второго, счетного триггера 15, устанавливают его в состо ние логической 1 (сигнал 32) (это следует из того, что к началу каждого подпроцесса второй триггер 15 находитс  в состо нии О). С выхода второго триггера 15 уровень логической 1

0 поступает на второй вход вычитател  9, на первом входе которого присутствует цифровой код со значением m(j-1) с выхода АЦП 8. полученный в предыдущем (j-1)-M подпроцессе обработки информации

5 (сигнал 31). Вычитатель 9. построенный, например, в виде многоразр дного сумматора , работающего в режиме вычитани , производит алгебраическое вычитание единицы из кода m(j-1), и на

0 его выходе устанавливаетс  значение т(-1) - 1 (сигнал 33). Работа вычитател  происходит в асинхронном режиме, т.е. временной сдвиг между моментами изменени  сигналов на его входах и выходе определ 5 етс  лишь быстротой распространени  процессов в нем, и он должен быть меньше чем полпериода следовани  тактовых импульсов любой из последовательностей 18 или 19.

0 Таким образом, к концу первого такта на первом, адресном входе ОЗУ 10 присутствует код со значением m(j-1) - 1 с выхода вычитател  9, который представл ет собой адрес дополнительной дл  предыдущего

5 подпроцесса  чейки ОЗУ 10. На четвертом, информационном входе ОЗУ 10 присутствует корректирующий код со значением KQ-1) (сигнал 30) с выхода ПЗУ 12, определенный в предыдущем (j-1)-M подпроцессе дл  зна0 чени  m(j-1), т.е. дл  основной  чейки с этим адресом, ОЗУ 10 предназначено дл  хранени  корректирующих кодов и может быть выполнено на микросхемах оперативной пам ти. Режим его работы задаетс  по вто5 рому входу, а если на нем присутствует уровень логической 1, то ОЗУ 10 работает в режиме записи; если О - в режиме чтени . Собственно запись или чтение производ тс  по тактовому импульсу 19, поступающему

0 на его третий, синхронизирующий вход. На выходе ОЗУ могут быть установлены триггеры , обеспечивающие сохранение выходной информации до прихода очередного тактового импульса 19. Количество адресуемых

5  чеек ОЗУ 10 должно быть не менее числа принципиально возможных состо ний (значений ) на выходе АЦП 8.

Во втором такте j-ro подпроцесса очередной тактовый импульс из второй последовательности 19 с третьего выхода

синхронизатора 1 поступает на третий, синхронизирующий вход ОЗУ 10, в результате чего происходит запись кода K(j-1) в  чейку с адресом m(j-1) - 1. т.е. производитс  интерпол ци  корректирующего кода на следующее ожидаемое значение дискретизированной амплитудной характеристики реального ПУАЦТ.

В третьем такте j-ro подпроцесса очередной тактовый импульс из первой последовательности 18 устанавливает второй триггер 15 в состо ние О (сигнал 32) по его первому входу, а также проходит на первый выход распределител  11 (сигнал 24). В результате этого из ПЗУ 12 считываетс  нова  информаци  - цифровой код со значением КО) (сигнал 30, причем KQ) KQ-1) - 1), записанный в  чейку, адрес которой выставлен счетчиком 3 адреса на два такта ранее. Этот же импульс 24 с первого выхода распределител  11, проход  через открытый первый канал коммутатора 16 (сигнал 27), поступает на второй, синхронизирующий вход АЦП 8, и последний преобразует аналоговый сигнал - текущую величину огибающей видеоимпульса 26 (I) в цифровой код с новым значением m(j) (сигнал 31). В состав АЦП 8 могут входить, например, триггеры дл  сохранени  информации на его выходе до прихода следующего импульса 27 Так как второй триггер 15 в третьем такте подпроцесса находитс  в состо нии О, то значени  кодов на первом входе и выходе вычитател  9 совпадают, т.е фактически производитс  вычитание нул  из кода m(j) (сигналы 31 и 33 соответственно), и к концу третьего такта на первом, адресном и на четвертом информационном входах ОЗУ -10 присутствуют, соответственно, цифровые коды со значени ми m(j). принадлежащее амплитудной характеристике реального ПУАЦТ , и K(j),- принадлежащее амплитудной характеристике идеального ПУАЦТ. Причем последнее  вл етс  корректирующим кодом дл  значени  m(j). В четвертом такте j-ro подпроцесса очередной тактовый импульс из второй последовательности 19, поступающий на третий, синхронизирующий вход ОЗУ 10, осуществл ет запись кода K(j) в  чейку ОЗУ 10 с адресом m(j), котора   вл етс  основной дл  данного подпроцесса. так как ее адрес равен значению кода на выходе АЦП 8

На этом данный j-й подпроцесс обработки информации завершаетс  Очередной тактовый импульс первой последовательности 18 начинает следующий 0+1)-й подпроцесс обработки информации . В первом такте подпроцесса второй триггер 15 вновь устанавливаетс  в состо ние логической 1, а на втором выходе счетчика 3 адреса по вл етс  адрес (j+1) следующей  чейки ПЗУ 12. Вычитатель 9 производит вычитание единицы, поступающей с выхода второго триггера 15, из ранее полученного кода m(j) с выхода АЦП 8, тем самым устанавлива  на первом входе ОЗУ 10 адрес m(j) - 1 следующей  чейки,  вл ющейс  дополнительной дл  предыдущего J0 го подпроцесса. Во втором такте (j+1)-ro подпроцесса ОЗУ 10 осуществл етс  запись корректирующего кода KQ), определенного в предыдущем j-м подпроцессе, в дополнительную  чейку с адресом m(j) - 1, В третьем

5 такте (j+1)-ro подпроцесса очередной тактовый импульс с второго выхода синхронизатора 1 устанавливает второй триггер 15 в состо ние О, а по соответствующему ему импульсу 24 с первого выхода распредели0 тел  11 производитс  считывание из  чейки ПЗУ 12 с адресом (j+1) нового значени  корректирующего кода KQ+1). Кроме того, по импульсу 27, поступающему на второй вход АЦП 8 через открытый первый канал комму5 татора 16, происходит преобразование нового текущего значени  аналогового сигнала - огибающей видеоимпульса 26 (I) - в цифровой код mG+1). который далее без изменени  в вычитателе 9 поступает на пер0 вый вход ОЗУ 10. По четвертому тактовому импульсу 0+1)го подпроцесса ОЗУ 10 производит запись нового значени  корректирующего кода KQ+ 1) в  чейку с адресом тО+1)-основную дл  данного подпроцесса.

5 Аналогично определ ютс  корректирующие коды дл  каждого значени  дискретизированной амплитудной характеристики реального ПУАЦТ, Это происходит до тех пор, пока в (п-1)-м подпроцессе цифровой код с

0 выхода ПЗУ 12, считанный из  чейки с адресом п-1, не достигает нулевого значени  (К(п-1) 0), что соответствует посто нной составл ющей (нулю), и не будет записан в  чейку ОЗУ 10с адресом m(n-1) корректи5 рующий код К(п-1) дл  посто нной составл ющей . Указанный корректирующий код записываетс  только один раз и только в одну основную  чейку. Поступление следующего импульса 23 на второй вход счетчика

0 3 адреса вызывает переполнение последнего , и на его первом выходе по вл етс  импульс 29, который сбрасывает первый триггер 2 по его второму входу в исходное состо ние. При этом на его втором выходе

5 устанавливаетс  О (сигнал 22), а на первом - логическа  1 (сигнал 21).

Тем самым первый триггер 2 блокирует распределитель 11, запреща  передачу тактовых импульсов на его выходы, закрывает ключ-селектор 6 по второму каналу, разрыва  св зь выхода ГЭИ 13 с входом ЛУ 7, переводит ОЗУ 10 из режима записи в режим чтени , сбрасывает счетчик 3 адреса в О по его первому входу, а также блокирует дальнейшую работу второго триггера 15, при этом на выходе последнего устанавливаетс  состо ние О, Кроме того, первый триггер 2 деблокирует работу регистратора 17 и переводит коммутатор 16 в открытое состо ние дл  второго канала, при котором выход коммутатора 16 соедин етс  с его вторым входом.

На этом первый режим работы дефектоскопа - определение корректирующих кодов - завершаетс , начинаетс  второй режим - режим ультразвукового контрол ,

Импульсом 29 с первого выхода счетчика 3 адреса запускаетс  ГЗИ 4. Последний возбуждает приемопередающий ПЭП 5. который излучает зондирующий импульс ультразвуковых колебаний (УЗК) в контролируемое изделие (не показано). Отраженные от дефектов или иных неоднород- ностей издели  УЗК принимаютс  там же или, в случае раздельной работы - другим, приемным ПЭП (не показан). С первого выхода первого триггера 2 уровень логической 1 поступает на вход ФЗК 14. Последний формирует строб-импульс 34 зоны контрол , причем задержка его по отношению к зондирующему импульсу может выбиратьс , например, из услови  не попадани  последнего в зону контрол , а в иммерсионном варианте - не попадани  первого импульса, отраженного от передней поверхности контролируемого издели . С выхода ФЗК 14 строб-импульс 34 зоны контрол  поступает на третий вход ключа-селектора 6 и при наличии уровн  О на его четвертом входе открывает ключ-селектор 6 по первому каналу, в результате чего сигналы, прин тые ПЭП 5, поступают на вход ЛУ 7, где усиливаютс , преобразуютс  по логарифмическому закону, детектируютс  и интегрируютс . соответствующие видеоимпульсы 26 (II) с выхода ЛУ поступают на первый вход АЦП 8.

Каждый подпроцесс обработки информации во втором режиме цикла состоит из двух тактов, начинаетс  в момент по влени  очередного импульса первой последовательности 18 на втором выходе синхронизатора 1 и имеет свой номер, начина  с п.

С установкой первого триггера 2 в состо ние О в коммутаторе 16 открываетс  второй канал, и тактовые импульсы первой последовательности 18 начинают поступать на вторые, синхронизирующие входы АЦП 8

и регистратора 17 (сигнал 27). С каждым импульсом 27. т.е. в первом такте каждого подпроцессора, АЦП 8 преобразует текущее значение огибающей видеоимпульсов 26 (II)

или, при закрытом ключе-селекторе 6, уровн  нул  - в соответствующий цифровой код m(i), где I - номер очередного подпроцесса: I п, п+1, п+2а члены последовательности m(i) могут принимать любые

0 значени  из числа принципиально возможных на выходе АЦП 8. Так как частота поступлени  импульсов 27 на второй, синхронизирующий вход АЦП 8 во втором режиме цикла в 2 раза выше, чем в первом,

5 то в 2 раза выше оказываетс  и частота дискретизации аналогового сигнала, что позвол ет более точно преобразовать, скорректировать и обработать огибающую сигналов. С выхода АЦП 8 цифровой код

0 m(i) через вычитатель 9 поступает на первый , адресный вход ОЗУ 10, определ   адрес необходимой  чейки. Так как второй триггер 15 заблокирован в состо нии О, то информаци  на первом входе и выходе вы5 читател  9 совпадает. Во втором такте подпроцесса по очередному импульсу второй последовательности 19, поступающему на третий, синхронизирующий вход ОЗУ 10, производитс  чтение из последнего цифро0 вого кода со значением K(m(i)) (сигнал 35), записанного в первом режиме работы дефектоскопа по тому адресу, который численно равен данному значению m(i). С выхода ОЗУ 10 код K(m(i)),  вл ющийс 

5 скорректированным, с учетом всех погрешностей и воздействи  дестабилизирующих факторов цифровым значением m(l) текущей величины огибающей сигналов, прин тых ПЭП 5, поступает на третий вход

0 регистратора 17.

На этом данный подпроцесс обработки информации заканчиваетс . Следующий подпроцесс начинаетс  в момент по влени  очередного тактового импульса первой по5 следовательности 18 на втором выходе синхронизатора 1. По соответствующему ему импульсу 27, поступающему на второй вход регистратора 17, во входные устройства последнего (например, регистры, ОЗУ и др.)

0 записываетс  полученное в предыдущем подпроцессе значение кода K(m(i)). В регистраторе 17 происходит определение параметров сигналов - амплитуды, координаты и т.д. Одновременно импульс 27 поступает

5 и на второй вход АЦП 8, в результате чего последний преобразует в цифровой код со значением m(i+1) следующую точку огибающей видеоимпульса 26 (II) и т.д.

Таким образом, во втором режиме работы дефектоскопа АЦП 8 последовательно,

точка за точкой преобразует огибающую видеоимпульсов, соответствующих прин тым ПЭП 5 УЗК, и промодулированную погрешност ми и воздействием дестабилизирующих факторов, в цифровые коды,  вл ющиес  адресами  чеек ОЗУ 10, и откуда далее считываютс  и регистрируютс  соответствующие скорректированные, истинные значени  кодов амплитуд. При этом устран ютс  погрешности амплитудной характеристики , существующие как при нормальных услови х, так и завис щие от воздействи  различных дестабилизирующих факторов, а также погрешности, обусловленные дифференциальной нелинейностью ПУАЦТ.

С приходом очередного импульса 20 цикла с первого выхода синхронизатора 1 на первый вход первого триггера 2 последний вновь устанавливаетс  в состо ние логической 1, и работа устройства повтор етс .

Как частный случай, синхронизатор 1. первый триггер 2, распределитель 11 и коммутатор 16 могут быть объединены в один блок синхронизатора-распределител  с сохранением всех внешних функций, выполн емых указанными блоками.

Таким образом, двойна  последовательна  запись в первом режиме работы дефектоскопа каждого значени  корректирующих кодов в две  чейки ОЗУ: основную - адрес которой равен значению кода с выхода АЦП, дополнительную - с адресом на единицу меньшим, позвол ет автоматически заполн ть  чейки с теми адресами, значени  которых могут быть пропущены в последовательности кодов на выходе АЦП вследствие его дифференциальной нелинейности , т.е. производитс  автоматическа  интерпол ци  корректирующих кодов на те значени  дискретизированной амплитудной характеристики реального ПУАЦТ, дл  которых они не могут быть определены непосредственно. Это повышает общую достоверность и полноту корректировки дифференциальных нелинейностей, позвол ет избежать провалов или горбов в получаемой вследствие проведени  коррекции амплитудной характеристике ПУАЦТ. а также повышает достоверность регистрируемой информации и всего ультразвукового контрол  в целом.

Интерпол ци , проводима  именно одновременно с непосредственным определе- нием корректирующих кодов, также повышает и прЬизводительность ультразву- кового контрол .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно электроакустически соединенные синхронизатор, первый триггер , счетчик адреса, генератор зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь, ключ-селектор, логарифмический усилитель, аналого-цифровой преобразователь , вычитатель и оперативное запоминающее устройство, последовательно соединенные распределитель и посто нное запоминающее устройство, второй вход

   которого соединен с вторым выходом счетчика адреса, генератор экспоненциального импульса, включенный между первым выходом синхронизатора и вторым входом ключа-селектора , формирователь зоны

   контрол , включенный между первым выходом первого триггера и третьим входом ключа-селектора , и регистратор, первый вход распределител  соединен с четвертым входом ключа-селектора, вторым входом оперативного запоминающего устройства и вторым выходом первого триггера, второй вход - с вторым выходом синхронизатора, второй выход - с вторым входом счетчика адреса, первый выход которого соединен с

   вторым входом первого триггера, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности контрол , он снабжен вторым триггером, включенным между вторым выходом синхронизатора и вторым входом

   вычитател , и коммутатором, первый вход которого соединен с первым входом регистратора , вторым входом второго триггера и вторым выходом первого триггера, второй вход - с вторым выходом синхронизатора,

   третий вход - с первым выходом распределител , выход-с вторыми входами аналого- цифрового преобразовател  и регистратора, третий вход оперативного запоминающего устройства соединен с третьим выходом синхронизатора, четвертый вход - с выходом посто нного запоминающего устройства, а выход - с третьим входом регистратора.

   p-/ J | J+/

   1-2.

   Л

   Я И&4

   7

   /V ;

   11m (4 т(г)

   3/

   j2-JZLCH

   b-f} p Q+ ) () xp- J

   mb-t) mti) rfiO+f) mfn-Zi mCn-) mfa)

   1ЛI IIIL.

   n rn т п n

   31

   3V $5

   M (

   I III /.It -.-JI11

   L

   Фиг.г