SU879453A1 - Устройство дл измерени чувствительности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов - Google Patents

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии для определения чувствительности преобразователей и дефектоскопов.

Известно устройство для измерения ^: чувствительности ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, содержащее генератор зондирующих импульсов, электрически связанный с испытуемым преобразователем, набор акустических ¹¹ разнотолщинных нагрузок для ввода акустических импульсов и получения эхосигналов, принимаемых преобразоватет лем, усилитель эхо-сигналов и измеритель амплитуды [1] . ¹

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения чувствительнос.т ти ультразвуковых преобразователей.-и дефектоскопов, содержащее соединенные последовательно генератор зондирующих импульсов и основной преобразователь, связанный с последним канал обработки эхо-сигналов, включающий в себя основной усилитель и регистратор, и образец акустической нагрузки [ 2] . Устройство содержит набор образцов акустических нагрузок с отражателями, инмитирукицими дефекты.

Недостатками этих устройств являются низкая точность измерений, Обусловленная вариациями акустического контакта при перестановке преобразователя на различные акустические нагрузки, отсутствием контроля акустического контакта между преобразователем и образцом, дискретностью воспроизведения параметров по времени прохождения ультразвукового сигнала и соответственно - дискретностью измерений по амплитуде, и т. п., и низкая производительность, обусловленная большим числом перестановочных операций и фиксацией каждого преобразователя на большом количестве дискретных мер, большими габаритами и весом наборов мер или комплектов, сложностью автоматизации .процесса измерений.

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерения. 5

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком управления, клиновидным вкладышем с механизмом его перемещения, установленным на образце акустической нагрузки, ю размещенным на вкладыше дополнительным преобразователем, образец акустической нагрузки выполнен в виде клина, канал обработки эхо-сигналов снабжен подключенным к выходу основного усилителя И 15 соединенными последовательно временным селектором, детектором и перемножителем·, выход которого связан с одним из входов регистратора, последовательно включенными дополнительными усилителем ₂q и детектором, включенными между дополнительным преобразователем и вторым входом перемножителя, блок управления связан с механизмом перемещения клиновидного вкладыша и включен между вто- ₂₅ рым входом временного селектора и вторым входом регистратора.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2-4 - соответственно зо вид сбоку, вид сверху и вид спереди образца акустической нагрузки с клиновидным вкладышем.

Устройство содержит генератор ι зондирующих импульсов, основной преобра- ³⁵ зователь 2,. узел 3 его крепления, образец 4 акустической нагрузки с отражающей гранью 5, клиновидный вкладыш 6, установленный с возможностью линейного перемещения на образце 4 акустической нагрузки по грани 7 по направляющим 8, на котором установлен , основной преобразователь 2, механизм перемещения вкладыша 6, блок 10 управления координаты перемещения основ^-45 ного преобразователя 2, регистратор (например, двухкоординатный самописец) , один вход которого соединен с блоком 10 управлёния, а другой - с основным преобразователем 2 через ос- ⁵⁰ новной усилитель 12, временной селектор 13, управляемый сигналом с блока управления, детектор 14 и перемножитель 15, а также дополнительный преобразователь 16, соединенный через до-55 полнительный усилитель 17, детектор

18. Клиновидный вкладыш 6 имеет грань

19, на которой размещены основной и дополнительный преобразователи 2 и 16, а Также грани 20 и 21.

Устройство работает следующим образом.

Возбуждаемый генератором 1 зондирующих импульсов основной преобразователь 2, установленный на грани 19 клиновидного вкладыша 6, излучает акустические сигналы, часть которых проходит в аттестованный по скорости и затуханию образец 4 акустической нагрузки, а часть отражается от грани 21 вкладыша 6. Частично отраженные от грани 21 акустические сигналы попадают на грани 19 и 20,·причем на грани 19 в зоне максимальной амплитуды установлен дополнительный преобразователь 16, вокруг которого часть грани 19, а также грань 20 выполнены в виде конусообразных углублений для устранения влияния амплитуды переотраженных паразитных сигналов на результат измерения. Полезные акустические импульсы проходят через образец 4 акустической нагрузки и поступают на отражающую акустические сигналы грань

5. Эхо-импульсы, отраженные от грани 5, возвращаются обратно на основной преобразователь 2, который для устойчивой работы жестко зафиксирован в узле 3 крепления, имеет нормированный прижим, и рабочая поверхность основного преобразователя притерта к грани 19 вкладыша 6. При измерениях относительных характеристик, как функций расстояния, переходный слой между основным преобразователем 2 и гранью 19 в процессе измерений остается одним и тем же и погрешности .не вносит. Акустический эхо-сигнал преобразуется преобразователем 2 в электрический сигнал, затем усиливается основным усилителем 12, проходит без искажений через временной селектор 13, который не пропускает паразитные сигналы, детектируется детектором 14 и через перемножитель 15 попадает на вход, например, у регистратора 11.

Образец 4 и клиновидный вкладыш 6 выполнены в виде клиньев с одинаковыми углами Ф Сфиг. 2), величина которых выбирается из условия достижения заданной точности расстояния по переменной базе, требуемого диапазона расстояний, минимального влияния переотражений во вкладыше 6 на результат измерений, незначительного веса и габаритов акустической нагрузки. Обра5 879453 зец 4 и вкладыш 6 располагаются так, чтобы в процессе измерений рабочая поверхность преобразователя 2 была всегда параллельна отражающей грани

5. При включении механизма 9 вкладыш 5 6 с зафиксированным на нем основным преобразователем 2 линейно перемещается по направляющим 8, а грань 21 дополнительного вкладыша скользит по грани 7 образца 4, эхо-сигнал от гра- 1G ни 5, снимаемый с основного преобразователя 2, управляет перемещением nefca регистратора 11 по оси, например, у прямо пропорционально своей амплитуде. Электрический сигнал с блока 10 15 управления плавно перемещает перо регистратора 11 по оси, например, х, и временное окно” селектора 13 пропускает только информативный сигнал, причем амплитуда сигнала с блока 10 20 прямо пропорциональна плавному изменению расстояния г между излучающей поверхностью преобразователя 2 и отражающей гранью 5, так как линейное перемещение Z, по направляющим 8 про- 25 порционально расстоянию и сдвинуто на постоянную величину (фиг. 2) z, - . <’>

S I П 3Q где d — расстояние по оси излученного ультразвукового пучка в материале вкладыша ·

Плавное изменение расстояния г позволяет измерять чувствительность не 35 дискретно на разных базах, а как непрерывную функцию от расстояния г, а также определить вариационную погрешность измерений. Для удобства шкалу расстояний можно расположить по оси Z₂ на 06- 40 разце 4 и тогда

-Z₂ = (r-α) · ctg«c (2)

Для определения чувствительности 45 ультразвуковых дефектоскопов на отра- < жающей грани 5 выполняют искусственный отражатель в виде продольной канавки, например, прямоугольного профиля (фиг. 4), вместо генератора 1 и 50 усилителя 12 подключают электронную часть дефектоскопа, а селектор 13, детектор 14, перемножитель 15 и регистратор 11 настраиваются на запись уровня эхо-сигнала от искусственного от- 55 ¹ ражателя.

Энергия падающей ультразвуковой болны, излученная испытуемым преобра зователем 2, при наклонном падении на границе раздела двух сред, образованной гранью 21 вкладыша 6 и гранью 7 образца 4, распадается на энергию отраженной волны и энергию прошедшей волны. Если при включенном механизме 9 -существует стабильный акустический контакт между вкладышем 6 и образцом Т4,то при постоянной амплитуде падающей · волны амплитуды прошедшей и отраженной волн остаются неизменными и происходит · нормальная запись уровня амплитуды эхосигнала на регистраторе 11. При ухудшении акустического контакта амплитуда прошедшей волны уменьшится и пропорционально уменьшится уровень амплитуды эхо-сигнала на одном из входов перемножителя 15« Однако амплитуда отраженной волны от грани 21 увеличится, что вызовет пропорциональное увеличение уровня сигнала на другом входе перемножителя 15, получившегося в результате преобразования вспомогательным контрольным преобразователем 16 в электрический сигнал амплитуды отраженной акустической волны от грани 21, усилением электрических импульсов усилителем 17 и детектированием детектором 18. Перемножитель 15 настроен таким образом, что на его выходе соблюдается неизменный вид уровня амплитуды эхо-сигнала от грани 5 не только при стабильном акустическом контакте, но и при его изменении в допустимых пределах. Этим достигается контроль акустического контакта и дальнейшее исключение его влияния на измерение чувствительности, что позволяет (произвести контроль амплитуды прошедшей в образец 4 волны и увеличить точность измерений чувствительности преобразователей в целом.

Использование в предлагаемом устройстве образца акустической нагрузки в виде клина и дополнительного вкладыша при измерениях чувствительности преобразователей позволит исключить применение большого набора образцов или специальных комплектов мер, упростить процесс измерений, выполнить образец с постоянными акустическими параметрами, уменьшить количество операций при измерениях, уменьшить вес и габариты акустической нагрузки. Применение образца в виде клина и контрольного преобразователя позволяет также произвести автоматизацию записи чувствительности, а еле1 довательно, увеличить производительность измерений?.

Таким образом, данное изобретение существенно повышает точность и производительность измерений.

Claims (2)

1. 387 мер или комплектов, сложностью автоматизации .процесса измерений. Целью изобретени   вл етс  повьшение точности и производительности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство снабжено блоком управлени , клиновидным вкладышем с механизмом его перемещени , установленным на образце акустической нагрузки, размещенным на вкладыше дополнительным преобразователу м, образец акустической нагрузки выполнен в виде клина, канал обработки эхо-сигналов снабжен подключенным к выходу основного усилител  и соединенными последовательно временным селектором, детектором и перемножителем , выход которого св зан с одним из входов регистратора, последовательно включенными дополнительными усилителе и детектором, включенньши между допол нительным преобразователем и вторым входом перемножител , блок управлени  св зан с механизмом перемещени  клино видного вкладыша и включен между вторым входом временного селектора и вторым входом регистратора. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2-4 - соответственно вид сбоку, вид сверху и вид спереди образца акустической нагрузки с клинoвид ым вкладышем. Устройство содержит генератор i зо дирующих импульсов, основной преобразователь 2,, узел 3 его креплени , образец 4 акустической нагрузки с отражающей гранью 5, клиновидный вкладыш 6, установленный с возможностью линейного перемещени  на образце 4 акустической нагрузки по грани 7 по направл ющим 8, на котором установлен основной преобразователь 2, механизм 9 перемещени  вкладьша 6, блок 10 управлени  координаты перемещени  основ ного преобразовател  2, регистратор 11 (например, двухкоординатный самописец ) , один вход которого соединен с блоком 10 управлени , а другой - с основным преобразователем 2 через основной усилитель 12, временной селектор 13, управл емый сигналом с блока 10 управлени , детектор 14 и перемножитель 15, а также дополнительный пре образователь 16, соединенный через до полнительный усилитель 17, детектор 18.Клиновидный вкладьш 6 имеет грань 19,на которой размещены основной и дополнительный преобразователи 2 и 16, а Также грани 20 и 21. Устройство работает следующим образом . Возбуждаемый генератором I зондирующих импульсов основной преобразователь 2, установленный на грани 19 клиновидного вкладыша 6, излучает акустические сигналы, часть которых проходит в аттестованный по скорости и затуханию образец 4 акустической нагрузки , а .часть отражаетс  от грани 21 вкладьша 6. Частично отраженные от грани 21 акустические сигналы попадают на грани 19 и 20,-причем на грани 19 в зоне максимальной амплитуды установлен дополнительньй преобразователь 16, вокруг которого часть грани 19, а также грань 20 выполнены в виде конусообразных углублений дл  устранени  вли ни  амплитуды переотраженных паразитных сигналов на результат измерени . Полезные акустические импульсы проход т через образец 4 акустической нагрузки и поступают на отражающую акустические сигналы грань 5. Эхо-импульсы, отраженные от грани 5, возвращаютс  обратно на основной преобразователь 2, который дл  устойчивой работы жестко зафиксирован в узле 3 креплени , имеет нормированный прижим, и рабоча  поверхность основного преобразовател  притерта к грани 19 вкладыша 6. При измерени х относительных характеристик, как функций рассто ни , переходный слой между основным преобразователем 2 и гранью 19 в процессе измерений остаетс  одним и тем же и погрешности .не вносит. Акустический эхо-сигнал преобразуетс  преобразователем 2 в электрический сигнал , затем усиливаетс  основным усилителем 12, проходит без искажений через временной селектор 13, который не пропускает паразитные сигналы, детектируетс  детектором 14 и через перемножитель 15 попадает на вход, например , у регистратора 11. Образец 4 и клиновидный вкладыш 6 выполнены в виде клинт)ев с одинаковыми углами ot- Сфиг. 2), величина которых выбираетс  из услови  дoctижeни  заданной точности рассто ни  по переменной базе, требуемого диапазона рассто ний, минимального вли ни  переотражений во вкладыше 6 на результат изиерений, незначительного веса и габаритов акустической нагрузки. Образец 4 и вкладьпи 6 располагаютс  так, чтобы в процессе измерений рабоча  поверхность преобразовател  2 быпа всегда параллельна отражающей грани 5. При включении механизма 9 вкладыш 6 с зафиксированным на нем основным преобразователем 2 линейно перемещаетс  по направл ющим 8, а грань 21 дополнительного вкладьша скользит по грани 7 образца 4, эхо-сигнал от грани 5, снимаемый с основного преобразовател  2, управл ет перемещением регистратора 11 по оси, например у пр мо пропорционально своей амплитуде . Электрический сигнал с блока 10 управлени  плавно перемещает перо регистратора 11 по оси, например, х, и временное окно селектора 13 пропускает только информативный сигнал, причем амплитуда сигнала с блока 10 пр мо пропорциональна плавному измене нию рассто ни  г между излучающей поверхностью преобразовател  2 и отражающей гранью 5, так как линейное перемещение Z, по направл ющим 8 пропорционально рассто нию и сдвинуто на посто нную величину (фиг. 2) где d - рассто ние по оси излученного ультразвукового пучка в материале вкл дыша . Плавное изменение рассто ни  г поз вол ет измер ть чувствительность не дискретно на разных базах, а как непр рывную функцию от рассто ни  г, а так же определить вариационную погрешност измерений. Дл  удобства шкалу рассто  ний можно расположить по оси Z на 06 разце 4 и тогда -Zj (г-а) ctg«c Дл  определени  чувствительности ультразвуковых дефектоскопов на отра жающей грани 5 выполн ют искусственный отражатель в виде продольной канавки , например, пр моугольного профил  (фиг. 4), вместо генератора 1 и усилител  12 подключают электронную часть дефектоскопа, а .селектор 13, д тектор 14, перемножитель 15 и регист ратор 11 настраиваютс  на запись уро н  эхо-сигнала от искусственного отражател . Энерги  падающей ультразвуковой &amp;олнь1, излученна  испытуемым лреобра зователем 2, при наклонном падении на границе раздела двух сред, образованной гранью 21 вкладьш1а 6 и гранью 7 образца 4, распадаетс  на энергию отраженной волны и энергию прошедшей волны. Если при включенном механизме 9 .существует стабильный акустический контакт между вкладьш1ем 6 и образцом 14,то при посто нной амплитуде падающей волны амплитуды прошедшей и отраженной волн остаютс  неизменными и происходит нормальна  запись уровн  амплитуды эхосигнала на регистраторе 1. При ухудшении акустического контакта амштитуда прошедшей волны уменьшитс  и пропордионально уменьшитс  уровень амплитуды эхо-сигнала на одном из входов перемножител  15, Однако амплитуда отраженной волны от грани 21 увеличитс , что вызовет пропорциональное увеличение уровн  сигнала на другом входе перемножител  15, получившегос  в результате преобразовани  вспомогательным контрольным преобразователем 16 в электрический сигнал амплитуды отраженной акустической волны от грани 21, усилением электрических импульсов усилителем 17 и детектированием детектором 18. Перемножитель 15 настроен таким образом, что на его выходе соблюдаетс  неизменный вид уровн  амплитуды эхо-сигнала от грани 5 не только при стабильном акустическом контакте, но и при его изменении в допустимых пределах. Этим достигаетс  контроль акустического контакта и дальнейшее исключение его вли ни  на измерение чувствительности, что позвол ет рроизвести контроль амплитуды прошедшей в образец 4 волны и увеличить точность измерений чувствительности преобразователей в целом. Использование в предлагаемом устройстве образца акустической нагрузки в виде клина и дополнительного вкладыша при измерени х чувствительности преобразователей позволит исключить применение большого набора образцов или специальных комплектов мер, упростить процесс измерений, выполнить образец с посто нными акустическими параметрами, уменьшить количество операций при измерени х, уменьшить вес и габариты акустической нагрузки. Применение образца в виде клина и контрольного преобразовател  позвол ет также произвести автоматизацию записи чувствительности, а еле18 довательно, увеличить производительность измерений, Таким образом, данное изобретение существенно повышает точность и производительность измерений. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  чувствительности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов, содержащее соединенные последовательно генератор зондирующих импульсов и основной преобразователь , св занный с последним канал обработки эхо-сигналов, включающий в себ  основной усилитель и регистратор , и образец акустической нагрузки , отличающеес  тем что, с целью повышени  точности и про изводительности измерений, оно снабже но блоком управлени , клиновидным вкладышем с механизмом его перемещени установленным на образце акустической « нагрузки, размещенным на вкладыше дополнительным преобразователем, обра3 ец акустической нагрузки выполнен в виде клина, канал обработки эхо-сигналов снабжен подключенными к выходу основного усилител  и соединенными последовательно временным селектором, детектором и перемножителем, выход которого св зан с одним из входов регистратора, последовательно включенными дополнительными усилителем и детектором, включенными между дополнительным преобразователем и вторым входом перемножител , блок управлени  св зан с механизмом перемещени  I клиновидного вкладыша и включен между вторым входом временного селектора и вторым входом регистратора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. ГОСТ 23702-79, Контроль неразрушающий .Преобразователи ультразвуковые . Основные параметры и методы их измерений,
2. 2. ГОСТ 23667-79, Контроль неразрущающий . Дефектоскопы ультразвуковые. jr гп л j i.LJi jfjiij ± j,j f j О у ixkjDDic; Методы измерени  основных параметров (прототип).

   fc /

   $ut..

   Фиг. J

   -Zg -{rfflcfy ff

   0fff.