SU957099A1 - Способ ультразвукового контрол качества материалов и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относится к неразрушающнм испытаниям ультразвуковым методом и может быть использовано в машиностроительной и других отраслях промышленности.

Известен способ ультразвукового кон— ⁵ троля качества материалов, заключающий- * ся в том, что в изделие получают упругие колебания, принимают прошедшие колебания и определяют характеристики излученных и принятых колебаний.

Известно устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор, ультразвуковых колебаний и пре- ₁₅ образователь, усилитель, генератор пилообразного напряжения и блок обработки Г1].

Недостатком известных способа и уст- ’ ройства является низкая точность и по- ?q мехозащищекность устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ ультразвукового контроля качества ма2 териалов, заключающийся в том, что в изделие излучают упругие колебания, принимают' прошедшие через изделие колебания и сравнивают характеристики излученных и принятых колебаний. _с· Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждающих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь и усилитель, а также блок вычитания, дешифратор и измеритель времени [2].

Недостатком известных способа и устройства является низкая точность и помехозащищенность из-за влияния помех, которые приводят к ложному срабатыванию устройства.

Цель изобретения - повышение точности и помехозащищенности устройства.

Поставленная цель достигается'способом ультразвукового контроля качества i материалов, заключающемся в том, что в изделие излучают упругие колебания, принимают прошедшие через изделие ко-, лебания и сравнивают характеристики излученных и принятых колебаний, излучают упругие колебания в виде бинарной псевдослучайной кодовой последовательности (БПКП), изменяют период излученных упругих колебаний так, чтобы рассогласование между ним л временем задержки последовательности импульсов в контролируемом материале стало равным О, и по периоду излученных колебаний судят ό качестве изделий.

Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов снабжено последовательно соединенными блоком корреляторов, входы которого подключены к Выходу усилителя, пороговым каскадом, генератором пилообразного напряжения и сумматором, выход которого подключен к входу генератора возбуждающих корреляторов, и сумматор 14 по модулю два, два входа которого и выход соединены с регистром 13 сдвига. Два входа блока 5 вычитания соединены с выхода5 ми блока 8 корреляторов.

Дешифратор 6 включен между регистром '13 сдвига и измерителем, времени.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью генератора 1 возбуждающих импульсов вырабатывается последовательность тактовых импульсов 15 (фиг. 2), период следования которых зависит от управляющего напряжения 16, подаваемого на вход генератора 1.

На каждый тактовый импульс регистр 13 сдвига с обратной связью через сумматор 14 по модулю два формирует один элемент длительностью Уд БПКП.

Каждый период БПКП содержит N элеимпульсов, ключом, включенным между сумматором и блоком вычитания и соединенным с выходом порогового каскада, регистром сдвига, включенным между генератором возбуждающих импульсов 25 и излучающим преобразователем и соединенным с входами блока корреляторов, дешифратором, включенным между регистром сдвига и измерителем времени и соединенным с выходом порогового кас- ₃₀ када, и сумматором по модулю два, два входа которого и выход соединены с регистром сдвига, а два входа блока вычитания - с выходами блока коррелятора ₃₅

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные эпюры, поясняющие работу схемы.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 возбуждающих импульсов, излучающий преобразователь 2, приемный преобразователь 3 и усилитель 4, и блок 5 вычитания, дешифратор 6, измеритель 7 времени, последовательно соединенные блок 8 корреляторов, входы которого подключены к выходу усилителя 4, пороговый каскад 9, генератор 10 пилообразного напряжения и сумматор 11, выход которого подключен ко входу генератора 1 возбуждающих импульсов. Кроме того, устройство содержит ключ 12, Включенный между сумматором 11 и блоком 5 вычитания и соединенный с выходом порогового каскада 9, регистр 13 сдвига, включенный между генератором 1 возбуждающих импульсов и излучающим преобразователем 2 и соединенный с входами блока 8‘ ментов где п - число ячеек в регистре 13 сдвига.

Рассмотрим случай, когда η =4. Электрический импульс 17, посредством излучающего преобразователя 2 преобразуется в акустический сигнал и вводится в контролируемый материал.

С помощью приемного преобразователя 3 импульс 18, задержанный в материале на время t , преобразуется в электрический. Далее с помощью усилителя 4 сигнал усиливается и подается на входы блока 8 корреляторов. Каждый из корреляторов,входящий в состав блока 8, вычисляет функцию взаимной корреляции между принятым импульсом 18 и импульсом, снятым с первого, второго н третьего выходов регистра 13 сдвига.

• Пока период Т излученного сигнала отличается от времени tj задержки в контролируемом материале на величину, большую, чем ΐ э выходное напряжение 19 блока 8 корреляторов близко нулю. В результате на выходе порогового каскада Θ поддерживается постоянный низкий уровень напряжения 20, ключ 12 за- . крыт и на генератор 1 через, сумматор ⁵⁰ 11 поступает только управляющее линейно изменяющееся напряжение 16 с генератора 10 пилбобразного напряжения. Управляющее Напряжение 16 непрерывно изменяет период следования тактовых импуль сов 15, изменяя соответственно период напученного сигнала.

Выходное напряжение 19 блока 8 корреляторов тем больше, чем меньше 3' от5 957099 личается от . При выполнении условия Т = t з на выходе блока 8 корреляторов фиксируют максимум функции взаимной корреляции. ·

Выходное напряжение .19 . блока 8 кор- 5 реляторов подается на пороговый каскад 9, порог которого задан так, что на его выходе появляется импульс напряжения 20, только при выполнении условия ⁽¹⁾’°

Таким образом, на выходе порогового каскада 9 фиксируется факт равенства времени задержки периоду Т с точностью до половины длительности элемента БПКП.

Как только условие (1) выполняется, импульс напряжения 20 останавливает генератор 1.0 пилообразного напряжения, на выходе которого запоминается напря- 20 жение 16 достигнутое к моменту выполнения условия (1). Импульс выходного напряжения 20 порогового каскада 9 открывает также ключ 12, в результате чего на сумматор 11, кроме на- I пряжения 16 с генератора 10 пилообразного напряжения, поступает напряжение рассогласования Up, пропорциональное разности дС=1_э-т..

Напряжение рассогласования формируется блоком 5 вычитания из выходных сигналов блока 8 корреляторов.

С помощью блока 8 корреляторов фор- мируется функция взаимной корреляции ·· · между принятым импульсом 18 и импульсом, снятым с первого выхода регистра 13 сдвига и опережающим зондирующий импульс 17 на время ’ , а также между принятым импульсом 18 и импульсом, снятым с третьего выхода регистра 13 сдвига и отстающим‘от зондирующего импульса 17 на время Гд. . Далее с помощью блока 5 вычитания в эави-‘ симости от = tj- Т формируется . напряжение рассогласования Up· ·

С порогового каскада 9 дается разрешение ,на работу дешифратора 6, который формирует временной интервал, равный Т.

Время между выходными импульсами дешифратора 6, измеренное с помощью измерителя 7 времени, является временем распространения упругих колебаний между излучающим преобразователем 2 и приемным преобразователем. 3.

I

В случае поступления некоррелированной с полезным сигналом помехи на приемный преобразователь 3, вследствие отсутствия корреляции между зондирующим и принятым импульсами 17 и 18, напряжение на выходе блока 8 коррелятора близко к О, значит не происходит срабатывание схемы.

В случае поступления коррелированной с полезным сигналом помехи, уровень боковых лепестков функции взаимной корреляции меньше порога срабатывания порогового каскада 9, а значит отслеживается только полезный сигнал.

' Изобретение позволяет с высокой точностью и помехозащищенностью производить контроль качества материалов.

Годовой экономический эффект составляет 5 тыс. руб. на одно изделие.

Claims (3)

1. (54) CFIOCPB УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ.КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО Иэобретенке относитс  к нераарушающим испытани м ультразвуковым методом и может быть использовано в машиностро ительной и других отрасл х промышленности . Известен способ ультразвукового контрол  качества материалов, заключающий с  в том, что в изделие получают угфу- гие колебани , принимают прошедшие колебани  и определ ют характеристики излученных н прин тых колебаний. Известно устройство дл  контрол  качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор , ультразвуковых колебаний и преобразователь , усилитель, генератор пилообразного напр жени  и блок обработки Cl. Недостатком известных способа и уст ройства  вл етс  низка  точность и помехозащнщенность устройства. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ ультразвукового контрол  качества маОСУЩЕСТВЛЕНИЯ териалов, заключающийс  в том, что в изделие излучают упругие колебани , принимают прошедшие через изделие колебани  и сравнивают характеристики излученных и прин тых колебаний. Ультразвуковое устройство дл  контрол  качества материалов, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждающих импульсов, излучающий преобразователь, приемный тфеобразователь и усилитель, а также блок вычитани , дешифратор и измеритель времени
2. 2. Недостатком известных способа к устройства  вл етс  низка  точность и помехозащищенность из-за вли ни  помех , которые привод т к ложному срабатыванию устройства. Цель изобретени  - повышение точности и помехозащищенности устройства. Поставленна  цель достигаетс способом ультразвукового контрол  качества материалов, заключающемс  в том, тго в изде71ие излучают упругие колебани . 1финимают 1фошедшие через изделие колебани  и сравнивают характеристики излученных н прин тых колебаний, излучают упругие колебани  в виде псевдослучайной кодовой последовательности (БПКП), измен ют период излученных упругих колебаний так, чтобы рассогэтасованке между ним д временем задержки последовательности импульсов в кантрол1фуемом материале стало равным О, и по периоду излученных колебаний суд т о качестве изделий. Ультразвуковое устройство дл  контро л  качества материалов снабжено после , довательно соед сненными блоком коррел торов , входы которого подключены к йыходу усилител , пороговым каскадом, генератором пилообразного напр жени  и сумматором, выход которого подключен к входу генератора возбуждающих импульсов, ключом, включенным между сумматором и блоком вычитани  и соединенным с выходом порогового каскада регистром сдвига, включенным между генератором возбуждающих импульсов и излучающим преобразователем и соеди ненным с входами блока коррел торов, деши(}ратором, включенным между регис тром сдвига и измерителем времен  и соединенным с выходом порогового каскада , и сумматором по модулю два, два входа которого и выход соединены с регистром сдвига, а два входа блока вычитани  - с выходами блока коррел торов . На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - временные эпюры , по сн ющие работу схемы. Устройство содержит последовательно соединенные генератср 1 возбуждающих импульсов, излучающий преобразователь 2, приемный преобразователь 3 и усили тель 4, и блок 5 вычитани , аеш фратор 6, измеритель 7 времени, последователь но соединенные блок 8 коррел торов, входы которого подключены к выходу усилител  4, пороговый каскад 9, генератор 10 пилообразного напр жени  и сумматор 11, выход которого подключен ко входу генератора 1 возбуждающих имп; льсов. Кроме того, устройство содержит ключ 12, включенный между сумматором 11 и блоком 5 вычитани  и соединенный с выходом порогового ка када 9, регистр 13 сдвига, включенный между генератором 1 возбуждающих импульсов и излучающим преобразователем 2 и соединенный с входами блока 8 сррел торов, и сумматор 14 по модулю ва, два входа которого и выход соедиены с регистром 13 сдвига. Два входа лока 5 вычитани  соединены с выходами блока 8 коррел торов. Дешифратор 6 включен между регисром 13 сдвига и измерителем, времени. Способ осуществл ют следующим обазом . С помощью генератора 1 возбуждаюдих импульсов вьфабатываетс  последоательность тактовых импульсов 15 (фиг. 2), период Т следовани  которых ависит от управл ющего напр жени  16, одаваемого на вход генератора 1. На каждый тактовый импульс регистр 13 сдвига с обратной св зью через сумматор 14 по модулю два формирует дин элемент длительностью БПКП. аждый период БПКП содержит N элементов , где п - число  чеек в регистре 13 сдвига . Рассмотрим случай, когда п 4. Электрический импульс 17, посредством излучающего преобразовател  2 преобразуетс  в акустический сигнал и вводитс  в контролщзуемый материал. С помощью приемного преобразовател  3 импульс 18, задержа1Щьгй в матеррале на врем  t , преобразуетс  в электрический . Далее с помощью усилктел  4 сигнал усиливаетс  и подаетс  на входы блока 8 коррел торов. Каждый из коррел торов, вход щий в состав блока 8, вычисл ет функцию взаимной коррелвишн между прин тым импульсом 18 и импульсом , сн тым с первого, второго н т ретьего выходов регистра 13 сдвига. Пока период Т излученного сигнала отличаетс  от времени tj задержки а контролируемом материале на величину, больщую, чем fg выходное напр жение il9 блока 8 коррел торов близко нулю. В результате на выходе порогового каскада 9 поддерживаетс  посто нный низкий уровень напр жени  20, ключ 12 за- . 1фыт и на генератор 1 через, сумматор 11 поступает только угфавл ющее линейно измен ющеес  напр жение 16 с генератора 10 пилбобразного напр жени . Управл ющее Напр жение 16 непрерывно измен ет период Т следовани  тактовых импульсов 15, измен   соответствешю период излученного сигнала. Выходное нахф жение 19 блока 8 коррел торов тем больше, чем меньше Т отличаетс  от - -При вьшопненин услови  Т t 3 на выходе блока 8 коррел торов фиксируют максимум функции взаи ной коррел ции. Выходное напр жение .19 блока 8 кор рвл торов подаетс  на порогсзвый каскад порог задан так, что на его вы ходе по вл етс  импульс напр женн  20 только при вьшолнении услови  f т i ГМ tj,Tt - i .V Таким образом, на выходе nqporoBoro каскада 9 фикс фуетс  факт равенства Е ремени задержки t периоду Т с точностью до половины длительности элемента БПКП. Как только условие (1) выполн етс , импульс напр жени  2О останавливает генератор Ю пилообразного напр жени , на выходе которого запомюшетс  напр жение 16 достигнутое к момеигу выполнени  УСЛОВИЯ (1). Импульс выходного напр жени  20 порогового каскада 9 схткрывает также ключ 12, в результате чего на сумматор 11, кроме наг з жени  16 с генератора 10 пилообразного напр жени , поступает напр же1ше рассогласовани  Up, пропорциональное разности .-T.. Напр жение рассогласовани  формируетс  блоком 5 вычитани  из вь1ходных .сигналов блока 8 коррел торов. С помощью блока 8 коррел торов фс мируетс  фушсци  взаимной коррел ции между прин тым импульсом 18 и импуль сом, сн тым с первого вькода регистра 13 сдвига и опережающим зондирующий импульс 17 на врем  Тд , а также между прин тым импульсом 18 и импуль сом, сн тым с третьего выхода регистра 13 сдвига и отстающимот ЗОНД1ФУюшего импульса 17 на врем  Tj . Далее с помощью блока 5 вычитани  в зав симости отДТг tj-T формируетс  напр жение рассогласовани  Up- С порогового каскада 9 даетс  разрешение ,на работу дешифратора 6, который ltюpмиpyeт временной интервал, равный Т. Врем  между выходными импульсами дещифратора 6, измеренное с помощью измерител  7 времени,  вл етс  временем распространени  упругих колебаний между излучающим преобразователем 2 и приемным преобразователем.
3. 3. В случае поступлени  некоррелированной с полезным сигналом помехи на приемный преобразователь 3, вследствие отсутстви  коррел ции между зондирующим и прин тым импульсами 17 и 18, напр жение на выходе блока 8 коррел - . тора близко к О, значит не происходит Ярабатывание схемы. В случае поступлени  кс релированной с полезным сигналом помехи, уровень боковых лепестков функции взаимной коррел ции меньше порога срабатывани  порогового каскада 9, а значит отслеживаетс  только полезный сигнал. Изобретение позвол ет с высокой точностью и помехозащищенностью производить контроль качества материалов. Годовой экономический эффект составл ет 5 тыс. руб. на одно изделие. Формула изобретени  1.Способ ультразвукового контрол  качества материалов, заключающийс  в том, что в изделие излучают упругие колебани , принимают гфощедшие через изделие колебани  и сравнивают хареиствристики излученных и прин тых колебаний , отличающийс  тем, что, с целью повьпиени  точности контрол  и помехозащищенности, излучают упругие колебани  в виде бинарной псевдослучайной кодовой последовательности, измен ют период излученных упругих колебаний так, чтобы рассогласование между ним и временем задержки последовательности импульсов в контролируемом материале стало равным О, и по периоду излученных колебаний суд т о качестве издели{и 2,Ультразву совое устройство дл  контрол  качества материалов, содержащее (Последовательно соединенные генератор .возбуждающих импульсов, и злучающий преобразователь, приемный преобразователь и усилитель,, а теисже блок вычитани , дешифратор и измеритель времени, отличаю щ-е ее   тем, что оно снабжено последовательно соединенными блоком коррел торов, входы которого подключены к выходу усилител , пороговым каскадом, генератором пилообразного напр жени  и сумматором, выход которого подключен к входу генератора возбуждающих импульсов, ключом, включенным между сумматором и блоком вычитани  и соединенным с выходом порогового каскада, регистром сдпнга, включенным между генератором позбунщоющих импульсов в излучающим преобразователем и соединенным с входами блока коррел торов , дешифратором, включенным меиаду реристром сдвига и измерителем Еремвни и соединенным с выходом порогового каскада, и сумматором по модулю два, два входа которого и выход соединены с регистром сдвига, а два входа блока вычитани  - с выходами блока коррел торов . 95 98 Источники информации, прин тые во внимание при. 1. Авторское свидетельство СССР N 587394, кл. G 01 N 29/04, 1976. 2,. Авторское свидетельство СССР по за вке № 29.82949/28, кл. q 01Ы 29/04, 1980 (прототип).