Ультразвуковой дефектоскоп

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП , содержащий последовательно соеданенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, первый управляемый аттенюатор, первый усилитель, пиковый детектор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), последовательно соединенные второй усилитель и пороговый каскад, линию задержки, реверсивный счетчик, две схемы И и цифровой индикатор , отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля и упро щения его конструкции, он снабжен даумя . компараторами, входы которых подключены выходу пикового детектора, а выходы - к первому входу каждой схемы И, двумя инвер торами , выходы которых соединены оо BTO{Hii- ми входами схем И, третьи входы последних подключены к выхоДу синхронизатора, а выхода - к: входам реверсивного счетчика, вторым управляемым аттенюатором, выход которого подключен к входу второго усилителя, дещифратором, входы KOTqporo соединены с выходами реверсивного счетчика, первый и п- . выходы - с входами инверторов, а остальные выходы - с входами управляемых аттенюаторов и цифрового индикатора, выходы реверсивного счетчика подключены к входам АЦП, выход первого усилителя соеданен со вторым входом порогового каскада, а линия задержки включена между синхронизатором и пиковым детектором.

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

>С59.6 О1 N 9/04!

: .: с

f!!

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 33083 29/25 — 28 (22) 30.06.81 . (46) 07.04.83. Бюл. No 13 (72) А. В. Михуткин, В. В. Городничий и В. П. Малайчук (71) Днепропетровский ордена Трудового

Красного .Знамени государственный университет .им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (53) 620.179.16 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР No 699207, кл. G 01 N 29/04, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 3247918/28, кл. G 01 N 29/04, 1981 (прототип) .

I (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТО—

СКОП, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих . импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, первый управляемый аттенюатор, первый усилитель, пиковый детектор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), последовательно соединенные второй усилитель

„„Я0„„1010516 A и пороговый каскад, линию задержки, реверсивный счетчик, две схемы И и цифровой индикатор, .отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля и yrrpo щения его конструкции, он снабжен двумя .. компараторамн, входы которых подключены ю выходу пикового детектора, а выходы — к первому входу каждой схемы И, двумя инвест торами, выходы которых соединены оо вторы ми входами схем И, третьи входы последних подключены к выхо1ту синхронизатора,.а выходы — к входам реверсивного счетчика, вторым управляемым апенюатором, выход которого подключен к входу второго усилителя; дешифратором, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, первый и ивыходы — с входами инверторов, а осталь- . Е ные выходы — с входами управляемых аттенЮаторов и цифрового индикатора, выходы pesepснвного счетчика подключены к входам АЦП, выход первого усилителя соединен со вторым

1 Я входом порогового каскада, а линия задержки . включена между синхронизатором и пиковым детектором.

:Ю

lani

1 101051

Изобретение относится. к неразрушающим испытаниям ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля качества ма териалов и изделий.

Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генера- тор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, блок дискретного управления коэффициентом передачи усилителя, усилитель, пороговый каскад и блок отсчета 1у временных интервалов (1).

Недостатком этого дефектоскопа является низкая производительность контроля, так как использование его в автоматизированных системах невозможно из-за ручного управления кой- 1э мутатора, входящего в состав блока дискрет- ного управления коэффициентом передачи усилителя.

Наиболее близким к изобретению по.технической.сущности и достигаемому результату эО является ультразвуковой дефектоскоп, содер жащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, первый управляемый аттенюатор, нервыйд усилитель, пиковый детектор, и аналого-tm$po вой преобразователь (АЦП), последовательно соединенные второй усилитель и пороговый каскад, линию задержки, реверсивный счетчик, две схемы И и цифровой индикатор (2).

Недостатком известного дефектоскопа является сложность конструкции и низкая точность, вызванная тем, что сравнение опорного напряжения с напряжением, полученным на выходе усилителя, происходит как при больших, так и малых уровнях напряжений.

Цель изобретения — повышение точности контроля и упрощение конструкции дефектоскопа.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой дефектоскоп снабжен двумя

40 компараторами, входы которых подключены к выходу пикового детектора, а выходы — к первому входу каждой схемы И, двумя инверторами, выходы которых соединены со вторы" ми входами схем И, третьи входы последних подключены к выходу синхронизатора, а выходы — ко входам реверсивного счетчика, вторым управляемым аттейюатором, выход которого подключен ко входу второго усилителя, дешифратором, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика, первый и и выходы — со входами инверторов, а остальные выходы — со входами управляемых аттенюаторов и цифрового индикатора, выходы реверсивного счетчика подклточены ко входам АЦП, выход первого усилителя соединен S5 со вторым входом порогового каскада. а линия задержки включена между синхронизатором и пиковым детектором.

На фиг. 1 представлена блок-схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 — управ ляемый аттенюатор.

Ультразвуковой дефектоскоп с< держит последовательно соединеннй е синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4, первый управляемый аттенюатор 5, первый усилитель 6, пиковый детектор 7 и аналого-цифровой преобразователь 8 (АЦП), последовательно соединенные второй усилитель 9 и пороговый каскад 10, линию 11 задержки, .реверсивный счетчик 12, схемы 13 и 14 И, цифровой индикатор. 15, два компаратора 16 и

17, входы которых подключены к выходу пи,кового детектора 7, а выходы — к первому входу схем 13 и 14 И, два инвертора 18 и

19, выходы которых соединены со вторыми входами схемы 13 и 14 И, третьи входы этих схем. подключены к выходу синхронизатора 1, а выходы — ко входам реверсивного счетчика

12, второй управляемый аттенюатор 20, выход которого подключен ко входу второго усилителя 9, дешифратор 21, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика

:12, первый и и выходы — со входами инверторов 18 и 19, а остальные выходы — со входами управляемых аттенюаторов 5,20 и цифрового индикатора 15. Выходы реверсивного счетчика 12 подключены ко входам АЦП 8, выход первого усилителя 6 соединен со вторым входом порогового каскада 10, а линия

11 задержки включена между синхронизатором

1 и пиковым детектором 7.

Управляемые аттенюаторы 5 и 20 выполнены в виде делителя 22 напряжения и блока

23 электронных коммутаторов.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Синхронизатор 1 запускает генератор 2 зондирующих импульсов и через линию 11 задержки сбрасывает пиковый детектор 7. Длительность задержки линии 11 равна длительности синхроимпульса. Генератор 2 вырабатывает импульс высокочастотных колебаний, возбуждающий преобразователь 3. Ультразвуковые колебания, прошедшие через изделие 24, принимаются приемным преобразователем 4 и через управляемый аттенюатор 5 поступают на вход усилителя 6, с выхода которого принятый сигнал поступает на первый вход порогового каскада 10. На второй вход этого каскада поступает уровень сравнения, а результат сравнения поступает на выход дефектоскопа и может быть использован для дальнейшей обработки или индикации.

Одновременно сигнал с выхода усилителя

6 поступает на вход пикового детектора 7, где происходит выделение и запоминание макси3 101051 мального значения амплитуды принятого ультразвукового сигнала на выходе усилителя 6. .Полученное значение сравнивается компараторами 16 и 17 с опорными напряжениями (((1

Uо и Uo Пороговые напряжения U и 00 определяют минимальное и максимальное значения амплитуд импульсов на выходе усили.теля 6 соответственно. Сигнал на выходе компаратора 16 появляется только в том случае, если уровейь сигнала на выходе пикового 1В ! детектора 7 ниже опорного напряжения U>

Сигнал на выходе компаратора 17 появляется ! ,только в том случае, если уровень сигнала на выходе пикового детектора выше опорного напряжения U ((15

Выходной сигнал компаратора 16 разрешает срабатывание схемы 13 И, а выходной сиг.нал ком паратора 17 — срабатывание схемы

14 И.

Величина сигнала на выходе усилителя 6 оп- .ределяется коэффициентом усиления усилителя

R и величиной ослабления R на управляемом аттенюаторе 7 и выражается

8ЫХ ВХ Р

Реверсивный счетчик 12 через дешифратор

21 подключает; с помощью блока 23 электронных коммутаторов i, выход делителя 22 напряжений ко входу усилителя 6;

Предположим, реверсивный счетчик 12 находился в таком состоянии, что выходной сиг- ЗО . нал на выходе усилителя 6 оказался выше опорного уровня. В этом случае на выходе компаратора 17 появится сигнал, который поступит на один из входов схемы 14 И. На третий вход схемы 14 И также поступает сигнал с выхода инвертора 19.

Следующий импульс синхронизатора 1 поступит на второй выход схемы 14 И, вызывая тем самым прохождение импульса на суммирующий вход реверсивного счетчика 12. Увели- 4в чение содержймого счетчика. приводит к изменению через дешифратор 21 коэффициента ослабления аттенюатора 5 в большую сторону, подключая через коммутатор 23 (1+ 1) выход делителя 22. 4S

Таким образом, ультразвуковой сигнал, появившийся в приемном преобразователе 4, через некоторую временную задержку, опреде-; ляемую временем распространения ультразвука в материале изделия 24, будет ослаблен значительнее, чем предшествующий импульс. Если и при этом коэффициенте ослабления аттенюатора 5 максимальное значение импульса окажети ся выше опорного напряжения Uo,,то снова возникнет сигнал на выходе компаратора 19, N что разрешит прохождение следующего синхроимпульса на суммирующий вход реверсивного счетчика 12, увеличивая тем самым коэффици6 4 ент ослабления аттенюатора 5. Зтот процесс будет происходить до тех flop, пока MBKcpJvl_#_lb- ное значение импульса на выходе усилителя 6 не окажется ниже опорного напряжения 0 и

Если максимальное напряжение на выходе пикового детектора 7 ниже опорного напряжения U, то возникает сигнал на выходе комI паратора 16, что разрешает прохождение средующего тактового импульса с синхронизатора 1 через схему 13 И на вычитающий вход счетчика 12. Зто приводит к уменьшению содержимого счетчика и тем самым — к уменьшению коэффициента ослабления атгенюатора.

Если макеимййьное напряжение на выходе пикового детектора оказалось в диапазоне напряжении U и Uo, то сигналы на выхоl н дах компараторов, 16 и 17 отсутствуют, что запрещает прохождение синхроимпульсов через схемы 13, 14 И на выходы счетчика 12, и аттенюатор 5 сохраняет предЬ1дущее состояние.

Таким образом, коэффициент ослабления аттенюатора 5 будет изменяться так, что независимо от величины амплитуды ультразвукового сигнала на выходе приемного преобразоватсла 4, выходное напряжение на выходе уси( лителя 6 будет находиться в пределах

1 11

U0 (0в 1„(Ug, Самый малый коэффициент ослабления

i = 1 и самый большой i = и являются конечными в цепях переключения атгенюатора 5.

При появлении сигнала на первом выходе дешифратора .21, что соответствует минимальному коэффициенту ослабления аттенюатора 5, сигнал на выходе инвертора 18 исчезает, тем самым запрещая прохождение синхроимцульса на вычитающий вход счетчика 12 через схему

13 И. Зто предотвращает дальнейшее переключение счетчика при наличии очень слабых сигналов на выходе приемного. преобразователя 4, 1 I когда 0 ВХ R (О

При появлении сигнала на и-м выходе дешифратора 21, что соответствует максимальному коэффициенту ослабления аттенюатора 5, на выходе инвертора 19 сигнал исчезает, тем самым запрещая . прохождение синхроимпульса через схему 14 И на суммирующий вход счет чика 12. Зто предотвращает дальнейшее переклю. чение счетчика 12 при наличии очень сильных сигналов на выходе приемного преобразователя 4, т. е. в случае, когда 0@< Н /а . )0.6 и-1

На пороговый каскад 10 с усилителя б при любых сигналах на выходе приемного преобразователя 4 поступает сигнал, максимальное значение которого нежит в пределах

U0, - U О. Для приведения в соответствие урови ня опорного сигнала 0О для порогового каскада 10 в соответствие с уровнем сигнала иа выходе приемного преобразователя 4, порого5 101051 вое напряжение подается через второй управляемый аттенюатор 20; аналогичнын аттенватору

5; и усилитель 9, идентичный усилителю 6. "

Переключение аттенюаторов 5 и 20 происходЫ синхронно, а сигналы на входах порогового каскада 10 изменяются пропорционально.

Максим.льное. значение амплитуды ультразвукового импульса оценивается АЦП 8.

6 б

Изобретение позволяет в широких пределах менять козффициент передачи усилителя, не меняя частотных характеристик, при зтом уровни сигналов, подаваемых на пороговый каскад 10, имеют одинаковый коэффициент усиления, реализуемый синхронно аттенюаторами 5, 20 и усилителями 6 и 9, и сравнение

Происхопит на высоких уровнях напряжений.

1010516

Составитель Л. Луаюнко .

Техред М.Копггура

Редактор Н. Егорова

Заказ 2474/32 Тираж 871

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор, С. Шекмар

Подписное