Ультразвуковой эхо-импульсный дефектоскоп

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЭХО-ИМПУЛЬСНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП, содержащий последовательно соединенные синхронизатор , генератор зондирующих импульсов , ультразвуковой совмещенный преобразователь , усилитель-детектор, временной селектор и нормализатор, формирователь селектирующих импульсов, выход которого подключен к второму входу временного селектора , и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и достоверности регистрации стадии предразрущения материала, он снабжен последовательно соединенными датчиком уровня нагрузки , первым блоком сравнения, первым мультивибратором, триггером, первым элементом совпадения, первым счетчиком, компаратором и запоминающим блоком, выход которого подключен к индикатору, последовательно соединенными источником опорного напряжения, второй выход которого связан с вторым входом первого блока сравнения , вторым блоком сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика уровня нагрузки, и вторым мультивибратором , выход которого связан с вторым входом триггера и первым входом синхронизатора , последовательно соединенными генератором счетных импульсов, вторым элементом совпадения и вторым счетчиком, выход которого подключен к второму входу компаратора , и последовательно соединенными третьим элементом совпадения и одновибратором , выход которого связан с установочным входом запоминающего блока, вь1ход нормализатора подключен к вторым входам первого и второго элементов совпадения и к первому входу третьего элемента совпадения, второй вход которого связан с вторым выходом триггера и третьим входом второго элемента совпадения, выход генератора счетных импульсов подключен к третьему входу первого элемента совпадения , а выход первого мультивибратора соединен с входами «Сброс Счетчиков и вторым входом синхронизатора, подключенного вторым выходом к входу формирователя селектирующих импульсов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4ц11 G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ р

С:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3689537/25-28 (22) 12.01.84 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) Ю. Г. Васенев, А. А. Ярославцев и Г. В. Бондал (53) 620.179.16 (088.8) (56) 1. Патент ФРГ № 1304864, кл. G 01 N 29/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 953557, кл. G 01 N 29/04, 1980. (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЭХО-ИМПУЛЬСНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой совмещенный преобразователь, усилитель-детектор, временной селектор и нормализатор, формирователь селектирующих импульсов, выход которого подключен к второму входу временного селектора, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности регистрации стадии предразрушения материала, он снабжен последовательно соединенными датчиком уровня нагрузки, первым блоком сравнения, первым мультивибратором, триггером, первым элементом совпадения, первым счетчиком, компаратором и запоминающим блоком, выход которого подключен к индикатору, после„„SU„„1165975 А довательно соединенными источником опорного напряжения, второй выход которого связан с вторым входом первого блока сравнения, вторым блоком сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика уровня нагрузки, и вторым мультивибратором, выход которого связан с вторым входом триггера и первым входом синхрониза. тора, последовательно соединенными генератором счетных импульсов, вторым элементом совпадения и вторым счетчиком, выход которого подключен к второму входу компаратора, и последовательно соединенными третьим элементом совпадения и одновибратором, выход которого связан с установочным входом запоминающего блока, выход нормализатора подключен к вторым входам первого и второго элементов совпадения и к первому входу третьего элемента совпадения, второй вход которого связан с вторым выходом триггера и третьим входом второго элемента совпадения, выход генератора счетных импульсов подключен к третьему входу первого элемента совпадения, а выход первого мультивибратора соединен с входами «Сброс» счетчиков и вторым входом синхронизатора, подключенного вторым выходом к входу формирователя селектирующих импульсов.

1165975

Изобретение относится к контролю качества материалов и может быть использовано для регистрации стадии предразрушения металлов в процессе циклического нагружения изделия, что позволит предотвращать усталостные разрушения деталей и конструкций непосредственно в процессе их работы.

Известен ультразвуковой эхо-импульсный дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор, ультразвуко-10 вой преобразователь, усилитель и индикатор.

Данное устройство позволяет определять появление трещины и скорость ее распространения в детали (1).

Однако данное устройство не обеспечивает возможность регистрации стадии предразрушения металлов (стадии предшествующей появлению трещины), поскольку оно регистрирует изменение частоты собственной продольной вибрации контролируемой 20 детали, а такое изменение наблюдается лишь при наличии макротрещины.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой эхо-импульсный дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой совмещенный преобразов атель усилитель-детектор, временной селектор и нормализатор, формирователь селектирующих импульсов, выход которого 30 подключен к второму входу временного селектора, и индикатор (2).

Недостатком известного устройства является то, что оно не имеет средств объективной регистрации информации. О наличии изменений в металле судят по резуль- З татам визуального наблюдения за поведением эхо-импульса по индикатору дефектоскопа, что обуславливает низкие точность и достоверность выявления таких изменений.

Кроме того, известное устройство работает только при условии сохранения постоянства частоты нагружения детали и не позволяет вести наблюдения за процессом усталости материала при изменяющейся частоте .нагружения образца.

Цель изобретения — повышение точности 4s и достоверности регистрации стадии предразрушения материала.

Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой совме- 0 щенный преобразователь, усилитель-детектор, временной селектор и нормализатор, формирователь селектирующих импульсов, выход которого подключен к второму входу временного селектора, и индикатор, снабжен последовательно соединенными датчиком уровня нагрузки, первым блоком сравнения, первым мультивибратором, триггером, первым элементом совпадения, первым счетчиком, компаратором и запоминающим блоком, выход которого подключен к индикатору, последовательно соединенными источником опорного напряжения, второй выход которого связан с вторым входом первого блока сравнения, вторым блоком сравнения, второй вход которого подключен к выходу датчика уровня нагрузки, и вторым мультивибратором, выход которого связан с вторым входом триггера и первым входом синхронизатора, последовательно соединенными генератором счетных импульсов, вторым элементом совпадения и вторым счетчиком, выход которого подключен к второму входу компаратора, и последовательно соединенными третьим элементом совпадения и одновибратором, выход которого связан с установочным входом запоминающего блока,, выход нормализатора подключен к вторым входам первого и второго элементов совпадения и к первому входу третьего элемента совпадения, второй вход которого связан с вторым выходом триггера и третьим входом второго элемента совпадения, выход генератора счетных импульсов подключен к третьему входу первого элемента совпадения, а выход первого мультивибратора соединен с входами «Сброс» счетчиков и вторым входом синхронизатора, подключенного вторым выходом к входу формирователя селектирующих импульсов, На фиг. 1 представлена блок-схема ультразвукового эхо-импульсного дефектоскопа; на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие принцип работы дефектоскопа.

Дефектоскоп содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, ультразвуковой совмещенный преобразователь 3, усилительдетектор 4, временный селектор 5 и нормализатор 6. Второй выход синхронизатора 1 подключен к входу формирователя 7 селектирующих импульсов, второй вход временного селектора 5 подключен к выходу формирователя 7 селектирующих импульсов.

Кроме того, дефектоскоп содержит последовательно соединенные датчик 8 уровня нагрузки, блок 9 управления, блок 10 сравнения длительностей эХо-сигналов, запоминающий блок 11 и индикатор 12.

Датчик 8 уровня нагрузки может быть выполнен в виде последовательно соединенных тензодатчика 13 и усилителя 14 постоянного тока.

Блок 9 управления состоит из блоков

15 и 16 сравнения, имеющих общий вход, подключенный к выходу усилителя 14 постоянного тока, Вторые входы блоков 15 и 16 сравнения подключены к выходам источника 17 опорного напряжения. Выход блока 15 сравнения подключен к входу мультивибратора 18, а выход блока 16 сравнения — к входу муль1165975

3 тивибратора 19. Выходы мультивибраторов

18 и 19 подключены соответственно к входам триггера 20, а также к входам синхронизатора 1; Первый выход триггера 20 подключен к первому входу элемента 21 совпадения, выход которого соединен с входом одновибратора 22. Второй вход элемента 21 совпадения подключен к выходу нормализатора 6.

Блок 10 сравненйя длительностей эхо-сигналов состоит из генератора 22 счетных импульсов, выход которого подключен к вхо- ip дам элементов 23 и 24 совпадения, вторые входы которых соединены с выходом нормализатора 6, а третьи входы — с выходами триггера 20 соответственно. Выходы элементов 23 и 24 совпадения подключены соответственно к входам счетчиков 25 и 26 импульсов. Входы «Сброс» счетчиков 25 и

26 соединены с выходом мультивибратора

18 и входом синхронизатора 1, а их выходыс входами компаратора 27. Причем выход компаратора 27 подключен к первому вхо- gp ду запоминающего блока 11, установочный вход которого соединен с выходом одновибратора 22.

Дефектоскоп работает следующим образом.

В процессе циклического нагружения изделия датчик 8 уровня нагрузки преобразует нагрузку в напряжение, представленное эпюрой 28 (фиг. 2), которое поступает на блоки 15 и 16 сравнения. В моменты превышения этим напряжением уровнейУ и

17, устанавливаемых от источника 17 опорного напряжения и подаваемых соответственно на вторые входы блоков 15 и 16 сравнения, запускаются мультивибраторы

18 и 19. Синхроимпульсы на выходе мультивибратора 18 представлены эпюрой 29, а синхроимпульсы на выходе мультивибратора 19 — эпюрой 30.

При каждом поступлении синхроимпульсов синхронизатор 1 запускает одновременно генератор 2 зондирующих импульсов и 40 формирователь 7 селектирующих импульсов.

Затем преобразователь возбуждает в нагружаемой детали ультразвуковые колебания, принимает эхо-импульсы, которые после про4 хождения усилителя-детектора 4 поступают на вход временного селектора 5. С помощью селектирующего импульса, во временном селекторе 5 выделяется эХо-сигнал от одного и того же отражателя (от проточки в образце, в зоне которой накапливаются усталостные повреждения). Эхо-сигналы на выходе временного селектора 5 представлены эпюрой 31. С помощью нормализатора 6 такие эхо-сигналы усиливаются и ограничиваются на фиксированном уровне U (эпюра 31). С выхода нормализатора 6 усиленные и ограниченные эхо-сигналы снимаются на входы элементов 23 и 24 совпадения.

Импульсы на выходе нормализатора 6 представлены эпюрой 32. Напряжение с одного. выхода триггера 20 представлено эпюрой 33.

Напряжение с другого выхода того же триггера 20 представлено эпюрой 34. Сигналы на выходе элемента 23 представлены эпюрой 35. Счетные импульсы на выходе элемента 24совпадения появляются при совпадении импульсов с выхода нормализатора 6 (эпюра 32) и с выхода триггера 20 (эпюра

34). Сигналы на выходе элемента 24 совпадения представлены эпюрой 36.

С выхода счетчиков 25 и 26 информация в виде двоично-десятичного кода подается на вход компаратора 27, который осуществляет сравнение длительностей эхо-сигналов.

С выхода компаратора 27 на запоминающий блок 11 поступает информация о значении разности длительностей эхо-сигналов.

На начальных циклах нагружения значение разности имеет один знак. По мере накопления в локальной зоне (у проточки) образца усталостных повреждений наступает стадия, характеризующаяся выходом линий сдвига за пределы своих зерен, что соответствует началу стадии предразрушения металла. В этот момент указанная разность равна нулю (фиг. 2б). На стадии исчерпания металлом в локальной деформированной зоне своих пластических возможностей и образования в ней, ряда разрозненных микротрещин, значение разности меняет знак (фиг. 2в). Индикатор 12 сигнализирует о наступлении стадии предразрушения металла.

11659?5! ! !

1 !! !

1 !

1! 1

1 ! !

1! (1 1 ! I

Составитель Л. Кондрыкинская

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 4303 37 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4