Устройство для ультразвукового контроля изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано в различных областях промышленности. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет исключения влияния качества акустического контакта и уменьшения величины неконтролируемой зоны. Первый донный импульс, выделенный вторым временным селектором 22, через вторую схему 23 памяти подается на аналоговый вход второго цифроаналогового преобразователя 24, который формирует возрастающее ступенчатое напряжение. На первый вход первого амплитудного дискриминатора 16 поступают вьщеленные первым временным селектором 14 через первую схему 15 памяти амплитуды эхосигналов во временном промежутке между первым и Вторым донными импульсами, а на второй вход - на1пряжение с преобразователя 24, и происходит сравнение. Счетчик 18 фиксирует это значение. Первый цифроаналоговый преобразователь 19 и второй амплитудный дискриминатор. 20 служат для обеспечения регистрации наличия дефекта по величине амплитуды напряжения срабатывания первого амплитудного дискриминатора 16.5 ил. 13 9 ko СдЭ 9д эо ч .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 511 4 С 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4109464/25-28 (22) 09.06.86 (46) 23.01.88. Бюл. Ф 3 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В,И. Ульянова(Ленина) и

Производственное объединение "Ижорский завод" (72) А.С. Голубев, Д.Д. Добротин, С.К. Паврос, А.В. Топунов, Ю.В. Лапин и P.Ë. Табакман (53) 620.179.16(088.8) (56) Королев М.В. Регистрирующее устройство для ультразвуковых дефектоскопов. -Дефектоскопия, 1968, И- 4,. с.64-67.

Авторское свидетельство СССР

У 932394, кл. G 01 N 29/04, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО

КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю изделий и может быть использовано в различных областях промышленности. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет исключения влияния ка- чества акустического контакта и уменьшения величины неконтролируемой зоны. Первый донный импульс, выделенный вторым временным селектором 22, через вторую схему 23 памяти подается на аналоговый вход второго цифроаналогового преобразователя 24, который формирует возрастающее ступенчатое напряжение. На первый вход первого амплитудного дискриминатора 16 поступают вьщеленные первым временным селектором 14 через первую схему 15 памяти амплитуды зхосигналов во временном промежутке между первым и вторым донными импульсами, а на второй а вход — напряжение с преобразователя

24, и происходит сравнение. Счетчик

18 фиксирует это значение. Первый цифроаналоговый преобразователь 19 С и второй амплитудный дискриминатор

20 служат для обеспечения регистрации 2 наличия дефекта по величине амплитуды напряжения срабатывания первого амплитудного дискриминатора 16,5 ил.

1 13687

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля изделий в машинострои5 тельной и других,,отраслях промышленности

Цель изобретения — повышение достоверности контроля путем исключения влияния качества акустического кон- ð такта и уменьшения величины неконтролируемой зоны, На фиг.1 приведена блок-схема устройства для ультразвукового контроля изделий; на фиг.2 — 5 — диаграммы, 15 поясняющие работу устройства.

Устройство содержит последовательно электроакустически соединенные генератор 1 высокой частоты, пьезопреобразователь 2 и усилитель 3, пос- 20 ледовательно соединенные первый 4 и второй 5 генераторы стробирующих импульсов, первый амплитудно-временной дискриминатор 6, первый вход которого подключен к выходу второго генератора 25 стробирующих импульсов, второй вход дискриминатора предназначен для подключения к источнику порогового напряжения Uq, первый генератор 7 прямоугольных импульсов и первую схему И 30

8, второй амплитудно-временной дискриминатор 9, первым входом подключенный к выходу первого генератора 4 стробирующих импульсов, второй вход которого предназначен для подключения к источнику порогового напряжения Uz, второй генератор 10 прямоугольных импульсов, входом подключенный к выходу первого генератора 4 стробирующих импульсов, а выходом — к второму 4р входу первой схемы И 8, последовательно соединенные импульсный источник 11 питания и вторую схему И 12, вторым входом подключенную к синхронизирующему выходу генератора 1 вы- 4 сокой частоты, а выход предназначен для подключения к регистратору, третьи входы первого 6 и второго 9 амплитудно-временных дискриминаторов подключены к выходу усилителя 3, пос- Я ледовательно соединенные третий гене- ратор 13 стробирующих импульсов, входом подключенный к выходу второго генератора 5 стробирующих импульсов, первый временной селектор 14, вторым входом подключенный к выходу усилителя 3, первую схему 15 памяти, первый амплитудный дискриминатор 16, генератор 17 импульсов счета, счет71 чик 18, первый цифроаналоговый преобразователь 19, второй амплитудный дискриминатор 20, второй вход котороro предназначен для подключения источника порогового напряжения, и схему ИЛИ 21, вторым входом подключенную к выходу первой схемы И 8, а выходом — к третьему входу второй схемы И 12, последовательно соединенные второй временной селектор 22, первым входом подключенный к выходу второго генератора 5 стробирующих импульсов, а вторым входом — к выходу усилителя 3, вторую схему 23 памяти и второй цифроаналоговый преобразователь 24, вторым входом подключенный к выходу счетчика 18, а выходом — к второму входу первого амплитудного дискриминатора 16, схему 25 задержки, входом подключенную к выходу второго временного селектора 22, а выходом — к второму входу генератора 17 импульсов счета, и третий генератор 26 прямоугольных импульсов, входом подключенный к выходу второго амплитудно-временного дискриминатора 9, а выходом— к третьему входу схемы ИЛИ 21. Позициями 27-50 обозначены сигналы с выходов элементов устройства.

Устройство работает следующим образом, Такт работы всей схемы задают импульсы 27, вырабатываемые синхронизатором генератора 1 высокой частоты.

Импульсы 28 снимаемые с выхода генератора 1 высокой частоты, возбуждают преобразователь 2. Принимаемые сигналы 29, усиленные усилителем 3, поступают на первые входы амплитудно- временных дискриминаторов 6 и 9 и временных селекторов.14 и 22. Генераторы 4, 5 и 13 стробирующих импульсов собраны по схеме ждущих мультивибраторов, формируют прямоугольные импульсы, длительность которых определяет необходимые временные интервалы.

На второй вход второго амплитудновременного дискриминатора 9 подается с выхода первого генератора 4 стробирующих импульсов сигнал 30, длительность которого соответствует временному промежутку между эхоимпульсами 29 от передней грани П и дна изделий Д . Таким образом, на выходе второго амплитудно-временного дискриминатора 9 появляются прямоугольные импульсы 31 только тогда, когда амплитуда эхосигнала во временном

13687

40 промежутке между импульсами от передней грани и дна изделия больше порогового уровня Б . !

Передним фронтом импульса 31 за5 пускается третий генератор 26 прямо угольных импульсов и создает на выходе прямоугольный импульс 32 определенной длительности. На второй вход первого амплитудно-временного дискриминатора 6 t выхода второго генератора 5 стробирующих импульсов подается сигнал 33, выделяющий первый донный импульс. Таким образом, на выходе первого амплитудно-временного дискриминатора 6 появляется прямоугольный импульс 34 только тогда, когда амплитуда первого донного импульса Д1 больше порогового уровня

U(°

Передним фронтом импульса 34 запускается первый генератор 7 прямоугольных импульсов, формирующих инверсный сигнал 35 определенной длительности. От заднего фронта импульса 25

30 запускается второй генератор 10 прямоугольных импульсов и формирует на выходе инверсный сигнал 36, длительность которого регулируется. На выходе первой схемы И 8 формируется З0 высокий уровень только в том случае, если на обоих входах высокий уровень.

Поэтому на выходе первой схемы И 8 формируется инверсный импульс 37, длительность которого определяется импульсом 36, если уровень первого донного сигнала Д меньше порогового уровня U< или импульсом 35, если уровень первого донного импульса Д„ больше порогового уровня U .

Первый временной селектор 14 выделяет эхоимпульсы 39 во временном . промежутке первым Д и вторым Д донными импульсами, так как на его вто- 45 рой вход подается импульс 38 с выхода третьего генератора 13 стробирующих импульсов, длительность которого определяет этот временной промежуток.

Амплитуда наибольшего эхоимпульса 39 50

g< или g> запоминается первой схемой

15 памяти, которая формирует постоянный уровень 40. Величина уровня 40

U - соответствует амплитуде запом(у ненного эхоимпульса . Второй временной 55 селектор 22 выделяет первый донный импульс 41 Д1, так как íà его второй вход подается импульс 33, задающий необходимый временной промежуток °

71 4

Амплитуда первого донного ймпулЪса

41 Д, запоминается второй схемой 23 памяти и подается в качестве опорного

42 на аналоговый вход второго цифроаналогового преобразователя 24, который управляется двоичным кодом с выходов счетчика 18. С приходом первого донного импульса через время задержки, определяемое схемой 25 задержки. запускается генератор 17 импульсов счета, генерирующий последовательность прямоугольных импульсов 43. Эти импульсы считаются счетчиком 18 и в двоичном коде подаются на цифровые входы цифроаналоговых преобразователей 19 и 24. В соответствии с количеством импульсов счета второй цифроаналоговый преобразователь 24 формирует возрастающее ступенчатое напряжение 44 с величиной приращения

6U = U /2, где N — - разрядность

JP цифроаналогового преобразователя;

U o — амплитуда первого донного импульса. Это ступенчатое напряжение

44 сравнивается с уровнем 40 на первом амплитудном дискриминаторе 16.

Как только ступенчатое напряжение

44 превысит уровень 40, срабатывает первый амплитудный дискриминатор 14

-и сигналом 45 останавливает генератор

17 импульсов счета, а тем самым и счетчик 18, на цифровых выходах которого остается количество импульсов счета в двоичном коде.

С помощью первого цифроаналогового преобразователя 19 количество импульсов счета преобразуется в возрастающее ступенчатое напряжение 46 с величиной приращения A U = U« /2» . Это напряжение 46 сравнивается с пороговым уровнем U с помощью второго ам3 плитудного дискриминатора 20. Если напряжение 46 больше порогового уровня U>, то срабатывает второй амплитудный дискриминатор 20 и формирует на выходе высокий уровень 47. Таким образом, на схему ИЛИ 12 приходят сигналы 32, 37 и 47. Схема ИЛИ 12 выдает на выходе высокий уровень 48, если хотя бы на одном из входов присутствует высокий уровень. Запись 50 производится только во время, определяемое длительностью работы импульсного источника ll питания и длительностью импульса 27. Пороговые уровни

U — U устанавливаются в соответствии с требуемой чувствительностью контроля.

1368771 где n — количество импульсов генератора 17, сосчитанное счетчиком 18, к моменту срабатывания первого порогового каскада 16.

Первый цифроаналоговый преобразователь 19 и второй амплитудный диск55

Дополнительно введенные блоки образуют канал отношений, позволяющий в дополнение к регистрации дефектов по эхометоду и зеркально-теневому ме5 тоду регистрировать отношение амплитуд эхоимпульсов во временном промежутке между первым и вторым донными импульсами к амплитуде первого донного импульса. 10

Канал отношения работает следующим образом.

Первый донный импульс, выделенный вторым временным селектором 22 и заключенный второй схемой 23 памяти, подается на аналоговый вход второго цифроаналогового преобразователя 24, который формирует возрастающее ступенчатое напряжение от 0 до U, х х (2 -1)/2N, с шагом приращения 20

4U - =U,> /2", где U g — уровень первого донного импульса; N — - разрядность цифроаналогового преобразователя.

На первый вход первого амплитудного дискриминатора 16 поступают вы- 25 деленные первым временным селектором

14 и запомненные первой схемой 15 памяти амплитуды эхосигналов во временном промежутке между первым и вторым донными импульсами, Подаваемое на gp второй вход первого амплитудного дискриминатора 16 ступенчатое напряжение, сформированное вторым цифроаналоговым преобразователем 24, сравни-. вается с постоянным напряжением, сформированным первой схемой 15 памяти, пропорциональным амплитуде эхосигналов во втором временном промежутке. Первый амплитудный дискриминатор 16 срабатывает и своим выход- 40 ным сигналом останавливает работу генератора 17 импульсов счета в тот момент, когда ступенчатое напряжение сравнивается с постоянным напряжением

U Z >, пропорциональным амплитудам 45 эхосигналов во втором временном промежутке. Амплитуда этого напряжения в момент срабатывания — или ц! ° n

3г- ц лг

50 риминатор 20 служат для обеспечения регистрации наличия дефекта в изделии по величине этого отношения, На цифровые входы первого цифроаналогового преобразователя 19 поступает количество импульсов счета в двоичном коде с выходов счетчика 18. На аналоговый вход первого цифроаналогового преобразователя 19 подается опорное напряжение U« . Выходное напряжение этого преобразователя, пропорциональное

М

U = U«n/2, подается на первый вход второго амплитудного дискриминатора

20 и сравнивается с величиной порогового уровня U>, В случае U > U> принимает решения о наличии дефекта в изделии, при этом второй амплитудный дискриминатор 20 срабатывает и выдает высокий -уровень выходного сигнала на вход схемы ИЛИ 21. Величина порогового уровня U> устанавливается в долях опорного напряжения U« U>

= К U „ (K 1). При наличии дефекта в изделии U r Ua и П „n/2 ) Uon К;

Uy- n

> К. Таким образом, чувст2 вительность контроля по второму временному прОмежутку определяется по величине отношения U> g /Бдв . Регулируя величину К = U3 /U „, можно устанавливать требуемую чувствительность контроля.

В случае, когда в изделии имеется дефект g который регистрируется во временных промежутках между эхоимпульсом от передней грани П и первым донным импульсом Д и между первым

Д и вторым Д донными импульсами, на выходе усилителя 3 присутствует следующая последовательность сигналов 29. При этом срабатывает второй амплитудно-временной дискриминатор 9 и импульсом 31 запускает третий гене ратор 26 прямоугольных импульсов, который формирует прямоугольный импульс 32. Срабатывает первый амплитудно-временной дискриминатор 6, запускает первый генератор 7 прямоугольных импульсов, и на выходе первой схемы И 8 формируется импульс 37 °

Срабатывает канал отношения, и на выходе второго амплитудного дискриминатора 20 формируется высокий уровень

47. Таким образом, на первом входе второй схемы И 12 образуется импульс

48 и производится регистрация за пол1368771 ное время 49 работы импульсного источника ll питания °

В случае, когда в изделии присутствует грубый дефект, который регист5 рируется во временных промежутках между эхосигналами от передней грани

П, и дна иэделия Д, и между первым

Д, и вторым Д2 донными импульсами, а также по уменьшению первого донно- lo го импульса, не срабатывает первый амплитудно-временной дискриминатор 6 и на выходе первой схемы И 8 формируется инверсный импульс 37 меньшей длительности. Но, так как срабатывает 15 второй амплитудно-временной дискриминатор 9 и канал отношения, на первом входе второй схемы И 12 образуется импульс 48 и производится регистрация дефекта.

Если дефект в изделии находится близко к поверхности изделия и отраженный эхоимпульс от дефекта g маскируется на фоне импульса от передней грани П,, то во втором. временном 25 промежутке между первым Д, и вторым

Д донными импульсами появляется эхо2 импульс g от дефекта 29, так как ме — тод контроля по второму временному промежутку обладает меньшей мертвой зоной, чем эхотеневой метод. При этом срабатывает канал отношения и производится регистрация дефекта.

Если в изделии имеется рассеивающий звук дефект (скопления мелких

35 шлаковых включений или пор) или грубый дефект, расположенный настолько близко к поверхности, что эхоимпульсы от дефекта маскируются на фоне эхосигналов,, отраженных от передней грани Л„ и дна иэделия Ц,, Д,:ro в этом случае дефект регистрируется по уменьшению уровня первого донного сигнала, При этом не срабатывает второй 9 и первый 6 амплитудно-временные 45 дискриминаторы, не срабатывает канал отношения и на выходе первой схемы И

8 формируется инверсный импульс 37.

В этом случае производится регистрация дефекта, но с меньшей интенсивностью, так как длительность импульса

50 записи меньше, чем время 49 работы импульсного источника 11 питания.

Устройство позволяет повысить дос- 55 товерность контроля путем исключения влияния качества акустического контакта на результаты контроля и уменьшения величины неконтролируемой эоны. формула изобретения

Устройство для ультразвукового контроля иэделий, содержащее последовательно электроакустически соединенные генератор высокой частоты, пьеэопреобразователь и усилитель, последовательно соединенные первый и второй генераторы стробирующих импульсов, первый амплитудно-временной дис-. криминатор, первый вход которого подключен к выходу второго генератора стробирующих импульсов, второй вход дискриминатора предназначен для подключения к источнику порогового Напряжения, первый генератор прямоугольных импульсов и первую схему И, второй амплитудно-временной дискриминатор, первым входом подключенный к выходу первого генератора стробирующих импульсов, второй вход которого предназначен для подключения к источнику порогового напряжения, второй генератор прямоугольных импульсов, входом подключенный к выходу первого генератора стробирующих импульсов, а выходом — к второму входу первой схемы И, последовательно соединенные импульсный источник питания и вторую схему И, вторым входом подключенную к синхронизирующему выходу генератора высокой частоты, а ее выход предназначен для подключения к регистратору, а третьи входы первого и второго амплитудно-временных дискриминаторов подключены к выходу усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения достоверности контроля, оно снабжено последовательно соединенными третьим генератором стробирующих импульсов, входом подключенным к выходу второго генератора стробирующих импульсов, первым временным селектором, вторым входом подключенным к выходу усилителя, первой схемой памяти, первым амплитудным дискриминатором, генератором импульсов счета, счетчиком, первым цифроаналоговым преобразователем, вторым амплитудным дискриминатором, второй вход которого предназначен для подключения к источнику порогового напряжения и схемой ИЛИ, вторым входом подключенной к выходу первой схемы И, а выходом " к третьему входу второй схемы И, последовательно соединенными вторым временным селектором, первым входом под- . ключенным к выходу второго генератора стробирующих импульсов, а вторым

)36877) 17

10 78

19

38

15

38

J7

38

39

38

20 39

25

46

47

48

49

Зо 48

47

48

49

88 рс 8 Я

27

47

43 входом — к выходу усилителя, второй схемой памяти и вторым цифроаналоговым преобразователем, вторым входом подключенным к выходу счетчика, а выходом — к второму, входу первого амп-, литудного дискриминатора, схемой задержки, входом подключенной к выходу

29

Ю

3l

32

33

34

ss

38

37

38

3О

40 второго временного селектора, а выходом — к второму входу генератора импульсов счета, и третьим генератором прямоугольных импульсов, входом подключенным к выходу второго амплитудно-временного дискриминатора, а выходом — к третьему входу схемы ИЛИ.

Ж

3О

37

31

Л

34

39 — —

38.1368771

27

Ô7

42

1 Д70 Р/7ЖК(/1

I Фиг.5

Редактор В, Петраш

Заказ 284/45

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

2У

ЯО

ЗУ

32

И

З5

Of

07

Ф8

99

Составитель Л, Иванов-Щиц

Техред И.Попович Корректор В. Бутяга

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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