Ультразвуковой дефектоскоп

 

Изобретение относится к неразрушающим средствам контроля качества материалов и может быть использовано в эхоимпульсной ультразвуковой дефектоскопии. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет различения наружных и внутренних дефектов в телескопических трубах. Принятые эхосигналы от сканируемой контролируемой трубы поступают в два селектора-формирователя 4 и 5, настроенных по эталонной трубе. Если возникает сигнал дефекта на наружной поверхности, то величина этого сигнала записывается в регистр 8 с различителем в цифровом коде, вырабатываемыми логическими схемами И 9 и НЕ 10. Если дефект на внутренней поверхности, то его величина и код внутреннего дефекта записывается также в этот регистр 8. Элемент 11 задержки управляет записью в регистр 8. 2 ил.

СОЮЗ СОЯЕТСНИХ

СО1 1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 N 29/04

3""::ЕР1."Ы) ГАТБ1 .. . : :". . <Л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ж

CO

Cb

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4351919/25-28 (22) 28.12.87 (46) 30.06.89. Бюп. У 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) В.Ф.Кирияков, В.С.Гаврев и Л.В.Козлов (53) 620. 179. 16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 542135, кл. G 01 N 29/04, 1974. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к неразрушающим средствам контроля качества материалов и может быть использовано в эхоимпульсной ультразвуковой дефектоспокии. Целью изоИзобретение относится к неразрушающим средствам контроля качества материалов и может быть использовано в эхоимпульсной ультразвуковой дефектоскопии труб.

Цель изобретения — повьппение достоверности контроля за счет различения наружных и внутренних дефектов в тонкостенных трубах.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

На фиг.1 последовательно соединены генератор †синхронизат 1, пье— зопреобразователь 2, усилитель 3, первый селектор-формирователь 4, первым входом соединенный с первым входом второго селектора †формировате

5, пиковый детектор 6, аналого-циф„„SU„„1490630 А 1 бретения является повьппение достовер ности контроля за счет различения наружных и внутренних дефектов в телескопических трубах. Принятые зхосигналы от сканируемой контролируемой трубы поступают в два селектора-формирователя 4 и 5, настроенных по э" àëîííîé трубе. Если возникает сигнал дефекта на наружной поверх— ности, то величина этого сигнала записывается в регистр 8 с различителем в цифровом коде, вырабатываемым логическими схемами И 9 и НЕ 10.

Если дефект на внутренней поверхности, то его величина и код внутреннего дефекта записываются также в Э этот регистр 8. Элемент 11 задержки управляет записью в регистр 8. 2 ил. ровой преобразователь (АЦП) 7 и регистр 8. Второй выход генераторасинхронизатора 1 соединен с вторыми входами первого селектора -формирователя 4, второго селектора-формирователя 5и с вторым входом схемы И 9, первый вход которой соединен с выходом первого селектора-формирователя

4.Выход логической схемы И 9 соеди-нен с входом логической схемы НЕ 10 ° выходом соединенной с входом элемента 11 задержки и вторым входом регистра 8. Выход второго селектораформирователя 5 соединен с S-входом

RS — триггера 12, выход которого соединен с третьим входом регистра 8.

Выход элемента 11 задержки соединен с R-входом RS-триггеры 12, вторым входом пикового детектора 6 и вторым входом АЦП 7.

1490630

Кроме этого, на фиг. 1 схематично показан акустический тракт для случая выявления дефектов в виде продольных рисок на внутренней поверхности (g.Ь) и на наружной поверхности (g.h) трубы 13. Прозвучиваемый участок стенки трубы 13, используемый для выявления дефектов, показан в виде заштрихованной области сечения трубы.

На фиг.2 в виде ряда последовательных временных диаграмм показан процесс выявления дефектов (каждая диаграмма изображает импульсы в течение одного периода синхросигнала T ): а — соответствует случаю выявления наружного дефекта (g.h); б — внутреннего дефекта (g.b).

Диаграмма 14: ОС вЂ” основной строб, формируемый первым селектором-формирователем 4; СР— строб-различитель, формируемый вторым селектором-формирователем 5; t — время задержки стробов относительно переднего фронта синхроимпульса, "g.hсигнал" — эхосигнал от дефекта в виде продольной риски на наружной поверхности трубы. Диаграммы 15, 16, 71, 18 аналогичны диаграмме 14, но при относительном смещении g.h в пределах прозвучиваемого участка сечения трубы (фиг.1) .

Диаграмма 19 (фиг. 2, б): "g.-b-сигнал" — эхосигнал от дефекта в виде продольной риски на внутренней поверхности трубы; 20, 21 и 22 — то же, что и 19, но при относительном смещении дефекта g.b в пределах прозвучиваемого участка сечения трубы.

Одной пунктирной линией отмечен момент полного исчезновения "g.h-сигнала", а другой линией отмечен момент полного исчезновения "g.b-сигнала". Время между этими моментами обозначено

Устройство работает следующим образом.

Импульсный пучок ультразвука, излучаемый пьезопреобразователем 2, падает на наружную поверхность трубы под некоторым углом так, что эхосигнал от этой поверхности не принимается. При этом пьезопреобразователь 2 вращается вокруг трубы 13 с частотой Ч (на фиг.1 направление вращения показано стрелкой с обозначением Л ) .

Когда дефект g.h входит в прозвучиваемый участок стенки трубы (на фиг. 1 этот участок заштрихован), т. е. ° дефект g.h попадает в зону строба

ОС (фиг.2а, диаграмма 14), на выходе первого селектора-формирователя 4 появляется "g.h-сигнал". На первый вход первого селектора-формирователя 4 и на первый вход второго селектора-формирователя 5 эхосигналы поступают с выхода усилителя 3.

При смещении дефекта g.h в пределах прозвучиваемого участка стенки трубы 13 имеет место смещение момента появления "g.h-сигнала" относительно переднего фронта строба ОС.

Этот процесс смещения показан на фиг ° 2а в виде ряда последовательных диаграмм 14-18.

В случае, когда дефект g.Ь проходит прозвучиваемый участок сечения трубы, на выходе первого селектора 5 также .появляется серия "g.b25 сигналов" (фиг.2б, диаграммы 19-22).

Кроме основного строба ОС, формируемого первым селектором-формирователем 4, имеется строб-различитель СР, формируемый вторым селектором-формирователем 5. При этом пе-, редние фронты стробов совпадают и задержаны на время t относительно переднего фронта синхроимпульса.

Длительность строба ОС и строба

СР устанавливается оператором. При этом строб ОС определяет величину полезно используемого прозвучиваемого участка стенки трубы, а строб СР устанавливается оператором так, чтобы в него при перемещении пьезопре40 образоателя 2 вокруг трубы обяза" тельно попадал ge.h-сигнал до мо мента его полного исчезновения (этот момент на фиг.2 отмечен пунктирной линией), но не попадал llg .b-сигнал"

45 (момент исчезновения "g.b-сигнала" показан пунктирной линией) .

Возможность такой настройки обу" словлена тем, что между моментом полного исчезновения "g.Ь-сигнала"

50 и моментом полного исчезновения "

"g.h-сигнала" имеется промежуток времени э, пропорциональный величине 2 S/Ñ,ãäå S — толщина стенки трубы, С - скорость сдвиговой вол55 ны в металле стенки трубы.

Если выявляется дефект в.h, то на выходе селектора-формирователя 4 появляется полная серия "g.h-сигналов", 490630

5 1 а на выходе второго селектора-формирователя 5 появляются только некоторые "g.h-сигналы", поступающие на

S-вход RS-триггера 12 и обеспечивающие установку " 1" íà его выходе и, следовательно, установку специального разряда регистра 8 (третий вход регистра 8) . Полная серия "g.h-сигналов" поступает на вход пикового детектора 6, на выходе которого формируется напряжение, равное амплитуде огибающей амплитуд этой серии. С помощью АЦП 7 амплитуда огибающей преобразуется в двоичный цифровой код, поступающий на первый вход регистра 8.

Кроме этого, "g.h-сигналы" с выхода первого селектора- формирователя 4 поступают на первый вход схе мы 9, на второй вход которой поступают синхроимпульсы с второго выхода генератора-синхронизатора 1. При несовпадении "g.h-сигнала" и синхро.импульса, т.е. когда дефект g.h вышел из зоны контроля, на выходе схемы 9 формируется ",0", который логической схемой НЕ 10 преобразуется в "1", поступающую на вход элемента 11 задержки и в качестве сигнала "Запись" на второй вход регистра 8. С выхода блока эадерлцси "1" в качестве сигнала "Сброс", поступает на R-вход RS-триггера 12 и на второй вход АЦП 7. Величина эадеркки определяется временем, необходимым для записи данных регистром

8. Таким образом, в регистре 8 оказывается записанной амплитуда огибающей, а в специальный разряд-различитель установлена "1", показывающая, что выявлен дефект g.h.

Если выявляется дефект g.Ь, то на выходе первого селектора-формирователя 4 также появляется полная серия "g.Ь-сигналов", однако на выходе второго селектора-формирователя 5 не появляются "g.Ь-сигналы" и, следовательно, не срабатывает RSтриггер 12, т.е. в разряде-различителе регистра 8 сохраняется "0", показывающий, что выявлен дефект

g.Ь. Слова с выхода регистра 8 посту20

50 пают на ЭВИ дя накопления, о(работки и регистрации.

Амплитуда огибающей амплитуд

8.Ь-сигналов" запоминается пиковым детектором 6, преобразуется в двоичный цифровой код АЦП 7 и записыва-. ется в регистр 8 также, как и в слу чае выявления дефекта g.h. Использо- вание второго строба малой длительности, соизмеримого с временем прохождения волны в стенке трубы по толщине, позволяет различить выявленные дефекты на внутренние и наружные, т.е. повысить достоверность контроля.

Формула изобретения

Ультразвуковой дефектоскоп, содерл ащий последовательно соединенные генератор-синхронизатор и пьеэопреобразователь, последовательно соединенные усилитель, вход которого подключен к выходу пьеэопреобразователя, первый селектор-формирователь, второй вход которого связан с выходом генератора-синхронизатора, схему И и схему НЕ, второй селекторформирователь, вход которого связан с выходом генератора-синхронизатора, и элемент задержки, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения достоверности,он снабжен последовательно соединенныьм пиковым детектором, вход которого подключен к выходу первого селектора-формирователя, аналого-цифровым преобразователем и регистром и RS-триггером, S-вход которого подключен к выходу второго селектора-формирователя, соединенного вторым входом с выходом усилителя, выход схемы НЕ подключен к второму входу аналогоцифрового преобразователя и входу элемента задержки, выход которого связан с R-входом RS-триггера и управляющими входами пикового детектора и аналого-цифрового преобразователя, выход RS-триггера подключен к третьему входу регистра, а выход генератора-синхронизатора соединен с вторым входом схемы И.

1490630

Составитель Л. Кондрыкинская

Редактор М.Андрушенко Техред М. Ходанич Корректор М.Максимищинец

Тираж 789

Заказ 3750/53

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101