Способ контроля герметичности изделий и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к испытаниям на герметичность и позволяет повысить надежность и чувствительность контроля путем обеспечения регистрации дефектов максимальных размеров. Преобразователь 1 звуковых колебаний соединен с усилителем 2, подающим сигнал на систему полосовых фильтров 3...7, разбивающих полосу исследуемых частот на поддиапазоны. Блок 8 выбора сигналов подает сигнал на измеритель 9 частоты. Изделие заполняют рабочей средой под избыточным давлением и измеряют частоту сигнала, имеющего наибольшую амплитуду и выбранного блоком 8. При наличии нескольких таких сигналов выбирают сигнал с наименьшей частотой. Такой сигнал соответствует дефекту с наибольшими размерами. По измеренной частоте определяют площадь поперечного сечения дефекта. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОЕЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН щ) G 01 И 3/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи Гннт ссОР

1 (21) 3944754/31-28 (22). 21. 08.85 (46) 23. 10. 90. Бюп. Р 39 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.Д. Ииян, Ю.П. Кудряшов, P.Â. Сабарно и И.А. Фоменко (53) 620.165.29(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР, Р .1118880, кл. G 01 N 3/24, 1961. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ

ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к испыта-. ниям на герметичность.и позволяет повысить надежность и чувствительность контроля путем обеспечения регистраÄÄSUÄÄ 1601535 А1

2 ции дефектов максимальных размеров.

Преобразователь 1 звуковых колебаний соединен с усилителем 2, подающим сигнал на систему полосовых фильтров

3...7, разбивающих полосу исследуемых частот на поддиапазоны. Блок 8 выбора сигналов подает сигнал на измеритель 9 частоты. Изделие заполняют рабочей средой под избыточным давлением и измеряют частоту сигнала, имеющего наибольшую амплитуду и выбранного блоком 8. При наличии нескольких таких сигналов выбирают сигнал с наименьшей частотой, Такой сигнал соответствует дефекту с наибольшими размерами ° По измеренной частоте определяют площадь поперечного сечения дефекта, 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1601535

ЗО

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, при гидравлических испытаниях на проч5 ность и герметичность, например, газо- и нефтепроводов., Цель изобретения — повышение надежности и чувствительности контроля изделий с множеством дефектов, 1О

На фиг. 1 приведена схема устройСтва для контроля герметичности издалий; на фиг. 2 — зависимость частоты звуковых колебаний от площади поперечного сечения дефекта.

Устройство для контроля герметичности изделий представляет собой автономное устройство внутренней дефектоскопии (АУВД), с помощью которого осуществляется диагностика дефектного состояния трубопровода„ устройство содержит преобразова" åëü i

Звуковых колебаний. Предварительная обработка сигналов осуществляется усилителем 2, который предназначен для согласования высокого выходного сопротивления преобразователя 1 с низким входным сопротивлением усилительных элементов. Кроме того, .усилитель 2 устраняет в нагрузке четные гармоники сигнала, снижая коэффициент нелинейных искажений.

Для повышения разрешающей способности и точности измерений повышают отношение сигнал — помеха. С этой целью в АУВД применена широкополос ная обработка сигналов, для чего полосу исследуемых частот разбивают на

N поддиапазонов. Дпя этого используют систему параллельных полосовых фильтров 3...7, причем разбивка поддиапазонов выполнена таким образом, чтобы первая и третья гармоники исследуемых сигналов не совпадали в пределах одного поддиапазона. Это возможно при следующих условиях. Если частота сигнала Я; совпадающая с нижней частотой фильтра {,)ц и третья гармоника этой частоты 3 у; не попадают в полосу прозрачности фильтра поддиапазона; то

5О и все остальные третьи гармоники частот сигналов не попадут в полосу прозрачности фильтра, т. е. если выполняется условие 43 „< р,, то

ЗЯ, ) {д,; где {) — верхняя частота !

1 среза фильтра поддиапазона ..

Такое распределение частот по поддиапазонам позволяет снизить энергетичоrêèé спектр С(Я) шумов акустических,<олебаний, зависящий от спектральной плотности Я(Я) и полосы пропускания ЬИ: r(g) = Б(Я)ЬИ, влияет на энергетический вклад шумов в полосе частот.

В АУВД частотный спектр разбит на пять поддиапазонов 2,0-5,9;

5,91-17,б; 17,61-52,7; 52 71-158,0 и 158,1-300,0 кГц. Выходы фйльтров

3-7 связаны с блоком 8 выбора сигнала. Сигнал с выхода блока 8 поступает с преобразованным спектром и исследуют его не во всем диапазоне частот Я .... О, а в ограниченной полосе частот Ь Я, Усиленный сигнал с блока 8 выбора сигналов подается на измеритель 9 частоты, например, типа ЧЗ-32А. Усредненное значение измеренной частоты, представленное в цифровом виде, используют для получения в вычислителе 10 конечного результата измерений.

Способ контроля герметичности изделий осуществляется следующим образом.

Испытуемое изделие, например трубопровод, заполняют рабочей средой под избыточным давлением. АУВД размещают в полости трубопровода и перемещают вдоль него, регистрируя звуковые колебания в непосредственной близости от дефекта.

При пассивной диагностике полых изделий появление звуковых колебаний служит IIpH3HGKQM истечения среды через дефект. Процесс обнаружения колебаний затруднен, так как в полом изделии существует множество дефектов, каждый из которых излучает свои акустические сигналы, которые взаимодействуют один с другим, создавая в рабочей среде интерференционную картину, которая и фиксируется прибором АУВД.

Энергия акустических сигналов утечек зависит от размера несплошностей иэделий и растет с увеличением линейного размера несплошности, а частота уменьшается с увеличением площади поперечного сечения несплошности . Таким образом, сигналы от малых несплошностей располагаются в более высокочастотном диапазоне и имеют малый уровень энергии, что и не позволяет обнаруживать их даже при больших коэффициентах усиления усилителя, так как

1601535 сигналы утечек находятся на уровне шумов преобразователя.

Поэтому из спектра звуковых колебаний выбирают сигнал с наибольшей амплитудой, который соответствует истечению через дефект с максимальным линейным размером. При наличии нескольких .сигналов с наибольшей амплитудой выбирают сигнал с наименьшей частотой, соответствующий дефекту с большей площадью поперечного сечения. Таким образом, блок 8 выбирает сигнал,. соответствующий наиболее .крупному и опасному дефекту из множества дефектов и его -частота определяется измерителем 9.

При построении математической модели дефекта и идентификации ее параметров исследуется зависимость частоты генерируемых колебаний при истечении среды, находящейся под избыточным давлением, через моделируемый дефект.

Исследования проводят при давлении

10 МПа для дефектов размером от 8Я я10 до 0,3 мм . С помощью метода наименьших квадратов зависимость частоты от размера дефекта интерполируют выражением

Я= 2,9/ +S где Q — частота исследуемых сигналов, кГц;

S — площадь поперечного сечения эквивалентного дефекта, г

Коэффициент К получают экспериментально и для давления в диапазоне

5,2-10,8 NIIa равно 2,9. Таким обра-.

40 зом, вычислитель 10 рассчйтывает площадь поперечного сечения эквивалентного сечения по зависимости (KN) формула изобретения

1. Способ контроля герметичности изделий, заключающийся в том что создают в изделии избыточное давление рабочей среды, измеряют частоту сигнала звуковых колебаний, возникающих при утечке рабочей среды, и по ней определяют площадь поперечного сечения дефекта, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повьш ения надежности и чувствительности контроля изделий с множеством дефектов, измеряют амплитуду сигналов звуковых колебаний и для измерения частоты выбирают сигнал с наи-. большей амплитудой.

2 ° Способ по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что при наличии нескольких сигналов с равной наибольшей амплитудой для измерения выбирают сигнал с наименьшей частотой. . 3. Устройство для контроля герметичности изделий, содержащее преобразователь звуковых колебаний, соединенный с ним усилитель и измеритель частоты, о т л и ч а ю щ е: е с я тем, что, с целью повышения надежности и чувствительности контроля изделий с множеством дефектов,, оно снабжено системой параллельных полосовых фильтров, входы которых соеди-" нены с усилителем, и блоком выбора сигнала, входы которого соединены с выходами полосовых фильтров, а выход — с измерителем частоты.

1601535

02 И

Составитель Л. Овсянникова

Корректор В.Гирняк

Техред M.Äèäûê

Редактор И. Шулла

Заказ 3267 Тираж 448 Подп™сное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР

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

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

9

2 5 10 Ь 10 pygmy<

Фи8. 2