Приемный тракт устройств ультразвукового контроля

 

Изобретение относится к исследованиям материалов ультразвуковыми волнами, а именно к устройствам для обнаружения дефектов в материалах, и может быть использовано для контроля качества изделий. Цель изобретения - повышение разрешающей способности приемного тракта за счет раздельной обработки временных и амплитудных характеристик сигнала. При этом обеспечивается возможность измерения амплитуды эхо-сигнала в широком динамическом диапазоне при высоком разрешении по времени . Цель достигается выполнением амплитудно-временного селектора из двух вычитающих счетчиков, формирователя строб-импульсов, триггера логического элемента 2И,блока сравнения , триггера результата и цифроаналогового преобразователя. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4468269/28 (22) 29.07,88 (46) 30.09.91. Бюл. М 36 (71) МВТУ им; Н.Э. Баумана (72) А,К.Вощанов и И.И.Михайлов (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N.

1345109, кл. G 01 и 29/04, 1985. (54) ПРИЕМНЫЙ ТРАКТ УСТРОЙСТВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к игследованиям материалов ультразвуковыми волнами, а именно к устройствам для обнаружения дефектов в материалах, и может быть испольИзобретение относится к области исследования материалов ультразвуковыми волнами, а именно к устройствам для обнаружения дефектов в материалах,. и может быть использовано для контроля качества изделий, Целью изобретения является повышение разрешающей способности приемного тракта эа счет раздельной обработки временных и амплитудных характеристик сигнала.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого приемного тракта для устройств ультразвукового контроля.

Приемный тракт устройств ультразвукового контроля содержит последовательно соединенные электроакустический преобразователь 1 и усилитель 2, амплитудно-временной селектор 3, первый и второй блоки

4, 5 управления и генератор 6 зондирующих импульсов, амплитудно-временной селек„„Я2„„1681231 А1 зовано для контроля качества изделий. Цель изобретения — повышение разрешающей способности приемного тракта за счет раздельной обработки временных и амплитудных характеристик сигнала, При этом обеспечивается возможность измерения амплитуды зхосигнала в широком динамическом диапазоне при высоком разрешении по времени. Цель достигается выполнением амплитудно-временного селектора из двух вычитающих счетчиков, формирователя строб-импульсов, триггера логического элемента 2И,блока ñðàâнения, триггера результата и цифроаналогового преобразователя. 1 ил. тор 3 выполнен из двух вычитающих счетчиков 7, 8, двух триггеров 9, 10, логического элемента 2И 11, блока 12 сравнения, триггера 13 результата и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 14, первый блок 4 управления выполнен из тактового генера- 0 тора 15, логического элемента 2И-НЕ 16, третьего и четвертого триггеров 17, 18 и Я одновибратора 19, выход усилителя 2 под- (ь) ключен к первому входу блока 12 сравнения, ь к второму входу которого подключен выход логического элемента 2И 11, а к третьему входу — выход ЦАП 14, вход которого соедиаювЪ нен с первым выходом второго блока 5 управления, другие два выхода которого подключены к входам соответственно первого и второго вычитающих счетчиков 7, 8, выход первого вычитающего счетчика подключен к S-входу первого триггеров 9 и к

R-входам третьего и четвертого триггеров 17, 18, а второй счетчик 8 — к S-входу второго

1681231 зом триггера 10, инверсный выход третьего триггера 17 соединен с первым входом второго блока 5 управления, второй вход которого подключен к выходу триггера 13 результата, четвертый выход второго блока

5 управления соединен с С-входом третьего триггера 17, R-входами первого и второго триггеров 9, 10 и R-входом триггера результата, выход одновибратора 19 соединен с управляющим входом генератора 6 зондирующих импульсов, выход которого подключен к входу электроакустического преобразователя 1, выход тактового генератора 15 подключен к первому входу логического элемента 2И-НЕ 16 и к С-входу четвертого триггера 18, выход которого подключен к входу одновибратора 19 и к второму входу логического элемента 2И-НЕ 16, выход последнего подключен к управляющим входам первогьи второго счетчиков 7, 8, прямой выход третьего триггера 17 подключен к D-входу четвертого триггера 18, выходы первого и второго триггеров 9, 10 подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента 2И

11, а выход блока 12, сравнения подключен к S-входу триггера 13 результата, Второй блок 5 управления может быть выполнен из задатчиков 20-22 кодов, выходы которых служат соответственно первым, вторым и третьим выходами второго блока управления, генератора 23 одиночных импульсов, выход которого служит четвертым выходом второго блока 5 управления, и индикаторов 24 и 25, входы которых служат первым и вторым входами второго блока управления. Функции второго блока 5 управления может выполнять управляющая микроЭ BM.

Устройство работает следующим обраС помощью второго блока 5 управления, например, используя задатчики 20-22, в счетчики 7 и 8 вводят цифровые эквиваленты времени начала и окончания стробирующего сигнала, а в ЦАП 14 — цифровой эквивалент порогового напряжения, с которым сравнивается эхо-сигнал, Далее сигналом с выхода генератора 23 одиночных импульсов триггер 17 устанавливается в единичное состояние, а триггеры 9, 10 и 13 — в нулевое состояние. Сигнал с триггера 17 поступает на триггер 18, который обеспечивает фазовую привязку сигнала разрешения к тактовой частоте генератора 15, тем самым формируя сигнал начала измерений.

Этот сигнал с выхода триггера 18 поступает нэ одновибратор 19 и элемент 2И-НЕ 16.

Одновибратор 19 вырабатывает короткий импульс, запускающий генератор 6 зонди5

55 рующих импульсов, сигнал с которого поступает на электроакустический преобразователь 1. Элемент 2И-НЕ 16 открывается, и. сигналы с выхода трактового генератора 15 через элемент 2И-НЕ 16 поступают на вычитающие входы счетчиков 7 и 8, которые начинают отсчет времени окончания и начала стробирующего импульса. Отраженные в контролируемом материале акустические импульсы преобразуются преобразователем 1 в электрический сигнал, который усиливается усилителем 2 и поступает на вход блока 12 сравнения, где сравнивается с напряжением порога, сформированного ЦАП

14, и результат сравнения стробируется строб-импульсом, сформированным счетчиками 7 и 8, триггерами 9, 10 и логическим элементом 2И 11. Строб-импульс формируется следующим образом. Счетчики 8 и 7 считываю время начала и конца стробэ соответственно, При обнулении счетчика 8(начало строба) на его выходе формируется импульсный сигнал, устанавливающий триггер 10 в состояние "1", С прямого выхода триггера 10 сигнал поступает на один из входов схемы 11, на выходе которой устанавливается стробирующий импульс. При обнулении счетчика 7 на его выходе формируется импульсный сигнал, устанавливающий триггер 9 в состояние "1". Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 9 поступает на второй элемент 2И 11, на выходе которого получают стробирующий импульс.

Сигнал с блока 12 сравнения поступает на триггер 13 результата и с его выхода — на второй вход второго блока 4 управления, Если в течение действия строб-импульса сигнал с усилителя 2 превысит пороговое напряжение, то на выходе блока 12 сравнения появляется сигнал, который устанавливает триггер 13 в состояние, соответствующее. "1". Если же превышения не было, то триггер 13 остается в исходном состоянии. Сигнал "обнуления" с выхода счетчика 7, отсчитывающего время окончания строб-импульса, поступает также на входы сброса триггеров 17 и 18 устанавливая первый блок 4 управления в исходное состояние по окончании строб-импульса. Во второй блок 5 управления поступает сигнал окончания измерения с инверсного выхода

17.

Таким образом во втором блоке управления формируе1.ся набор данных, а именно параметры строб-импульсов и пороговых напряжений, определенные для каждого участка контролируемой зоны. Эти параметры соответствуют кусочно-линейной аппроксимации функции максимального уровня шумов в исследуемой области, Из

1681231 напряжения и заносятсл в счетчики 7 и 8 и

ЦАП 14 (соответственно). Сигналом с чет- 5 вертого выхода второго блока 5 управления

15

35 для последующей обработки (в случае вы- 40

50 рассчитанных значений берутся первые значения времени (начала и окончания) строб-импульса тн. то и 0пор и порогового запускается первый блок 4 управления и амплитудно-временной селектор 3, Считывается результа- с амплитудно-временного селектора 3, т.е. с триггера 13. Если с триггера 13 пришел слгнал, соответствующий нулю, это означает, что отраженный сигнал не превышает пооогового значения, и в счетчики 7 и 8 и ЦАП 14 заносятся параметры тн и ток и Unop, соответствующие последующему участку контролируемой эоны, и т д. пока не будет проконтролирована вся зона.

Если с триггер- 15 пришел сигнал, соответствующий "1", это означает, что отраженный сигнал превысил пороговое напряжение, и выдается команда на измерение амплитуды отраженного эхо-сигнала.

Т.е. на заданном временном интервале параметры строб-импульса (t< и to<) постоянны, а пороговое напряжение, которое заносится в ЦАП 14 изменяют по алгоритму

"поразрядного уравновешлвания". Напрлмер, для двенадцатиразрядного ЦАП значения U«p при измерении амплитуды заносят

12 раз, каждый раз сравнивая амплитуду отраженного сигнала с задаваемым пороговым. Таким образом измеряют амплитуду, В результате сформируется числовой эквивалент амплитуды эхо-сигнала на заданном .временном интервале. Результаты измерения могут быть выведены в цифровой или графической формах на экран дисплея, на печать или запомнены на магнитном диске полнения второго управляющего блока в виде 3BM), После окончания измерения выдают команду на переход к следующему участку контроля, занося в счетчики 7 и 8 и

ЦАП 14 значения, соответствующие этому участку.

Формула изобретения

Приемный тракт устройств ультразвукового контроля, содержащий последовательно соединенные электроакустический

30 преобразователь и усилитель, амплитудновременной селектор и первый и второй блоки управления, отличающийся тем. что, с целью повышения разрешающей способности, он снабжен генератором зондирующих импул ьсов, амплитудно-временной селектор выполнен иэдвух вычитающих счетчиков, двух триггеров, логического элемента

"2И", блока сравнения, триггера результата и цифроаналогового преобразователя, первый блок управления выполнен из тактового генератора, логического элемента "2И;НЕ", третьего и четвертого триггеров и одновибратора, p ход усилителя подключен к первому входу блока сравнения, к второму входу которого подключен выход логического элементэ "2И", а к третьему входу — выход цифроана -оговмо преобразователя, вход которого соединен с первым выходом второго олок:. управления, другие два выхода которого подключены к входам соответственно первого и второго вычитающих счетчиков, выход первого вычитающего счетчика подключен к .>-входу первого триггера и к R-входам третьего и четвертого триггеров, а второй счетчик — к

S-входу второго триггера, инверсный выход третьего триггера соединен с первым входом втсоого блока управления, второй вход которого подключен к выходу Tpvili åðä результата, четвертый выход второ о блoêà управления соединен с С-входом третьего триггера, R-входами первого и второго триггеров и R-входом триггера результата, выход одновибратора соединен с управля ощим входом генератора зондирующих импульсов, выход которого подключен к входу электроакустического преобразователя, выход тактового генератора подключен к первому входу логического элемента 2И-НЕ и к С-входу четвертого триггера, выход которого подключен к входу одновибратора и к второму входу логического элемента 2И-НЕ, выход последнего подключен к управляющим входам первого и второго счетчиков, прямой выход третьего триггера подключен к D-входу четвертого триггера, выходы перво, и второго триггеров подключены соответ=твенно к первому и второму входам логического элемента 2И, а выход блока сравнения подключен к S-входу триггера результата.

1681231

Составитель Г,Максимочкин

Редактор О.Спесивых Техред M.Моргентал Корректор T.Ïàëèé

Заказ 3309 Тираж 371 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательскйй комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101