Ультразвуковой интроскоп-дефектоскоп

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для ультразвуковой дефектоскопии материалов и изделий, а также в животноводстве для контроля параметров животных. Целью изобретения является повышение производительности и достоверности контроля за счет обеспечения двумерного стробирования с регулируемыми границами зоны стробирования в соответствии с изменением угла падения ультразвукового луча. Генератор 2 возбуждает автоскакирующий преобразователь 3, работающий в совмещенном режиме. Эхосигналы, усиленные в приемнике 7, поступают на вход индикатора 11. Сигнал датчика 6 положения ультразвукового луча поступает

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГГ

| (21) 4165238/28 (22) 21,11.86 (46) 30,12,91. Бюл. ¹ 48 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) Ю,M,Øêàðëåò, Д,В,Сухоруков, А.Н.Воронов и C,À.Фалькевич (53) 620,179,16 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1373154, кл. G 01 N 29/04, 1986. (54) УЛЬТРАЗВУКОВО Л ИНТРОСКОП-ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано во всех отраслях народного

„„SU „„1702291 А1 хозяйства для ультразвуковой дефектоскопии материалов и изделий, а также в животноводстве для контроля параметров животных, Целью изобретения является повышение производительности и достоверности контроля за счет обеспечения двумерного стробирования с регулируемыми границами зоны стробирования в соответствии с изменением угла падения ультразвукового луча. Генератор 2 возбуждает автосканирующий преобразователь 3, работающий в совмещенном режиме. Зхосигналы, усиленные в приемнике 7, поступают на вход индикатора 11. Сигнал датчика 6 положения ультразвукового луча поступает

1702291

10 на вход суммирующего усилителя 20, на второй вход которого поступает, пилообразное напряжение с генератора 13 развертки, Сигнал с выхода усилителя 20 осуществляет растровую развертку на экране индикатора 11. Формирователь 22 двумерной зоны стробирования позволяИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для ультразвуковой дефектоскопии материалов и изделий, а также в >киватноводстве, Цель изабаетения — повышение производительности и достоверности контроля за счет применения бесконтактных датчиков положения ультразвукового луча, импульсного синхронного привода, простоты смены режима индикации, двумерного стробирования с регулируемыми границами зоны стробиравания, а также автоматического регулирования усиления приемника в соответствии с изменением угла падения ультразвукового луча, На фиг. 1 показана блок-схема ультразвукового интроскапа-дефектаскопа; на фиг, 2 — временные эп ары на выходах его блоков, Ультразвуковой интроскап-дефектоскоп содержит последовательно соединенные синхронизатор 1 и генератор 2 зондирующих импульсов, автосканирующий ультразвуковой преобразователь 3, содержащий заключенные в корпус подвижíblé узел 4, электрапривад 5 падвижнога узла и датчик 6 поло>кения ультразвукового луча, приемник 7, садер>кащий последовательно соединенные высокочастотный усилитель 8, соединенный посредством подвижного узла 4 с выходом генератора 2 зондирующих импульсов, детектор 9, видеоусилитель 10 и электроннолучевой индикатор 11, блок 12 подсвета., соединенный с вторым входом индикатора

11, генератор 13 развертки, включенный между вторым выходом синхронизатора 1 и входом блока 12 подсвета, источник 14 питания электрапривада 5, включенный между вторым выходом синхронизатора 1 и входом электропривада 5, соединенного механически с подвижным узлом 4. генератор 15 страбирующих импульсов, соединенный с выходом синхронизатора 1, 15

45 ет выделять на экране индикатора 11 информацию, подлежащую наблюдению, Функциональный преобразователь 27 изменяет коэффициент усиления высокочастотного усилителя 8 в зависимости от угла падения ультразвукового луча, 4 з.п.ф-лы, 2 ил. формирователь 16 импульсов, включенный между вторым выходом синхронизатора 1 и датчиком 6 положения ультразвукового луча, последовательно соединенные пиковый детектор 17, входом соединенный с выходом датчика 6 положения луча, а вторым входом — с выходом. генератора 13 развертки, переключатель 18 развертки, второй вход которого соединен с "землей". первый регулятор 19 напряжения, суммирующий усилитель 20, второй вход которого соединен с выходам генератора 13 развертки, а выход — с третьим входом индикатора 11, второй регулятор 21 напряжения. включенный между выходом переключателя 18 развертки и вторым суммирующим входом видеоусилителя 10, формирователь 22 двумерной зоны стробирования, входом соединенный с выходом переключателя 18. сумматор 23, включенный между первым выходом формирователя 22 и вторым входам генератора 15, второй сумматор 24. включенный между вторым выходом формирователя 22 и третьим входом генератора

15, первый регулятор 25 напряжения, соединенный с вторым входом первого сумматора

23, второй регулятор 26 напряжения, соединенный с вторым входом второго сумматора

24, функциональный преобразователь 27 напряжения, второй управляющий вход высокочастотного усилителя 8 соединен с выходом фун кционал ьнога и реобразователя

27 напряжения, источник 14 питания состоит из последовательно соединенных делителя 28 частоты и регулятора 29 мощности, формирователь 22 зоны стробирования содержит первую группу из четырех регуляторов 30-33 напряжения, входы которых объединены, источник 34 напряжения, соединенный с входами регуляторов напряжения первой группы, четыре вычитателя

35 — 38, инвертирующие входы которых соединены с выходами соответствующих регуляторов напряжения, неинвертирующие входы объединены и являются входом формирователя 22 эоны страбирования. вторую .

1702291

20 группу из четырех регуляторов 39-42 напряжения, соединенных с выход".ìè соответствующих вычитателей, селектор 43

МЕНЬШЕГО УРОВ И, ПВРВЫй И ВТОРОЙ ВХОДЫ которого соединены с выходами соответственно первого и второго регуляторов 39, 40 напряжения втОрой rру lr!!!, а выход служит первым выходом формирователя

22 зоны стробирования, селектор 44 больmего уровня, первыл и второй входы которого соответственно с выходами третьего и четвертого регуляторов 4 1, 4" напряжения второй группь.. а выход служит вторым выходом формирователя 22 зо!bl стробирования, первый и т, етий регуляторы 39, 41 напряжения второй группы выполнены инвертирующими, а второй и четвертый— неинвертирующими, второй вход блока 12 подсвета через выключатель 45 соединен с третьим входом видеоусилителя 10, блок

46 временной регулировки усиления, включенный мех<ду первым выходом синхронизатора 1 и третьим входом высокочастотного усилителя, блок 47 стробирования и селекции, первым входом соединенный с выходом генератора 15 стробиру ощих импульсов, вторым входом — с выходом детектора 9, а выходом —; внешним генератором, выключатель 48, вклю енный между выходом регулятора 29 мощности и входом злектропривода 5, выключатель 49, включенный между выходом генератора 15 стробирующих импульсов и третьим входом видеоусилителл 10.

Ультразвуковой интроскоп-дефекстоскоп работает следующим образом.

Принимают временной сдвиг между сигналами на выходах синхронизатора 1 равным нулю, выключатель 48 замкнут, переключатель 18 в положении (растровый), выключатель 49 разомкнут, а напряжение на выходе регулятора 19 установлено равным нулю, U!, Uz, Бз,... — вид напряжений на выходах блоков 1, ", 9,.„соответственно.

Под действием знакопеременных импульсов источника 14 питания происходит непрерывное колебательное перемещение подвижного узла 4 автосканирующего ультразвукового преобразователя 3.

Временные диаграммы на фиг. 2 условно соответствует по времени одному кадру изобра>кения, при этом регулятор 29 мощности вырабатывает однополярный импульс напряжения длительностью, не превышающей длительность кадра.

В соответствии с импульсами Uz синхронизатора 1 появляются импульсы 02 на выходе генератора 2 зондирующих импульсов, которые поступают на излучающий элемент преобразователя. закрепленный на

55 подвижном узле 4. Сигнал приемного элемента преобразователя, также закрепленного на подвижном узле 4 (или совмещенного с излучаюшим элементом), усиливается усилителем 8, детектируется детВктОром 9 (Ug) и через видеоусилитель 10 поступает на пластины вертикального отклонения злектронно-лучевого индикатора 1 1. he дивrpeMMe

Ug изображены зхо-сигналы от детектора, ПОЯВЛЯВШИВСЯ ЛИШЬ ПОСЛЕ НЕСКОЛЬКИХ ЗОНдирующлх имг1ульсов, т,е, соответствующие лишь определенным углам положения ультразвукового луча, Пилообразное напря:кенн :. на выходе генера;.Ора 1! 3 разверткл изображено на p,. аграмме U!g и обеспечивает строчную развертку, Даri!:, б положения Возбуждается импульсами, сходными с U.„èïè U!. а .:.а вь:.ход его проход:;т импульсы U с амплитудой, пропорциональной угловому положению подвижного узла 1 преобразователя . Б соответствии с амплитудой Uc появляется напряжение U!z на выходе пикового детектора 17, сброс которого производится практически задним фронтом импульсов Uкения U 7, он лишь регулируется по величине. С выхода регулятор": 21 напряжение поступает в видеоусилитель !0. где оно складывается с сигналом и усиленное, в виде U)Q, поступает ° на вход вертикального отклонения индикатора 11. В результате ка><дая строка в кадре смещается по вертикали относительно предыдущей на определенную величину, зависящую От установки регулятора 21, и таким Образом формируется растр. Если переключатель 18 перевести в положение

"Импульсный" или регулятором 21 установить на его выходе нулевое напряжение, то прибор будет переведен в обычный импульсный режим дефектоскопа с разверткой типа А. В растровом режиме строки на всем протяжении горизонтальны и непрерывны пока слгн лы От дефектов (Ug) От сутствуют. Там,где они появляются, строка отклоняется от первоначального поло>кения. При этом, если установить амплитуду сигналов большоЙ, отклоняющий луч по вертикали эа экран, то Оказывается, что в местах сигналов от дефектов образуются разрывы строк растра, так как скорость движения луча по вертикали на порядок превышает скорость строчной развертки— формируется растровое иэображенис типа

B. Размерь. пятен на экране, их положение на экране и взаимная ориентация соответствую усло-.ным угловым размерам дефе 1702291

8 тов, их положению в объекте контроля и

В «димной Ориентации

При необходимости видеть распределени8 ямплитуд сигналов сл8дуе Г уменьшить лх ДО Величины, не превышающей ра3мер экрана — изображение A+ В, Пои YMBHb!Ueнии амплитуд сигналов до величин, соответстау, "щих межстрочным расстояниям, 3p!("".,:- . "i ная мОдуляция исч83яет, я Остается модуляция OTpol(лишь В Виде локальных OTклоненпй по вергикали — изображение Ав.

Для детального рассмотрения распределен "é амплитуд сигналов от дефекта следует прои":âåñòè Взаимное смещение всех строк по горизонтали, тогда вершины импульгов не накладываются друг на друга, Ta операция выполняется установкой ненулевого напряжения регулятором 19 на

Втором Bi<0/8 c ммир jIOKI8!0 усилите l>I 20, на первый Вход которого поступает напряжение развертки U)3. !рМ этсм на пластины горизонтального отклонения электроннолучевого индикатора поступает напряжение

02о. Таким путем обеспечивается возможность детального анализа распределений сигналов от дефектов в режимах А+ В и АВ

СО СДВИГОМ СТРОК, Три оежима типа А однострочного представления информации реализуют при установке на выходе регулятора 2I нулевого напряжения, с применением автосканирующего ультразвукового преобразователя при уста говлении на выходе регулятора 19 напрях<ения равкым нулю (без сдвига строк по горизонтали); то же, но при неравном нулю напряжении на выходе регулятора 19 (со сдвигом по горизонтали строк); с остановленным автосканирующим ультразвуковым преобразователе и или с применением любого несканирующе. о (выкл:очатель 48 разомкнут, и реключатель 18 в нижнем на фиг.

1 поло>(ении) — режим CTBHpapтного дефектоскопа, При формировании, например, изобрах(8HMB типа В с 3,Bумерным сТро50М ti8pGключатель 18 в Верхнем на фиг. ", гголожении выключатели 48 и 49 замкнуты, выключатель

45 разомкнут, напря>кение на Выходе pGc лятора 19 равно нулю. Формирователь 22

ДВумерной зоны стробирования формирует четырехугольную 3ОНу стробирования, ограниче-;;-гую четырьмя линиями, близкими K прямым. Регуляторами 30-33 эти линии можно перемещать кая(дую параллельнО cG" мой 08á8, О регуляторами 3-42 их можно поворачивать. При вклк>чении выключателя

45 -г lcMTc>I Bc6, I(pGv 30Hb! строба, чтО гюзволяет убрать с экрана Все лишнее.

Особенно важно гасить изображение

Вне строба В режима ч А .4- Я А р и А со

2Г

55 сдвигом по горизонтали строк, так как при этом устраняют помехи наложения импульсов, находящихся ВН8 зоны МНТВр8сВ, т.е. вне зоны строба, 8 импульсном режиме работы с остановленным или несканирующим преобразователем формирователь двумерной зоны стробирования отключается, на его выходах напряжение становится равным нулю и при этом границы строба устанавливают регуляторами 25 и 26, С изменением угла падения ультразвукового луча изменяется коэффициент прохождения ультразвуковой энергии через границу объекта контроля, что приводит к зависимости величины сигнала в тракте приемника от угла падения ультразвукового луча. Зта зависимость в значительной мере устраняется введением сигнала коррекции

В приемник от пикового детектора 17 через функциональный преобразователь 27. Функциональный преобразователь 27 учитывает нелинейность зависимости уровня сигнала на входе приемника от угла ввода, Жесткая синхронизация положения строк растрового изображения осуществляется с помощью делителя 28 частоты.

Изобретение пoз оляет контрîilèðовать изделия с применением ти IoB индикации А, 8, AB бе3 сдвига СTOOI(, А и AB со сдвигом строк с двумерны стробированием, а также позволяет автоматически регулировать усиление приемника в соот ветс вии с изменениev, угл:. Падени; ультразвукового луча

Формула изобретения

1, Ультразвуковой интроскоп-дефектоскоп, содержаший последовательно соединенные синхронизато, и генератор зондирующих импульсов, автосканирующий ульгразвуковой преобразователь, состоящий из установленных В корпусе пьезопреобразîвателя, сОвM80 8> HОг0 с подвижным узлом, электропривода и датчика г оложения ультразвукового луча, приемник из последовательно сперМненных высокочастотного усилителя, соединенного, с пьезопреобразователем, детектора и видеоусилителя, электроннолучевой индикатор, блок пopcBeTB, соединенный ". Вторым входом индикатора, генератор развертки, ьключенный между

Вторым Выходом синхронизатора и B (0дом блока подсвета., источник питания злектропривода, вкл оченный между Вторым выходом синхронизатора и входом электропривода, соединенного механически с подвижным узлом, генератор стробирующих импульcîB, соединенный с Выходом синхронизяTGpB, 0 т Jl u1702291

10 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и достоверности контроля, он снабжен формирователем импульсов. включенным между вторым выходом синхронизатора и датчиком положения лу- 5 ча, последовательно соединенными пиковым детектором, соединенным входом с выходом датчика положения луча, а вторым входом — с выходом генератора развертки, переключателем развертки, вторым входом 10 соединенным с "землей", первым регулятором напряжения, суммирующим усилителем, второй вход которого соединен с выходом генератора развертки, а выход — с третьим входом индикатора, вторым регуля- t5 тором напряжения, включенным между выходом переключателя развертки.и вторым суммирующим входом видеоусилителя,. формирователем двумерной зоны стробирования, входом соединенным с выходом 20 переключателя развертки, первым сумматором, включенным между первым выходом формирователя зоны стробирования и вторым входом генератора стробирующих импульсов, вторым сумматором, включенным 25 между вторым выходом формирователя зоны стробирования и третьим входом генератора стробирующих импульсов, выходом соединенным с третьим суммирующим входом видеоусилителя, первым регулятором 30 напряжения, соединенным с вторым входом первого сумматора, и вторым регулятором напряжения, соединенным с вторым входом второго сумматора, 2. Интроскоп-дефектоскоп по и. 1, о т л и- 35 ч а ю шийся тем, что он дополнительно снабжен функциональным преобразователем напряжения, соединенным с выходом пикового детектора, а высокочастотный усилитель выполнен управляемым и его вход 40 управления соединен с.выходом функционального преобразователя напряжения.

3. Интроскоп-дефектоскоп по и, 1, о т л ич а ю шийся тем, что электропривод подвижного узла ультразвукового преобраэо- 45 вателя выполнен бесконтактным в виде постоянного магнита, закрепленного на подвижном узле, и импульсного электромагни-. та, закрепленного на корпусе, источник питания электропривода подвижного узла выполнен в виде последовательно соединенных делителя частоты и регулятора мощности, а коэффициент деления делителя частоты выбран равным числу строк сформированного растра.

4, Интроскоп-дефектоскоп по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что формирователь зоны стробирования содержит первую группу из четырех регуляторов напряжения, входы которых объединены, источник напряжения, соединенный с входами первой группы регуляторов напряжения, четыре вычитателя, инвертирующие входы которых соединены с выходами соответствующих регуляторов первой группы, неинвертирующие входы объединены и являются входом формирователя зоны стробирования, вторую группу из четырех регуляторов напряжения, соединенных с выходами соответствующих вычитателей, селектор меньшего уровня, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго регуляторов напряжения второй группы, а выход являет/ ся первым выходом формирователя зоны стробирования, селектор большего уровня, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами третьего и четвертого регуляторов напряжения второй группы, а выход является вторым выходом формирователя зоны стробирования, первый и третий регуляторы второй группы выполнены инвертирующими, а второй и четвертый — неинвертирующими.

5. Интроскоп-дефектсскоп по и, 1, о тл и ч а ю шийся тем, ч-о блок подсвета луча электронно-лучевого индикатора выполнен с двумя входами, первый соединен с генератором развертки, а второй вход через выключатель соединен с выходом генератора стробирующих импульсов.

1702291

Составитель И.Соколов

Техред M,Moðãåíòàë Корректор Н.Ревская

Редактор М.Говтин

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

Заказ 4540 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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