Зеркально-теневой ультразвуковой дефектоскоп

 

Изобретение относится к ультразвуковому не разрушающему контролю и может быть использовано на железнодорожном транспорте и в различных отраслях машиностроения . Цель изобретения состоит в повышении чувствительности и надежности контроля Зеркально-теневым методом зондируется изделие и анализируется приемный сигнал в двух каналах для N-ro и (М М)-го импульсов. Автоматическое регулирование усиления приемного сигнала по сигналу с выхода канала N-ro импульс позволяет сжать динамический диапазон измерительных узлов схемы, что повышает чувствительность дефектоскопа. В канале М-го импульса усилитель позволяет также ограничить динамический диапазон. 3 ил. №

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G Ot N 29/08

ГОСУДАРСТ8Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857476/28 (22) 06.08.90 (46) 30,06.92. Бюл. М 24 (71) Конструкторско-исследовательский отдел дефектоскопии Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского

"ВНИИ института желдоравтоматизация" (72) Ю.Д.Сидоренко и О.Е.Фастовский (53) 620 179 16(088 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1233045, кл. G 01 N 29/04, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 407227. кл. G 01 N 29/04, 1972. (54) ЗЕРКАЛЬНО-ТЕНЕВОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП

Изобретение относится к технике ультразвукового нераэрушающего контроля и может быть использовано на железнодорожном транспорте и в различных отраслях машиностроения.

Известен ультразвуковой прибор неразрушающего контроля, содержащий последовательно электрически соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, преобразователи, первый уси-. литель, детектор, компаратор и блок индикации, Дефектоскоп снабжен последовательно соединенными пиковым детектором и вторым усилителем, выходом подключенным к второму входу первогоусилителя, аттенюатором, входом подключенным к выходу. пикового детектора, а выходом — к второму входу компаратора, последовательно соединенными ждущим мультивибратором с повторным запуском, входом подключенным к выходу компарато,, Й2„„1744638А1 (57) Изобретение относится к ультразвуковому неразрушающему контролю и может быть использовано на железнодорожном транспорте и в различных отраслях машиностроения, Цель изобретения состоит в повышении чувствительности и надежности контроля, Зеркально-теневым методом эондируется изделие и анализируется приемный сигнал в двух каналах для N-го и (М >

N)-го импульсов. Автоматическое регулирование усиления приемного сигнала по сигналу с выхода канала N-ro импульса позволяет сжать динамический диапазон измерительных узлов схемы, что повышает чувствительность дефектоскопа. В канале

М-ro импульса усилитель позволяет также ограничить динамический диапазон. 3 ил. ра, и вторым ключом, вторым входом подключенным к второму выходу пикового детектора, а выходом — к общей шине дефектоскопа, второй выход ждущего мультивибратора подключен к входу блока индикации, третий вход компаратора подключен Ф" к второму выходу синхронизатора. ф

Недостатком данного дефектоскопа яв- О ляется невысокая надежность контроля. (,ц)

3то объясняется тем, что амплитуда 1-го (ф донного импульса в каждом такте сравнивается с усредненным 1-м донным импульсом за несколько предыдущих тактов. При этом выявляемость дефекта зависит от скорости перемещения преобразователя и частоты зондирования, а также от места первоначальной установки преобразователя. В случае, если преобразователь установлен в первый момент времени на дефект, то этот дефект выявлен не будет ввиду отсутствия предыдущих тактов. При этом выявляемость

1744638 дефекта зависит от скорости перемещения преобразователя и частоты зондирования, а также от места первоначальной установки преобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой прибор неразрушающего контроля содержащий генератор зондирующих импульсов, злектроакустический преобразователь, преобразователь сигнала с датчика, осуществляющий усиление этого сигнала, блок преобразования и-го донного импульса, включающий последовательно соединенные временной селектор и формирователь (пиковый детектор), индикатор и амплитудный селекте.; и-io донного импульса, вход которого соединен с выходом временного

-..олектора. а выход — с входом индикатора, Дефектоскоп снабжен также блоком преобразования (и + 1)-ro донного импульса, содержащим временной селектор и формирователь (пиковый детектор) и включенным последовательно с преобразователем сигнала с датчика, и блоком сравнения, входы которого подсоединены к выходам обоих блоков преобразования донных импульсов,а выход — к индикатору.

Несмотря на то, что в известном решении по сравнению с предыдущим достигается некоторое повышение надежности контроля за счет того, что сравнение амплитуд донных импульсов осуществляется в каждом такте зондирования, оно имеет недостатки, основными из которых являются низкая чувствительность и невысокая надежность контролч. Низкая чувствительность дефектоскопа объясняется тем, что сравниваются амплитуды двух последовательных соседних по времени донных импульсов в каждом такте зондирования, что не позволяет различать донные импульсы, отличающиеся на 1,5-2 4. При резком отличии амплитуд двух соседних импульсов на бездефектном изделии может оказаться, что разница между амплитудами будет сопоставима с динамическим диапазоном узлов дефектоскопа, что также приводит к пропуску дефектов, Цель изобретения — повышение чувствительности и надежности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что дефектоскоп, содержащий злектроакустический преобразователь, соединенный с генератором зондирующих импульсов и с первым входом первого усилителя. выход которого связан с первыми входами селекторов N-го и М-ro донных импульсов, вторые входы селекторов N-го и M-го донных им10

40 пульсов соединены с генератором зондирующих импульсов, а выход селектора N-го донного импульса соединен через пиковый детектор с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с блоком индикации, а второй вход соединен с выходом селектора M-го донного импульса, снабжен блоком автоматической регулировки усиления, включенным между выходом пикового детектора и вторым входом первого усилителя, и вторым усилителем, включенным между выходом первого усилителя и первым входом селектора М-го донного импульса.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого ул ьтразаукового дефектоскопа; на фиг. 2 — схема генератора зондирующих импульсов, на фиг. 3 временные диаграммы работы схемы.

Предлагаемый ультразвуковой дефектоскоп содержит генератор 1 зондирующих импульсов, соединенный своим первым выходом 2 с злектроакустическим преобразователем 3, установленным на контролируемом изделии 4, и с информационнь1м входом 5 первого линейного усилителя 6. Второй выход 7 генератора 1 соединен с управляющими входами 8 и 9 селекторов

10 и 11 соответственно M-x u N-x донных импульсов, Каждый из селекторов 10 и 11 содержит последовательно соединенные формирователь 12 задержки, формирователь 13 строба и ключ 14, соединенный с формирователем 13 строба своим управляющим входом 15. Информационные входы

16 и 17 ключей 14 служат соответственно информационными входами селекторов 10 и 11, а выходы ключей 14 являются выходами 18 и 19 селекторов 10 и 11 соответственно, Выход первого линейного усилителя 6 через последовательно соединенные второй линейный усилитель 20 и первый амплитудный детектор 21 соединен с информационным входом селектора 10 М-х донных импульсов (вход 16 ключа 14 селек45 тора 10). Одновременно выход усилителя 6 через второй амплитудный детектор 22 связан с информационным входом селектора i 1 й-х донных импульсов (вход 17 ключа 14 селектора 11). Первый 6 и второй 20 линей50 ные усилители, а также первый 21 и второй

22 амплитудные детекторы образуют усилительный детек1-ор 23. Выход 18 селектора 10

M-x донных импульсов соединен с первым входом 24 блока 25 сравнения, включающе55 го последовательно соединенные компаратор 26 и схему 27 управления,; также аттенюатор 28, подключенный сво,: . выходом к первому входу 29 компаратора 26, в.. pQA в. од которого являя" ся перв..i входом 24 - юка 25 cr - внения --."оры;"...:,ходом

1744638

30 блока 25 сравнения служит вход аттенюатора 28, а выходом 31 — выход схемы 27 управления. К выходу 19 селектора 11 N-x донных импульсов подключен пиковый детектор 32, соединенный своим выходом од- 5 новременно с вторым входом 30 блока 25

20 цирующая цепь конденсатор 42 — резистор

43, К аноду тиристора 39 и левой по схеме обкладке конденсатора 40 через резистор

44 подключен источник питания +Un. Параллельно вторичной обмотке трансформатора 41 подключен резистор 45. Пиковый детектор 46 включен между селектором 10 и компэратором 26, Нэ врЕменной диаграмме 1.",фиг, 3) изображены Отраженные донные импульсы на выходе электроакустического преобразователя 3(точка А схемы на фиг., 3), Нэ диаграмме 1! показаны порог нэ первом входе 29 компэрэтора 26 и 4-е донные импульсы на входе пикового детектора 32 (точки Б и В схемы на фиг. 1 соответственно). На диаг- 35 рамме iii представлены порог на первом входе 29 компараторэ 26 и M-е донные импульсы на первом входе 24 блок 25 сравнения (точки Б и Г схемы на фиг. 1 соответственно). На диаграмме IY показан сигнал нэ выходе 31 блока 25 сравнения (точка Д схемы на фиг. 1).

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Генератор зондирующих импульсов 45 при г>одаче на его клемму "Запуск" импульсов запуска от автоколебательного генератора (не показан), который может быть выполнен по схеме мультивибратора, формирует электрический импульс возбужде- 50 ния электроакустического пр Гмэзователя

3. Последний предназначен,:; . .элучепия механических ультразвуковых ког эбаний в контролируемое изделие 4 и приема Отра- . женных колебаний cпоследующ:им преобразователем их в электрический сигнал.

Отраженные донные импульсы (диаграмма

i) усилиеаются первым линейным усялителем 6 и поступают Одновременно нэ Входы второго линейного усилителя 20 и второго

55 сравнения и через блок 33 ЯРУ с управляющим входом 34 линейного усилителя 6. Выход 31 блока 25 сравнения соединен с индикатором 35, включающим последова- 10 тельно соединенные звуковой генератор 36, усилитель 37 низкой частоты и динамик 38.

Генератор 1 зондирующих импульсов выполнен по.схеме. изображенной на фиг;

2, и включает тиристор 39, подключенный к 15 последовательному колебательному контуру конденсатор 40 — первичная обмотка трансформатора 41, К управляющему электроду тиристора 39 подключена дифференамплитудного детектора 22. Во втором ли; нейном усилителе 20 импульсы дополнительно усиливаются и затем детектируются первым амплитудным детектором 21. Донные импульсы с выхода первого линейного усилителя 6 детектируются вторым амплитудным детектором 22 без дополнительного усиления. С выхода второго амплитудного детектора 22 донные импульсы поступают на информационный вход 17 ключа 14 селектора 11 N-x донных импульсов, а с выхода первого амплитудного детектора 21 дополнительно усиленные донные импульсы поступают на информационный вход 16 ключа 14 селектора 10 М-х донных импульco8 (M > N), Формирователи 12 и 13 задержки и строба селектора 11 N-x донных импульсов по сигналу, поступающему на управляющий вход 9 селектора 11 от генератора 1, обеспечивают формирование сигнала, стробирующего N-й донный импульс, отраженный от противоположной поверхности контролируемого изделия 4, Формирователи 12 и 13 задержки и строба селектора 10 M-x донных импульсов по сигналу, поступающему на управляющий вход

8 селектора 10 от генератора 1, обеспечиваЮт формирОваниЕ СИГНЗЛ8, СтрОбируЮЩЕГО

М-й деннын импульс, отраженный от противоположной поверхности изделия 4. При этом ключи "i4 селекторов 11 и 10 пропускают соотэетс-1 эенно N-й (диаграмма il) u

М й(дьэгрэммэ,>>) донные импульсы, Пиковйй детектор 32 формирует постоянное напряжение, равное амплитуде И-го донного импульса, которое в компараторе 26 сравнивается с амплитудой M ãî донного импульса. При этом аттенюэтор 28, включенный между пиковым детектором 32 и компэрэтором 26, позволяет установить необходимый порог напряжения на первом входе 29 ко паратора 26 (д:;.аграммы И и В). Есль:. тн шение амплитуд N-ro u M-го доннь.х импульсов не соответствует заданному, то на Выходе компаратора 26 появляется с: нал, вызывающий срабатывание схемы ".7 управле: ия. При этом e::лючается зву,-. в ::. генератор 36, сигнал зВуковой частоты к<>7>." рого уси;ивэется усилителем 37 низкой частоты и поступает на динамик 38. Усилитель

33 ЯРУ усиливает постоянйое напряжение с пикового дете;,— >сра 3". и формирует сигнал автоматической регулировки усиления 32 и формирует сигнал автоматической регулировки усиления первого линейного усилителя 6, We.ïîëüýîâàèèå автоматической регулировки усиления по й-му донному импульсу позволяет сжать динамический диапазон изменения амплитуд донных импуль Ов на входах компаратора 26, что

1744638 существенно снижает требования к линейности тракта и чувствительности блока 25 сравнения, Наличие второго линейного усилителя

20 в тракте усиления M-го донного импульса позволяет на бездефектн ых участках иметь N-й и M-й импульсы на входах 24 и 30 блока 25 сравнения примерно одинаковой амплитуды.

По сравнению с известным в предлагаемом дефектоскопе достигается повышение чувствительности за счет возможности сравнения N-го и M-го донных импульсов, значительно отличающихся друг от друга по амплитуде, при одновременном ограничении динамического диапазона сигнала на входе блока сравнения N-го и M-ro донных импульсов за счет введения второго усилителя, Повышается надежность контроля вследствие выбора наиболее оптимального диапазона изменения амплитуд й-го и M-го донных импульсов на входе компаратора за счет введения APY в схему.

Формула изобретения

Зеркально-теневой ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно

5 соединенные генератор зондирующих импул bcoe, электроакустический и реобразователь, первый усилитель, первый временной селектор, первый пиковый детектор, блок сравнения и индикатор и последовательно

10 соединенные вторые временной селектор и пиковый детектор, выход которого связан с вторым входом блока сравнения,от л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности, оно снаб15 жено блоком автоматического регулирования усиления, включенным между выходом первого пикового детектора и управляющим входом первого усилителя, и вторым усилителем, включенным между выходом

20 первого усилителя и входом второго временного селектора.

1744638

Зила г

Ъона

Составитель О. Фастовский

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор А.Осауленко

Редактор A. Огар

Производств:.нно-издательскии комбинат "Патент",. г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 2195 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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