Ультразвуковое устройство для контроля материалов изделий

 

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при измерении физико-механических характеристик материалов изделий. Цельповышение информативности и точности. Устройство позволяет при соответствующей настройке регулируемых элементов производить компенсацию или сложения продольных колебаний в направлении контроля и соответствующего сигнала на входе измерительного блока, что позволяет выделить и осуществить измерения характеристик двух типов волн (продольной и поперечной) 1 з п ф-лы, 2 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

ИИ ВЗНЦ

ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАН ОО

Ь) ()

1 (у (4ъ )>

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4912356/28 (22) 20.02,91 (46) 07.07,93. Бюл, М 25 (71) Научно-производственное объединение

"Искра" (72) А.В.Павлов. С,Г.Шуткин и В,А.Пепеляев (56) Прибор ультразвуковой ГСП ОКО-1 УК10ПМС. Руководство по эксплуатации

ЩЮЗ.031,007 Р.3, Авторское свидетельство СССР

N 1696993, кл, G 01 N 29/00, 1990. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к акустическим средствам неразрушающего контроля и может быть использовано при Определении физико-механических характеристик материалов,в различных отраслях машиностроения, судостроения, строительной индустрии.

Цель изобретения — расширение инфор мативности и повышения точности измерений.

На фиг,1 и 2 приведена структурная схема ультразвукового устройства для контроля материалов иэделий, варианты.

Предлагаемое устройство содержит два излучающих преобразователя УЗ К 1, 2, устанавливаемых на изделие 3 в точку А под произвольными углами р1 и pz . Преобразователь 1 непосредственно подключен к первому выходу генератора 5, между преобразователем 2 и вторым выходом генератора 5 последовательно подключены блок 7 регулируемой задержки, фазовращатель 8, частотный корректор 9, регулятор 10 ампли(„, Æ„„1826054 Al (57) Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при измерении физико-механических характеристик материалов изделий. Цель — повышение информативности и точности, Устройство позволяет при соответствующей,наст рой ке регулируемых зле ме нто в производить компенсацию или сложения продольных колебаний в направлении контроля и соответствующего сигнала на входе измерительного блока, что позволяет выделить и осуществить измерения характеристик двух типов волн (продольной и поперечнои). 1 з.п, ф-лы, 2 ил. туды. Приемный преобразователь 4, чувствительный к продольным и поперечным ко, лебаниям устанавливается в произвольную точку В на поверхности изделия и подключается к блоку 6 измерений, синхрониэированному с генератором 5. (си всех преобразователей лежат в одной плоскости.

Устройство работает следующим образом.

На поверхность контролируемого иэделия 3 устанавливают точечные преобразователии 1 и 2 так, чтобы точки контакта были совмещены в точке А, При возбуждении преобразователей в направлении приемного преобразователя, установленного в точке В распространяются продольная и поперечная волны. Характеристики волн в точке В приема зависят от конструкции пьезопреобразовател, угла установки и формы электрического сигнала на входе преобразователей, Введенные в схему регулируемые элементы блок регулируемой задержки 7, фа1826054 зовращатель 8, частотный корректор 9 и регулятор 10 амплитуды позволяют настроить прибор таким образом, что продольные волны от обоих излучающих преобразователей приходят в точку приема с одинаковой амп. литудой и фазой в случае измерения продольных волн и с одинаковой амплитудой и в противофазе в случае измерения поперечных волн. При этом частотный корректор 9 используется для выравнивания АЧХ излучающих преобразователей, линия задержки компенсирует рассогласование акустических задержек в преобразователях, фазовращатель позволяет компенсировать скачок фазы при вводе УЗК в материал и обеспечивает требуемое фаэовое соотношение у продольных волн в точке. приема, а регулятор амплитуды позволяет компенсировать рассогласования по мощности излучения в направлении АВ. В зависимости от настройки прибора продольные волны, приходящие в точку приема от обоих излучателей складываются или вычитаются. В первом случае происходит измерение характеристик продольных волн, во втором поперечных. Скорость поперечных волн меньше скорости продольных волн, Таким,.образом, предложенная схема позволяет производить измерения времени прохождения амплитуды продольных и поперечных волн в изделиях произвольной формы в произвольных направлениях.

С целью повышения точности измерений эа счет увеличения с.соотношения сигнал-помеха в устройстве по п,1 формулы (фиг.1) в качестве приемного блока использованы два точечных преобразователя продольных У3К 4 и 11 (фиг.2), установленных в точку В приема с осями под углами рэ и ф соответственно, причем преобразователи подключены к блоку 6 измерения через сумматор 16, а между приемным преобразователем с меньшей акустической задержкой

11 и соответствующим входом сумматора последовательно включены блок 12 регулируемой задержки, фазовращатель 13, частотный корректор 14 и регулятор 15 амплитуды, настроенный таким образом, что сигналы бт приемных преобразователей 4 и 11, соответствующие продольной волне на входах сумматора 16 имеют одинаковую амплитуду и фазу в случае измерений продольных составляющей волны и одинаковую амплитуду и противоположную фазу при измерении поперечной составляющей УЗ К волны.

Устройство по п,2 работает следующим образом.

УЗК, прошедшие через контролируемый материал, принимаются приемными

35 достоверностью измерять параметры волны обоих типов.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет компенсировать сигнал, соответствующий продольным волнам как со стороны излучения так и со стороны приема, что позволяет повысить отношение сигнал-помеха при измерении

40 параметров распространения поперечных волн и тем самым повысить точность изме45 рения, Формула изобретения

1. Ультразвуковое устройство для контроля материалов изделий, содержащее генератор, подключенные соответственно к

5о его выходам два излучающих точечных пьезоэлектрических преобразователя, блок измерения и приемный блок, связанный с блоком измерения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и инфор55 мативности за счет контроля изделий не только поперечными волнами ультразвука. но и продольными волнами, оно снабжено цепью иэ последовательно соединенных блока регулируемой задержки, фаэовращателя, частотного корректора и регулятора преобразователями 4, 11, преобразуются в электрические колебания и поступают на входы сумматора 16. Причем сигнал с преобразователя 4 поступает на вход сумматора

5 непосредственно, а сигнал с преобразователя 11 через блок 12 регулируемой задержки, в которой компенсируется разность злектроакустических задержек и приемных преобразователей, фаэовращатель 13, предназна10 ченный для компенсации скачка фаз на границе между контролируемым изделием и приемными преобразователями, частотный корректор 14 и регулятор 15 амплитуды в которых компенсируется неидентичность

15 амплитудно-частотных характеристик преобразователей. Причем регулируемые элементы настраиваются так,.что сигналы, соответствующие продольной волне, приходят на входы сумматора с одинаковой амп20 литудой и фазой и суммируются в случае измерения продольных волн и с одинаковой амплитудой и в противофазе, что приводит к их вычитанию в случае измерения поперечных волн. При настройке излучающего

25 тракта на измерении поперечных волн в результате неполной компенсации поперечных волн из-эа возможных искажений сигнала в излучающих каналах и структурных помех предлагаемая блок-схема прием30 ника УЗК позволяет привести дополнительную компенсацию сигнала от продольных волн и повысить отношение сигнал-помеха на входе измерительного блока при измерении поперечной волны, что позволяет с повышенной

1826054 амплитуды, включенной между соответствующими выходом генератора и входом излучаюЩего точечного пьезоэлектрического преобразователя.

2. Устройство по п.1, отл ич а ю щеес я тем, что, с целью повышения точности, приемный блок выполнен из последовательно соединенных первого приемного точе iHofo пьезоэлектрического преобразователя, блока регулируемой задержки. фазовращателя, частотного корректора, регулятора амплитуды и сумматора, выход которого

5 подключен к блоку измерения, и второго приемного точечного пьезоэлектрического преобразователя, выход которого связан с вторым входом сумматора.