Способ и устройство для уменьшения мертвой зоны ультразвукового эхо дефектоскопа

Способ и устройство для уменьшения мертвой зоны ультразвукового эхо дефектоскопа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 42k 46в4 № 125935

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/77ог7лисяа» грцп га Л 172

Д. С. Шрайбер и Б. Г, Голодаев

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ АППАРАТУРЫ, ОСНОВАННОЙ НА

ПРИНЦИПЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭХО-МЕТОДА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБА

Заявлг-по 25 апреля 1959 г. за № 626391/25 и Комитет по делам иаовретеиий

ii открытий при Совете Мпписгроп СССР

Опубликовано в «Бголлетене пзоврете ий» ¹ 3 аа 1960 г.

Разрешающая способность ультразвуковых эхо-дефектоскопов определяется длительностью возбуждающего импульса, длительностью переходных процессов и скоростью распространения упругих колебаний в материале изделия.

Мерой разрешающей способности является минимальное расстояние от наружной поверхности испытываемого изделия до места расположения дефекты, в котором возможен прием отраженных от дефектного места сигналов.

Разрешающая способность дефектоскопа определяет величин, «мертвой зоны», в пределах которой обнаружение дефектов невозможно.

Эта мертвая зона обуславливается отрезком времени, необходимым для прохождения отраженной от дефекта волны до пьезоэлемента.

Если этот отрезок времени больше, чем суммарная длительность возбуждающего импульса и переходных процессов, то он может бьгп принят; в том же случае, когда импульс достипгст приемника раньше, чем полностью прекратится возбуждающий импульс, его прием и ooH3p) ние дефекта невозможны.

Таким образом, сокращение мсртвои:кьяы ультразвукового дефектоскопа возможно путем уменьшения длительности возбуждающего импульса и переходных процессов.

Особенность предложенного способа уменьшения мертвой зоны в ультразвуковых эхо-дсфектоскопах закл1очастся в том, что для произвольного уменьшения длительности возбуждающего импульса и прскр".№ 125935! цсния возбужденных им колебаний через заданный г:ромсжуток времени. на пьезоэлемент, со сдвигом по времени, подают дополнительный импульс, аналогичный по частоте и форме возбуждающему импульсу и направленный навстречу последнему.

На фи . 1 изображены формы импульсов, возбуждаемых в проверяемом изделии; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема генератора для возбуждения импульсов; на фпг. 3, 4 и 5 — различныс формы выполнения устройств.

Возбуждающий Itiltlll лье а оТ генератора высокой частоты приводит пьсзоэлсмсHT в колебатсльнос движение, форма которого изображена кривой б. Если в определенный момент времени / подать на пьезоэлемент компенсирую!ций импульс в соответствующей амплитуды и формы, воздействуloHIIII! на пьсзоэлсм HT в противофазе к совсршаемым им колебаниям, то в результате колебания пьезоэлемента будут соответствовать кривой г, пбо начиная с момента времени t, ооа колебания взаимно уничтожатся. Изменяя имплитуду и момент подачи компенсирующего импульса на колебл1о!цпйся пьсзоэлем(нт, можно В широких пределах регулировать длительность излучаемого импульса упругих колебаний.

Электрическая компенсация колебаний г!ьезоэлсмснта может быть осуществлсна по схеме, показанной на фиг. 2, где: 1 — генератор импульсов, 2 — хронизатор, 3 — олок задержки импульсов и 4 — блок питания

ВССй! СХСМ61.

Генератор 1 посылает импульс колебании на управляющую сетку лампы 5. Одновременно на третью сетку этой лампы поступает П-образный импульс, открывающий лампу па заданнос время. Нагрузкой лампы

>! в:1ястся колебательны и hoHTy p 6, 7, 113pBJI;Ic 16но которому подключен пьсзоэлсм HT 8. Усилсгп!ы1! лампой 5 имг!улье генератора возбуждает пьезоэлемент, но в заданный момент времени срабатывает тиратрон 9 и возбуждает в контуре 6, 7 компенсирующий импульс, форма и амплитуда которого регулируются сопротивлениями 10 и 11. Время срабатывания тпратрона и, следовательно, момент подачи компенсирующего импульса изменяются с помощью блока 3 рсгулируcìой задержки.

Возможно также осугцсс)влить уменьшение мертвой зоны на основе акустической компенсации колебаний пьезоэлемента в режиме приема прп возбуждении его эхо-сигналом от п«рсднсй грани контролируемого изделия.

При этом колебания пьезоэлемента 8 (фиг. 3). помещенного в воде и возбуждаемого высокочастотным импульсом, могут электрически компенсироваться описанным Выше способом. Короткие импульсы упругих кол(.баний излучаются в оо(стороны. Зондиру1о!ций импульс распространяется llo направлен!по к контролируемому изделию О, отражается от передней его грани и в виде эхо-сигнала возвра!цастся к ш.езоэлементу, ,acTB8.) EI sI 1Ioc Ic I1H É !(олсбаться. В Ка«ССТВс 1(омпснсируlощего импульса пс!юльзустся импульс, излучаемый обратной стороной пьезоэлемента 8 и распространяющиися в противоположном направлении, где он встречает отражатель О, располож HHblH в воде на таком жс расстоянии от пьезоэлемента, что и контролируемое изделие. Отражатель О может быть выполнен, например, В виде пластины полуволповой то:ши!Иь! Из материала, подходягцего Ilo акустическим характеристикам., 1ругая сторона отражателя гранич;т с воздухом В. При этом условии отражение импульса упругих колебании от поверхности отражателя произойдет так жс, как о1 границы раздела вода — — воздух, т. с. с потерей полуволпы.

Отра кснныи комп HcHp i IoiöèH импульс попадст на пьсзоэлслг(. нт одновременно с эхо-сигналом от псрсдцсй грани изделия, но в противофазе по отношению к нему.

¹ 125с(35

Если прп этом амплитуды обоих их(и «и, OH будут равны (что н«трудно осуществить), то они взаимно компснсируются и колебания пьсзоэлсмснта нс возникнут. В то же время от любого, сколь угодно близко pa rto7o)r(et!(to!0 к передней грани изделия дсфскта Д, будет отражаться эхо-сигнал, который возбудит колебания пьезоэлсмснта и оудет четко виден на экране прибора

Лкусти чес кяя компснсdli èя кО 1(Оапий II I < зoэ 7«В! HTB л(ож(т оыть осущсствлсна и без отражателя, сели применить дифференциальную x(. му. 1ва одинаковых пьезоэлемента 81 и 8 (фпг, 4) возбуждаются одноврсмсlilio импульсами одинаковой амплитуды и формы. Будучи opttcffTIIрованы своей полярностью навстр(чу один другому, пь(зоэлемснты носы BIQT В сторон> контро Ilipуемого изделия дВЯ !!ми> лься < trpb I tlx ко.!(.баппй, сдвинутыс по фазе на 180. Этii импульсы одновременно отража10(с>! от передней грани изделия И и, будучи приняты пьезоэлементами, С! ЛЯДЫВЯН)ТСЯ В ВИД(. ЭЛСКТРИЧЕСКПХ 11М ПУ.7ЬСОВ Pa()HO(I BMI77ltTX ДЫ, HO противоположной по«!ярпости, давая в сумме нуль.

Гяким 06paзом, rra входе itpr7cx(170-x cH, t HTC7 (H<>; o тр<1 ??ta rrc nx gct ?? ??k b k o v rr m ft,aft t c 3>70 T(x t I o p . I t o K 3 H (н а (7 у ш и т с ((o 3 1 3 н с . Н а р ш е H i i (б 3ланса произойдет, когда один из пмп «:!ьсов войдет B изделие в таком мсс)с, где Ito7, поверхностью расположен какой-л(гбо дефект. Отражсннс от дефекта, сколь угодно близко л(жащсго под персднсй гранью изделия. попадет в виде эхо-сигнала на соотвстствлощий! элемент, а затем— на вход приемного устройства.

Можно осуществить аналогичную схему и с одним пьезоэлементом.

Для этого два импульса. нзлучаемыс пьезоэлементом 8 в разные стороны (фиг. 5), отклоняются двумя отражателями О и направляются iia повсрхпосгь изделия И. Один из отражателей выполнен таким образом, что при однократном отражении от пего происходит сдвиг колебания HO фаsc на 90. Тогда колеоания отраженны(от передней грани изделия, придут на пьезоэлемент в противофазе и взаимно скомпенсируются, ax<>сигнал жс от дсфекта даст импульс на входе прпсмно-усилптслы(ог(> тракта. 1, (ож(!о пр«дставить сеое и другпс приемы осуществления предложенНос0 cl!0 o()3 частичной электричсс((ой и аке cTI1 Iccf(OÉ комп(.нсяпиl(1<0,10— б(IHtltl fib(B(>a, l(м(.нта, Предмет изобретения

l. C(Iocoo повышения разрешающсй спосооности ультразвуковой aiiпаратуры. основанной на принципе использования эхо-метода, например. ,-ля уменьшения мертвой зоны ультразвукового эхо-дефсктоскопа, 0 тл и и à (о шийся T(м, что, с цельн7 произвольного уменьшения длительности возб ждаюгцсго импульса и прекращения возбужденных пм колебаний, через заданный промежуток врсмспн, на пьсзоэлемснт, 0 сдвп(OX1 lIO ВрсAI(. H Jl, HO+BJOT QOHO J HHTP 7(вы и ко(i(пенсг(р1, IOLH HH Itaht tr)77hc, BHdлогп1пп !й по частоте и форме возбу>кдаю(цс(>!у импульсу и направленныЙ

iIЯ1 ВСТPÑ×X П0СЛЕДН(М) . (посоо Iio II. 1. от л и ч а ю шийся тем. что, с целью создания акустического компенсирующего импульса и устранения эхо-сигна,7ов. отраженныx от передней грани контролируемого изделия, на пьсзоэлсмснт, работающий в режиме приема одновремеH(to с импульсом упруг!tx колсоаний, отраженных от передней грани изделия, подают в противофазе аналогичный импульс, полученный, например, путем отражения основ№ 125935 ных колсбdt;Hé пьезоэлемента от специального отражателя, либо путем формирования его при помощи отдельного пьезоэлемента.

3. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е с с я применением установленного в искательной головке отражателя колебаний, например, выполненного в виде пластины полуволновой толщины, расположенного относительно пьезоэлемента со стороны, противоположной контролируемому изделию на расстоянии, равном расстоянию последнего от пьезоэлемента, и снабженного регулировочным приспособлением для Возможности изменсния фазы отраженных колебаний на 180 относительно непосредственно отрахкенных от поверхности изделия колебаний, в целях акустической компенсации последних.

4. Устройство для осуществления способа по пп. 1 и 2, отл и ч а ющ е с с я применением пьезоэлемсн -a, плоскость которого расположена перпендикулярно к поверхности контролируемого изделия и двух отракатслей, расположенных симметрично по обе стороны пьезоэлемента под одинаковыми углами и предназначенных для направления колебаний пьезоэлемента па два смежных участка поверхности изделия таким ()0разом, чтобы отраженные от изделия колебания попадали обратно па пьезоэлемент в противофазе, взаимно компенсируясь.

5. Устройство для осуществления спосооа по пп. 1 и 2, от л и ч а ющ с с с я применением дифференциально соединенных пьезоэлементов, расположенных в одной плоскости, параллельной поверхности контролируемого изделия, но ориентированных по их полярности в противоположные стороны и предназначенных для излучения колсбаний, сдвинутых между собой на 180 по фазе, на два смежных участка поверхности изделия таким образом, чтобы отраженные от этих участков обратно на пьезоэлементы колебания взаимно компенсировались, нс вызывая отклонения индикатора.

--оиг о

Фиг .7 фыа

Редактор Р. А. Гальцева Техред А. А. Камышникова

Корректор М. В. Афанасьева

6045

Зак.

Поди. к печ. 25Лг11-60 г. Формат бух! 70 ;108 /

И .. т оух! (p, /н, Объем 0 51 п. л иформационно-издательский отдел Комитета о а по делам изооретений и открытий при

Совете Министров СССР, Москва, Центр, М. Черкасский пер. д. 2/6. l

Типография Комитета по делам изобретспий и открытп" С М и при овете Министров ГГС!

Москва. Петровка. !4,