Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп

Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается неразрушающего ультразвукового контроля и может быть использовано при контроле изделий с различно ориентированными дефектами. Цель изобретения - повышение достоверности контроля изделий. Контролируемое изделие 21 вращают, формируя при этом строчные синхроимпульсы, управляющие генераторами 4 мощных высокочастотных импульсов, питающих излучатели 5. Излучатели 5 и приемники 6 выполнены в виде разнесенных антенн, состоящих из прилегающих пьезокерамических пластин с различными углами ввода-вывода. За время каждого оборота изделия 21 с приемников 6 через коммутаторы 7 записывается информация в цифровом виде в оперативный запоминающий блок 10. В сумматоре 9 происходит суммирование информации о дефекте, полученной при одном угле ввода-вывода ультразвука при соседних оборотах изделия. Информация от оперативного запоминающего блока 10 выводится на экран регистратора 11, где изображение соответствует развертке изделия. Благодаря многоракурсности обзора дефекта происходит накопление информации о дефекте и записи ее в одну и ту же область памяти запоминающего блока 10. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН Л7з» )з, <

Б Б 1;з

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сз

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.(21) 4480898/25-28 (22) 01.09.88 (46) 15.11.90.- Бюл. М- 42 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Физико-механического института АН УССР и Физико-механический институт АН УССР (72) JI. С. Дуфанец, В. В. Кошевой, Е. В. Кривин, Н. П, Иихайленкор

Н. И. Рекун и И. Г. Стецко (53) 620. 179 . 16(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1022048, кл. G 01 N 29/04, 1981. (54) МНОГОКАНАПЫПЙ УЛВТРАЗВУКОВОИ

ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение касается нераэрушающего ультразвукового контроля и может быть использовано при контроле иэделий с различно ориентированными дефектами. Цель изобретения — повышение достоверности контроля иэделий.

Контролируемое изделие 21 вращают формируя при этом строчные синхроим„„SU„1606926 A 1 щ)g С 01 N 29/04

2 пульсы, управляющие генераторами 4 мощных высокочастотных импульсов, питающих излучатели 5. Излучатели 5 и приемники 6 выполнены в виде разнесенных антенн, состоящих из прилегающих пьезокерамических пластин с раз" личными углами ввода — вывода. За . время каждого оборота изделия 21 с приемников 6 через коммутаторы 7 записывается информация в цифровом виде в оперативный запоминающий блок .10. В сумматоре 9 происходит суммирование информации о дефекте, полученной нр одном угле ввода-вывода ультразвука при соседних оборотах изделия.

Информация от оперативного запоминаю- с щего блока 10 выводится на экран регистратора 11, где изображение соответствует развертке изделия. Благодаря ииогораяурсиости обзора аад)акта С» происходит накопление информации о дефекте и записи ее в одну и ту же область памяти запоминающего блока фиюй

10. 4 ил. С5

1606926

Изобретение касается неразрушающих средств и методов исследования и кон- троля и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии.

Цель изобретений — повьппение достоверности контроля изделий sa счет многоракурсности сканирования дефектов.

На фиг, 1 изображены блок-схема предлагаемого дефектоскопа; на фиг. 2блок-схема формирования адресов оперативного запоминающего блока; на фиг, 3 — схема расположения пространственно-разнесенных ультразвуковых антенн; .на фиг. 4 - диаграммы, поясняющие работу дефектоскопа.

Дефектоскоп содержит задающий генератор 1, формирователь 2 адресов оперативного запоминающего блока (ОЗУ), N спусковых схем 3, N генераторов 4 мощных высокочастотных импульсов, L ультразвуковых излучателей 5, L ультразвуковых приемников б, L коммутаторов 7, аналого-цифровой 25 преобразователь (АЦП) 8, сумматор 9>

ОЗУ 10, регистратор 11, выход задающего генератора 1 подключен к входу формирователя 2 адресов ОЗУ, первый выход которого подключен к первому входу управления L коммутаторов 7, выходы спусковых схем 3 подключены к входам N генераторов 4 мощных высокочастотных импульсов, выходы которых соединены с соответственными N элементами L ультразвуковых излучателей 5 выходы N элементов L ультразвуковых приемников 6 соединены с соответственными аналоговыми входами

L коммутаторов 7,,второй вход Управ- 40 ления L коммутаторов 7 и вход управления М спусковых схем 3 соединены вторым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ, выход коммутаторов 7 поступает на аналоговый вход АЦП 8, выход которого соединен с первым входом сумматора 9, второй вход сумматора

9 соединен с выходом ОЗУ 10, который соединен также с входом регистратора

11, информационный вход ОЗУ 10 соединен с выходом сумматора 9, вход адреса ОЗУ 10 соединен с третьим выходом формирователя 2 адресов ОЗУ, вход записи — считывания ОЗУ 10 соединен с четвертым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ, вход запуска АЦП 8 соединен с пятым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ. Формирователь 2 адресов

ОЗУ содержит сканирующий блок 12, коммутатор 13 пространственного смещения, счетчик 14 строк записи, счетчик 15 элементов записи, счетчик 16 элементов считывания, счетчик 17 строк считывания> элемент 18 совпадения, коммутатор 19 адресов записи— считывания и формирователь 20 импульсов, Вход формирователя 2 адресов

ОЗУ является счетным входом счетчика

16 элементов считывания, второй вход которого соединен с первым входом коммутатора 19 адресов записи — считывания, а первый выход соединен с первым входом элемента 18 совпадения и счетным входом счетчика 17 строк считывания, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 19 адресов записи-считывания, выход элемента

18 совпадения является вторым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ и соединен с входом управления коммутатора

19 адресов записи-считывания, с входом формирователя 20 импульсов и со счетным входом счетчика 15 элементов записи, первый выход которого соединен с третьим входом коммутатора 19 адресов записи-считывания, а второй выход объединен с вторым входом элемента 18 совпадения, первый выход формирователя 20 импульсов является четвертым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ, а второй выход формирователя 20 импульсов — пятым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ, Первый выход сканирующего блока

12 является первым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ и соединен с входом предустановки счетчика 14 строк записи и с входом управления коммутатора 13 пространственного смещения, на входах которого установлены коды Р, Р ...Рь, а выход сое2

N динен с информационными входами счетчика 14 строк записи, второй выход сканирующего блока 12 соединен с счетным входом счетчика 14 строк записи, первый выход которого соединен с первым входом счетчика 15 элементов записи, а второй выход соединен с четвертым входом коммутатора 19 адресов записи-считывания, выход которого является третьим выходом формирователя 2 адресов ОЗУ, Узлы дефектоскопа реализованы на серийной элементной базе в качестве регистратора используется телевизионный монитор, 5 16

Дефектоскоп работает следующим образом.

Запуск и синхронизация дефектоскопа осуществляются задающим генератором 1 и сканирующим блоком 12. Контролируемое изделие 21 приводится во вращение приводным механизмом (не показан). Вначале каждого оборота контролируемого изделия 21 на первом выходе сканирующего блока 12 формируется импульс частотой F который поступает на вход управлейия коммутатора 13 пространственного смещения, в результате код Р, Р и т.д. проходит (в зависимости от номера оборота) на информационные входы счетчика

14 строк записи. Этот же импульс поступает на вход предустановки, а это значит, что отсчет строк записи на первом обороте будет происходить от кода Р<, на втором обороте - от кода

Р, на К-ом обороте - от кода Р .

За каждый оборот контролируемого изделия 21 на втором выходе сканирующего блока 12 формируется А строчных синхроимпульсов с частотой Р . Сигнал с первого выхода сканирующего блока

12 поступает на первый вход управления коммутаторов 7. Указанные коды

P,,Р ...Р» ус ановлены на входе комФ мутатора 13 пространственного смещения и определяют пространственное смещение каждой из К ультразвуковых антенн, относительно первой из них, выбранной за начало отсчета.

Для определения значения кодов

Р, Р ° ..Р„ используют формулу

А

360 » где А — количество строк контроля за время одного оборота сканирования;

Ы, — центральный угол, определяющий пространственное смещение; i-й антенны относительно первой;

А„ - номер строки, против которой установлена i-я антенна; — изменяется от 1 до К.

Полученное десятичное число А записывается в соответствующем двоичном, коде Р;; и устанавливается на входе коммутатора 13 пространственного смещения.

06926 б

Выход задающего генератора 1 соединен с выходом формирователя 2 адресов ОЗУ, который является счетным в входом счетчика 16 элементов считывания. На первом выходе счетчика 16 эле ментов считывания формируется телевизионный строчный синхроимпульс с частотой f, который поступает на счетный вход счетчика 17 строк считывания и через элемент 18 совпадения . поступает на вход управления коммутатора 19 адресов записи-считывания.

На втором выходе счетчика 16 элементов считывания формируются адреса

N элементов ультразвуковых приемников которые поступают на первый вход коммутатора 19 адресов записи-считывания

На выходе с.зтчика 17 строк считыва20 ния формируется А строчных адресов, которые поступают на второй вход коммутатора 19 адресов записи-считывания.

Во время прямого хода телевизионного строчного синхроимпульса равного И

25 г., „ „, происходит считывание информа цнн из ОЗУ 10, при этом на адресные входы ОЗУ 10 через коммутатор 19 адресов записи-считывания проходит код адреса, сформированный на втором выхо3р де счетчика 16 элементов считывания и на выходе счетчика 17 строк считывания. Считываемая информация из ОЗУ 10 выводится на экран регистратора 11.

Передний фронт каждого телевизион35 ного строчного синхроимпульса с первого выхода счетчика 16 элементов считы-вания через элемент совпадения последовательно производит запуск N cnvcковых схем 3, которые последователь40 но запускают N генераторов 4 мощных высокочастотных импульсов. Хощнь>е вьг ходные импульсы поступают последовательно на каждый из N ýëåìåíòîB К пространственно-разнесенных ультра45 звуковых излучателей 5. Акустический сигнал проходит через контролируемое изделие 21 и принимается соответствующим элементом L ультразвукового при емника 6. L коммутаторов 7 разбиты на

50 К групп по N коммУтаторов 7 в каждой.

Выбор каждой конкретной из К групп производится импульсом с первого вьг хода сканирующего блока 12 (в зависимости от количества оборотов контродируемого изделия), который поступает на первый вход L коммутаторов.7.

Задний фронт телевизионного строчного синхроимпульса через элемент 18 совпадения поступает на второй вход Ь

1606926

h < + p. AU,H "пр.>.сси > (2) 30 где h — толщина контролируемого иэделия;

v — скорость распространения ультразвука в материале контролируемого .изделия; — время преобразования время прямого хода теп,х, соИ левизионного строчного синхроимпульса равное

50,8 мксек.

На втором выходе сканирующего блока 12 формируются строчные сканирующие синхроимпульсы, которые поступают 45 на счетный вход счетчика 14 строк записи. На первом выходе счетчика 14 строк записи формируется импульс", который устанавливает первый выход счетчика 15 в нулевое положение, а второй выход в положение логической

"1", в результате чего дается разрешение по второму входу на элемент 18 совпадения.

Задний фронт телевизионного строчного синхроимпульса, который формиру ется на первом выходе счетчика 16 элементов считывания, через элемент

18 совпадения поступает на счетный

40 коммутаторов 7 и подключает коммутатор, соответствующий излучаемому элементу ультразвукового излучателя 5.

Например, при излучении первым эле» ментом ультразвукового излучателя на первом 6бороте контролируемого изделия будет подключен первый коммутатор из первой группы коммутаторов 7.

Через коммутаторы 7 сигнал проходит на аналоговый вход АЦП 8. На вход запуска АЦП 8 с формирователя 20 импульсов поступает импульс запуска, который формируется через время t относительно заднего фронта телевизионного строчного синхроимпульса, который поступает на запуск формирователя 20 импульсов. На первый вход сумматора

9 поступает преобразованная АЦП 8 информация. Через время t относительно запуска формирователя 20 импульсов формируется импульс записи ОЗУ 10.

Время t используется для считывания информации, поступающей из ОЗУ 10 на второй вход сумматора 9. 25

Время t определяют по формуле вход счетчика элементов записи и на его первом выходе формирует N адресов ультразвуковых приемников 6. Синхронно с формированием N адресов ультразвуковых приемников 6 по переднему фронту телевизионного строчного синхроимпульса происходит срабатывание N генераторов 4 мощных высокочастотных импульсов. Когда на первом выходе счетчика 15 элементов записи сформируется последний N-й адрес, то на его втором выходе формируется логический "0" и прохождение телевизионных строчных синхроимпульсов на запуск N генераторов, через элемент 18 совпадения прекращается. Необходимо подчеркнуть, что во время первбго оборота контролируемого изделия 21 прохождение информации по второму входу сумматора 9 блокируется, в результате чего на информационный вход ОЗУ 10 поступает информация с первого входа сумматора 9. С приходом следующего строчного сканирующего синхроимпульса на первом выходе счетчика 14 строк записи снова формируется импульс, который устанавливает первый выход счет чика 15 элементов записи в нулевое по ложение, а второй выход в положение логической "1", в результате чего дается разрешение на второй вход элемента 18 совпадения.N телевизионных строчных синхроимпульсов через элемент 18 совпадения, спусковые схемы

3 запустят И генераторов и на первом выходе счетчика 15 элементов записи сформируется N адресов. Когда на первом выходе счетчика 15 элементов записи сформируется последний N-й адрес, то на втором выходе устанавливается логический "0". За время одного оборота произойдет А таких циклов (согласно количеству строчных сканиру" ющих синхроимпульсов).

Значение частоты F, строчных сканирующих синхроимпульсов на втором выходе сканирующего блока 12 связано с частотой f телевизионного строчного синхроимпульса на первом выходе счетчика 16 элементов считывания фор

1 — > N

1 (3) 2 сси

Во время обратного хода, равного телевизионного строчного синхроимпульса кбммутатор 19 записи-считывания пропускает на адресный вход

ОЗУ 10 сигнал с первого выхода счет10 этой информации по одному и тому же

Р адресу в ОЗУ 10 на первом и втором оборотах.

Во время третьего оборота контролируемого изделия 21 сигнал с первого выхода сканирующего устройства 12 подключает третью группу N коммутаторов, что обеспечивает проведение контроля третьей из ультразвуковых антени. На информационные входы счетчика 14 записи строк поступает код P .

Первый строчный сканирующий синхроимпульс со второго вьг ода сканирующеro блока 12 на втором выходе счетчика

14 строк записи сформируется адрес

Р,-й строки.

В течение времени t .иэ ОЗУ. 10 на второй вход сумматора 9 считывается

25 информация, накопленная по каждому из N элементов в течение предыдущих двух оборотов. На первый вход сумматора 9 поступает информация от N приемо-излучающих элементов третьей ультразвуковой антенны, которая контролирует изделие 2! под углом ввода-вью вода, отличным от двух предыдущих.

Когда дефект с координаТами Р попадает в зону контроля третьей ультразвуковой антенны, то на второй вход сумматора 9 поступает информация, накопленная по этому дефекту в течение двух предыдущих оборотов, а

4 на первый вход — информация, полученная от n — ro приемо-излучающего элемента третьей ультразвуковой антенны.

Результат с выхода сумматора 9 снова запишется в P „ адрес ОЗУ 10.

Записанная информация из ОЗУ 10 вывыводится во время прямого хода строчног0 телевизионного синхроимпульса на экран регистратора 11. При этом изображение на экране регистратора 11 соответствует развертке контролируемого изделия 21, причем длина телевизионных строк соответствует длине элементной ультразвуковой антенны, а ширина кадра — ширине развертки контролируемого изделия 21.

Таким образом, благодаря многоракурсности обзора дефекта и использования формирователя 2 адресов ОЗУ происходит накопление информации о дефекте и запись этой информации в одну и ту же область памяти ОЗУ 10 с координатами P „, что существенно повышает достоверность контроля иэделия.

1606926 чика 15 элементов записи, в результате чего с второго выхода счетчика 14 строк записи на вход записи-считывания ОЗУ 10 поступает импульс записи с первого выхода формирователя 20 им5 пульсов.

Таким образом, в ОЗУ 10 будет saписана информация о контролируемом изделии вдоль одной строки, состоящая из N значений.

За время одного оборота на втором выходе сканирующего блока 12 формируется A строчных сканирующих синхроимпульсов, в результате чего в ОЗУ 10 запишется А N информационных слов.

Эта информация представляет ортографическое изображение развертки контролируемого изделия 21 по одной из

К пространственно-разнесенных ультразвуковых антенн.

Во время второго оборота контроли- руемое изделие 21 контролируется второй из пространственно-разнесенных ультразвуковых антенн. С первого выхода сканирующего блока 12 сигнал по ступает на вторую группу из N коммутаторов и на вход управления коммутатором 13 пространственного смещения. На информационные входы счетчи- 30 ка 14 строк записи проходит код Р,.

Первый строчный сканирующий синхроим-. пульс со второго выхода сканирующего блока 12 на втором выходе .счетчика

14 строк записи сформирует адрес 1,-й строки. Время, (фиг. 4) используется для считывания информация нз ОЗУ

10 на второй вход сумматора 9. Эта информация получена во время первого оборота по каждому из N элементов на 40

Р е. данная информация получена по первой из пространственно-разнесенных ультразвуковых антенн.

Начиная со второго оборота, сумматор

9 суммирует информацию, поступаемую 45 .на первый и на второй входы, и результат записывается в ОЗУ 10.

На первый вход сумматора 9 поступает информация от И приемно-излучающих элементов второй ультразвуковой антенны, которая контролирует изделие под другим углом ввода-вывода.

В случае наличия дефекта Hà Р,-й строке с координатами Р, (где и— один из элементов) получают суммиро- 55 вание информации о нем, полученной под одним углом ввода-вывода на пер-, ! вом обороте и под другим углом вводавывода на втором обороте и запись

ll 160692

Формула йз о бр е т ения

Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп, содержащий задающий ген =, ратор, последовательно соединенные

Ь спусковых схем, И генераторов мощных высокочастотных импульсов, Ь ультразвуковых излучателей, Ь ультразвуковых приемников, подключенные соответственно к их выходам L коммутаторов и регистратор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппения достоверности контроля изделий, он снабжен дополнительными N — Ь спуско- 1 выми схемами, последовательно соединенными аналого-цифровым преобразователем, информационные входы которого подключены соответственно к выходам коммутаторов, сумматором и оператнв- 20 ным запоминающим блоком, выход которого связан с вторым входом сумматора и входом регистратора, и формирователем адресов, ультразвуковые излуча.тели и ультразвуковые приемники выпол- 25 иены в виде Ь/N пространственно-разнесенных антенн, состоящих из N прилегающих одна к другой прямоугольных пьезоэлектрических пластин с L/N различными углами ввода-вывода, выходы gg

Н спусковЫх схем подключены соответственно к входам N. генераторов мощных высокочастотных импульсов, выходы которых соединены соответственно с N элементами ультразвуковых излучателей, формирователь адресов выполнен в виде последовательно соединенных счетчика элементов считывания, вход которого подключен к выходу задающего генератора, счетчика строк считыва- 40 ния и коммутатора адресов записи-счиl2 тывания, выход которого подключен к входу записи адресов оперативного запоминающего блока, а второй вход - к второму выходу счетчика элементов считывания, последовательно соединенных элемента совпадения, подключенного первым входом к первому выходу счетчика элементов считывания и выходом — к формирователю импульсов, первый и второй выходы которого связаны соответственно с входом записи-считывания оперативного запоминающего блока и с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, последовательно соединенных сканирующего блока, счетчика строк записи и счетчика элементов записи, первый выход которого подключен к третьему входу коммутатора адресов записи-считывания, а второй выход — к второму входу элемента совпадения, выход которого связан со счетным входом счетчика элементов записи, третьему входу коммутатора адресов записи-считывания и управляющим входам спусковых схем и первым управляющим входам коммутаторов и коммутатора пространственного смещения, выход которого подключен к второму входу счетчика строк записи, второй выхоД сканирующего блока подключен к входу предустановки счетчика строк записи, вторым управляющим входам коммутаторов и к управляющему входу коммутатора пространственного смещения, второй выход счетчика строк записи связан с четвертым входом коммутатора адресов записисчитывания, пятый вход которого подключен к второму выходу счетчика элементов записи, 1606926

1606926

Составитель Л. Кондрыкинская

Редактор А. Ревин Техред Л.Сердюкова Корректор 3I. Бескид

Заказ 3548

Тираж 508

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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