Ультразвуковой дефектоскоп

Ультразвуковой дефектоскоп

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается неразоушающего контроля материалов и изделий ультразвуковым методом и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов в автоматизированных установках контроля качества изделий. Целью изобретения является повышение достоверности и производительности контроля за счет автоматической оперативной коррекции погрешностей реальной функции преобразования приемоусилительного аналого-цифрового тракта как при нормальных условиях, так и при воздействии различных дестабилизирующих факторов. Использование в устройстве дополнительных блоков позволяет автоматически воднбм подцикле каждого цикла работы дефектоскопа диагностировать и определять с высокой дискретностью и точностью корректирующие коды для каждой точки диапазона функции преобразования приемоусил игольного эналопз-цифрового тракта по непрерывно зкспоненциально меняющейся амплитуде образцового сигиалл, а во втором подцпкпе автоматически корректировать сигнал, поступающий с приемного преобразователя, т.е. полностью скорректировать погрешности реальной функции преобразования, зависящие от амплитуды входного сигнала как при нормальных условиях, так и при воздействии различных дестабилизирующих факторов. Подцикл определения корректирующих кодов осуществляется во время реверберационных затуханий ультразвуковых колебаний и не требует снижения частоты посылок зондирующих импульсов. 2 ил. С п ю

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 01 N 29/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTQPCl(QMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4643021! 28 (22) 30.01.89 (46) 07.01,91. Бюл. М 1 (71) Всесоюзный наУчно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) Г,В,Цвей и В.С.Гаврев (53) 620,179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 557315; кл. G 01 N 29/04, 1977, Авторское свидетельство СССР

N 1411658, кл. G 01 N 29/04, 1988. (54) УЛЬТРАЗВУКОВО Л ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение касается нераэрушающего контроля материалов и изделий ультразвуковым методом и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов в автоматизированных установках контроля качества изделий. Целью изобретения являешься повышение достоверности и производительности контроля эа счет автоматической оперативной коррекции погрешностей реальной функции преобразования приемоусилительного анаИзобретение отно ится к области неразрушьчощего контроля материалов и изделий ультразвуковым методом и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов в автоматизированных установках контроля качества изделий в машиностроении, энергетике и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение достоверности и производительности Контроля за счет автоматической оперативной коррекции погрешностей реальной функции преобразования риел1оусилительного аналсго-цифрового тракта как при нормальных лого-цифрового тракта как при нормальных условиях, так и при воздействии различных дестабилизирующих факторов. Использование в устройстве дополнительных блоков позволяет автомати:.ески в однбм подцикле каждого цикла работы дефектоскопа диагностировать и определять с высокой дискретностью и гочностью корректирующие коды для каждой точки диапазона функции преобразования приемоусилительного аналс"o-цифрового тракта па непрерывно экспоненциально меняющейся амплитуде образцового сигнала, а во BTQpoM подцикле автоматически карректировап, сигнаЛ, поступающий с приемного преобраэоьателя, т.е. полностью скорректировать погрешности реальной функции преобразования, зависящие от амплитуды входного сигнала как при "нормальных" условиях, так и при воздействии различных дестабилизирующих факторов. Подцикл определения корректирующих кодов осуществляется во время реверберационных ззтуханий ультразвуковых колебаний и не требует снижения частоты посылок зондирующих импульсов. 2 ил. условиях, так и при воздействии различных дестабилизирующих факторов.

На фиг,1 представлена структурная схема ультразвукового (УЗ) дефек;оскопа; на фиг,2 — временные диаграммы, поясняющие рабо1у устройства.

Дефектоскоп содержит последовательно злектроакустически соединенные генератор 1 зондирующих импульсов (ГЗИ), передающий преобразователь 2 и приемный преобразователь 3, ключ-селектор 4, последовательно соединенные усилитель 5 и детектор 6, формирователь 7 зоны контроля (ФЗК), выход которого подключен к пер1619169

55 вому входу ключа-селектора 4, синхронизатор 8, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 9 {АЦП) и блок 10 разности, запоминающее устройство 11 (ЗУ), выход которого подключен к второму входу блока 10 разности, оперативное запоминающее устройство 12 (ОЗУ), регистратор 13, генератор 14 экспоненциального импульса (ГЭИ), последовательно соединенные триггер 15, первый распределитель

16 и счетчик 17 адреса, последовательно соединенные второй распределитель 18 и первую схему ИЛИ 19, вторую схему ИЛИ 20 и сумматор 21, первый вход которого подключен к выходу ОЗУ 12, второй вход — к первому входу ОЗУ 12 и к выходу АЦП 9, третий вход — к второму выходу второго распределителя 18, выход — к первому входу регистратора 13, первый вход АЦП 9 подключен к выходу детектора 6, второй вход— к выходу первой схемы ИЛИ 19, второй вход ключа-селектора 4 подключен к приемному преобразователю 3, третий вход — к выходу

ГЭИ 14, четвертый вход — к второму входу

ОЗУ 12 и к первому выходу триггера 15, первый вход триггера 15 подключен к входу

ГЭИ 14 и первому выходу синхронизатора

8, второй вход — к входу ГЗИ 1 и первому выходу счетчика 17 адреса, второй выход— к входу формирователя 7 зоны контроля, второму входу счетчика 17 адреса и первому входу второго распределителя 18, второй вход nepeoro распределителя 16 подключен к второму входу второго распределителя 18 и второму выходу синхронизатора 8, второй выход — к первому входу ЗУ 11 и второму входу первой схемы ИЛИ 19, третий выход — ктретьему входу блока 10 разности, четвертый выход — к первому входу второй схемы ИЛИ 20, третий выход второго распределителя 18 подключен к второму входу второй схемы ИЛИ 20, четвертый выход — к второму входу регистратора

13, третий вход ОЗУ 12 подкл",очен к выходу блока 10 разности, четвертый вход- к выходу второй схемы ИЛИ 20, второй выход счетчика 17 адреса подключен к второму входу

ЗУ 11, усилитель 5 выполнен логарифмическим, à его вход подключен к выходу ключаселектора 4.

Позициями 22 — 44 обозначены выходы сигналов с блоков УЗ дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Синхронизатор 8 в своем составе может содержать, например, тактовый генератор (ТГ), который вырабатывает тактовые импульсы 22 высокой частоты f следования, поступающие на второй выход синхронизатора 8. ТГ может быть выполнен в виде мультивибратора, блокинг-генератора либо на основе высокостабильного кварцевого генератора. В состав синхронизатора 8 может входить, например, счетчик импульсов ТГ, который после отсчета заданного количества импульсов (определяемого частотой посылок зондирующих импульсов в контролируемое изделие) вырабатывает импульс 23 цикла, поступающий на первый выход синхронизатора 8. Принцип формирования импульсов цикла может быть иным

Каждый цикл работы ультразвукового дефектоскопа состоит из двух последовательных подциклов; в первом из них реализуется режим вычисления корректирующих кодов, во втором — режим контроля или работы с сигналом от приемного преобразователя 3.

До начала цикла триггер 15 находится в состоянии "0", которому соответствует наличие уровня логического "0" на его первом выходе 24 и уровня "1" — на втором выходе

25. При поступлении импульса цикла на первый входтриггера ".5 последний устанавливается в состояние логической "1", реализуя при этом режим вычисления корректирующих кодов. Одновременно импульсом цикла возбуждается ГЗИ ", 1, который формирует образцовый сигнал — радиочастотный импульс 30 с a«r . ненциально уменьшающейся амплитудой. ",астота заполнения импульса 30 соответствует рабочей частоте приемоусилительного аналого-цифрового тракта (ПУАЦТ) ультразвукового дефектоскопа, в состав которого входят ключ-селектор 4, логарифмический усилитель 5, детектор 6 и АЦП 9. ГЭИ 14 может быть выполнен, например, в виде LCконтура ударного возбуждения с высокой добротностью и достаточно большой постоянной времени т-, элементы которого имеют малые температурные коэффициенты индуктивности и емкости. Контур ударного возбуждения может быть герметично экранирован для предотвращения воздействия на его параметры различных дестабилизирующих факторов. Таким образом, ГЭИ

14 формирует стабильный во времени и практически независимый от дестабилизирующих факторов радиочастотный импе льс, огибающая как положительных, так и отрицательных полуволн которого экспоненциально убывает и описывается выражением где U< — начальная амплитуда (амплитуда первой полуволны); t — текущее время;

t- постоянная времени контура.

Ключ-селектор 4, выполненный в виде коммутатора аналоговых сигналов с идеи1619169 (3) тичными каналами, построен таким образом, что при поступлении уровня логической "1" на его четвертый вход и уровня "0" на первый открывается второй канал и нэ выход ключа-селектора 4 передается сигнал с третьего входа. Аналогично, при поступлении уровня логической "1" на его первый вход и уровня "0" на четвертый открывается первый канал, и на выход ключа-селектора

4 передается сигнал с второго входа. При наличии уровня "0" на первом и четвертом входах ключа-селектора 4 последний полностью закрыт и сигналы на выход не передаются. С переходом триггера 15 по импульсу

23 цикла в состояние логической "1" он открывает ключ-селектор 4 по его второму каналу, обеспечивая прохождение радиочастотного экспоненциально затухающего импульса 30 с выхода ГЭИ 14 на вход логарифмического усилителя 5.

Последний преобразует входной сигнал по логарифмическому закону и его номинальная (идеальная) функция преобразования или идеальная логарифмическая амплитудная характеристика (ЛАХ) имеет вид

Uвх

0вых = живых.мин. + э п (2) вх.мин. где UBX — амплитуда входного сигнала;

UBx.мин — аМПЛИтуда ВХОДНОГО СИГНаЛа, ПрИ котором начинается flAX; а — коэффициент пропорциональности; Овых.мин — амплитуда выходного сигнала, соответствующая

UBx.мин. ПРИМЕНЕНИЕ ЛОГарИфМИЧЕСКОГО уСИлителя с широким динамическим диапазоном в ПУАЦТультразвукового дефектоскопэ позволяет отказаться от введения в усилитель напряжения временной регулировки усиления и связанных с ним дополнительно вносимых погрешностей. Таким образом, огибающая как положительных, так и отрицательных полуволн радиочастотного импульса, с выхода ГЭИ 14 после преобразования в логарифмическом усилителе 5 примет вид — t/i

Ut.вых — — живых.мин + e ln

UBx.мин / Яых мин + э lnUp a ln UBx.MvlH)ç а г где Овых,=0вых.мин+à 1п Up a ln 0вх.мин — начальная амплитуда сигнала с выхода ло5

55 гарифмического усилителя; Ь вЂ” коэффициент пропорциональности, учитырающий наклон

ЛАХ.

После детектирования в двухполупериодном детекторе 6 на первый аналоговый вход АЦП 9 пос I упает видеоимпульс 31, огибающая которого представляет собой прямую наклонную линию. Наклон определяется, в частности, постоянной времени т контура ГЭИ 14, АЦП 9 преобразует аналоговый сигнал в цифровой кид, Идеальный ПУАЦТ состоит из ключа-селектора 4, логарифмического усилителя 5, . детектора 6 и АЦП 9. Реально же каждый из перечисленных блоков обладает определенной погрешностью и оеобразования, обусJIoBfleIIHoA отличием их реальных функций преобразования или амплитудных характеристик при отсутствии дестабилизирующих факторов от соответствующих номинальных (идеальных). Кроме того, на воздействие внешних и внутренних дестабилизирующих факторов, таких как температурный дрейф нуля и коэффициента усиления, изменения и колебания напряжений питания, изменение влажности окружающей среды. воздействие внешнего электромагнитного поля, радиация, старение элементов и изменение ими своих свойств и т.д,. каждый из блоков реагирует по-своему, причем характер ðåàêции не является линеиным и трудно предсказуем, а в большинстве случаев вообще невозможно теоретически учесть все изменения, которые претерпевают функции преобразования указанных блоков.

Логарифмический усилитель, состоящий в общем случае из ряда параллельно или последовательно соединенных звеньев, реагирует сложным образом на комплекс изменяющихся внешних и внутренних факторов, так как функция преобразования каждого из звеньев может изменяться поразному, за счет чего значительно возрастают погрешности реальньх ЛАХ, причем величина погрешности и ее знак могут быть различными в разных точках диапазона, при разных амплитудах входного сигнала.

Таким образом, реальный ПУАЦТ обладает погрешностями преобразования, характер которых зависит от воздействия дестабилизирующих факторов, приводящих к тому, что видеоимпульс на выходе детектора 6, получаемый после преобразования сигнала с выхода ГЭИ 14, будет искажен.

Это выразится в том, что огибающая его не будет представлять собой прямую наклонную линию. Возможен также и температур-. ный уход нуля. После преобразования в цифровой код добавляется погрешность поеобразования АЦП 9. 8 итоге, последова1619169

20

30

55 тел ьность кодов, получаемая на выходе АЦП

9 в результате последовательного преобразования амплитуды каждой точки огибающей видеоимпульса, не будет представлять собой убывающую арифметическую прогрессию с постоянной разностью. На выходе АЦП 9 указанная последовательность кодов соответствует преобразованной экспоненциально уменьшающейся амплитуде радиочастотного импульса с выхода ГЗИ 14, промодулированной суммарным воздействием всех дестабилизирующих факторов. Твк как амплитуда импульса ГЗИ 14 изменяется непрерывно экспоненциально от максимального значения, соответствующего максимальному входному сигналу ПУАЦТ, до нуля, последовательно проходя все промежуточные значения, то на выходе АЦП 9 последовательность кодов представляет собой не что иное, как амплитудную характеристику логарифмического ПУАЦТ в соответствующем масштабе, которая используется для расчета корректирующих кодов для каждой амплитуды входного сигнала, определяемых дискретностью преобразования АЦП 9.

При установке триггера 15 в состояние логической "1" он инициирует первый распределитель 16 по его первому входу, причем на второй вход последнего поступают тактовые импульсы высокой частоты f с второго выхода синхронизатора 8. Первый распределитель 16 может быть выполнен, например, в виде кольцевого регистра и работает так, что первый же тактовый импульс высокой частоты, поступивший на второй вход первого распределителя следом за установкой триггера 15 в состояние логической "1", проходит на первый выход первого распределителя 16; второй импульс — íà его второй выход и т.д. Пятый импульс вновь проходит на первый выход, и далее работа первого распределителя 16 повторяется.

Частота появления тактовых импульсов на каждом из выходов распределителя 16 в 4 раза меньше частоты f тактовых импульсов с выхода синхронизатора 8, а один подпроцесс работы первого распределителя 16 состоит из четырех тактов ТГ. Временные диаграммы 26-29 с указанием номеров подпроцессов на каждом из четырех выходов первого распределителя 16 показаны на фиг,2.

Рассмотрим работу устройства в подпроцессе с порядковым номером 1, учитывая, что работа первого распределителя 16 после его включения начинается с подпроцесса с номером J = 1, Первый тактовый импульс 26. появившийся на первом выходе первого распределителя 16 в подпроцессе с номером j поступает на первый вход счетчика 17 адреса. на втором выходе которого устанавливается адрес 32 ячейки ЗУ 11 с порядковым номером j, Адрес 32 с второго выхода счетчика 17 адреса поступает на второй адресный вход ЗУ 11, выполненного, например, на микросхемах постоянной, перепрограммируемой или оперативной памяти с триггерами нэ выходе; Далее второй тактовый импульс 2 с второго выхода первого распределителя 16 в подпроцессе с номером j поступает на первый синхронизирующий вход

3У 11, определяя чтение из последнего информации — у-разрядного цифрового кода со значением К (j} (фиг.2, позиция 35), записанного в ячейке, адрес которой J выставлен счетчиком 17 адреса в предыдущем такте. Одновременно второй тактовый импульс с второго выхода первого распределителя 16 через первую схйму ИЛИ 19 поступает на второй синхронизирующий вход АЦП 9. Последний преобразует амплитуду аналогового сигнала со своего первого, аналогового входа в у-разрядный цифровой код со значением m(j) (фиг.2, позиция 34). В состав АЦП 9 могу» входить, например, триггеры для сохранения информации на выходе АЦП да прихода следующего тактового импульса на его синхронизирующий вход.

Таким образом, к концу второго такта на выходах АЦП 9 и ЗУ 11 присутствуют цифровые коды m(j) и K(j) соответственно, поступающие на первый и второй входы блока 10 разности, В случае идеального ПУАЦТ огибающая видеоимпульса, присутствующего на аналоговом входе АЦП, имеет вид наклонной прямой линии. Параметры системы (постоянная времени тконтура, входящего в состав ГЭИ

14, начальная амплитуда видеоимпульса на выходе детектора 6) должны быть подобраны таким образом, чтобы с приходом каждого следующего тактового импульса на второй, синхронизирующий вход АЦП 9 текущая амплитуда видеоимпульса, присутствующего на его первом аналоговом входе. изменилась бы настолько, чтобы для идеального ПУАЦТ значение каждого последующего цифрового кода m(j + 1) в (j + 1)-ом подпроцессе было бы на единицу меньше значения цифрового кода rn(j), полученного в предыдущем J-м подпроцессе преобразования, т.е. m (j+ 1) = m(j}-1.

Для этого должны выполняться соотношения

0еых,дет = (х — 1)Л0; (4) =-ха ® где UsHv.д,т — начальная амплитуда видео1619169

10 импульса на выходе детектора; х — число состояний на выходе АЦП; hU — приращение амплитуды сигнала на аналоговом входе АЦП, при котором происходит изменение значения цифрового кода на выходе АЦП на 5 единицу; d — коэффициент усиления детектора.

Соотношение (5) получается в результате следующих преобразований, Для этого, чтобы значение кода на выходе АЦП умень- 10 шалось на единицу в каждом последующем подпроцессе преобразования при переходе от времени ф) к времени 1(J + 1), необходимо приращение сигнала на его аналоговом входе на величину Л0. Переходя к входным 15 сигналам, с учетом.(1) получим

Uex j Uex +1 х.мин х.мин

h, U = ad (ЫЗ.,() — InU„(J + 1);

25 где to) и t(j + 1) — текущее время для входных сигналов с амплитудами U»(j) и

Uex(j + 1) соответственно, причем О+1) -.1O) =

f

Указанный идеальный ПУАЦТ реализу- 35 ется в своем эквиваленте — ЗУ 11, которое запрограммированно таким образом, что в ячейках, имеющих последовательно возрастающие адреса, начиная с некоторой начальной. записаны у-разрядные цифровые 40 коды, представляющие собой эквивалентные цифровые величины амплитуд для идеального аналогового видеоимпульса с огибающей в виде наклонной и рямой, который поступил бы на аналоговый вход иде- 45 ального АЦП в случае идеального ПУАЦТ.

Причем значение кода K(j + 1), записанного в каждой ячейке с последующим адресом j + 1, должно быть на единицу меньше значения кода Ко), записанного в ячейке с 50 адресом j. Программирование 3У 11 может быть осуществлено с помощью известных программаторов в двоичном коде или, например, устройств ввода-вывода ЭВМ в том случае, если дефектоскоп работает е 55 составе автоматизированного комплекса.

Итак, в ЗУ 11 записана номинальная (идеальная) функция преобразования или идеальная амплитудная характеристика идеального логарифмического ПУАЦТ при воздействии на его вход радиочастотного импульса с экспоненциально убывающей амплитудой. Адрес начальной ячейки, представляющий собой номер очередного подпроцесса первого распределителя 1, должен быть выбран с учетом задержки Т, которую приобретает импульс с выхода ГЭИ

14, проходя последовательно через ключ-селектор 4, логарифмический усилитель 5 и детектор 6, прежде чем попасть на первый аналоговый вход АЦП (фиг.2, позиция 31}.

Например, с учетом задержки Т начальная ячейка выбрана с адресом J = 2 (фиг.2, позиция 31 и 32). Во всех ячейках ЗУ 11 с адресом

j меньше начального должны быть записаны коды с нулевым значением, которые представляют собой не что иное, как уровень постоянной составляющей еидеоимпульса (уровень нуля). Таким образом обеспечивается соответствие в работе АЦП 9 и ЗУ 11, информация на выходах которых к концу второго такта каждого подпроцесса в случае идеальности ПУАЦТ была бы совершенно идентичной, т.е. обеспечивалось бы равенство

m (j) = К (j) (где j = 1, 2, ..., n — 1).

В действительности, ПУАЦТ дефектоскопа не является идеальным и, кроме того, его реальная функция преобразования подвержена воздействию различных дестабилизирующих факторов. Поэтому, в общем случае, соответствующие друг другу цифровые коды с выхода АЦП 9 m (j) и ЗУ 11 К (j) не будут равны; m (j) К (j), в том числе и в подпроцессах с номером ) меньше начального, что обусловлено дрейфом нуля, Итак, в концу второго такта на первом и втором входах блока 10 разности присутствует в общем случае неравная между собой информация с выходов АЦП 9 и ЗУ 11. Блок

10 разности предназначен для вычисления погрешностей реальной функции преобразования и осуществляет это путем алгебраического вычитания кода m (j) (с выхода АЦП

9), представляющего собой данную точку реальной функции преобразования, из кода К (j) (с выхода ЗУ 11), представляющего собой соОтветствующую данную точку идеальной функции преобразования. Блок 10 разности может быть выполнен, например, в виде многоразрядного сумматора, работающего в режиме вычитания, с триггерами на выходе, обеспечивающими сохранение выходной информации до прихода очередного тактового импульса.

С приходом третьего тактового импульса 28 с третьего выхода первого распределителя 16 на третий синхронизирующий вход блока 10 разности последний производит вычитание К (j) — m (j). К концу третьего такта разность кодов, или корректирующий

1619169

10

20

55 код I ())(фиг.2, позиция 36) с выхода блока.10 разности поступает на третий информационный вход ОЗУ 12, на первом адресном входе которого присутствует у-разрядный цифровой код со значением m (j) с выхода

АЦП 9, Емкость ОЗУ 12 должна составлять не менее х адресов (х — число состояний на выходе АЦП 9), по каждому.из которых можно записать необходимое количество разрядов информации, определяемое максимальным значением как положительным, так и отрицательным, с учетом знака, которое может принимать корректирующий код I (j). ОЗУ12 предназначено для хранения корректирующих кодов (j) и может быть выполнено на микросхемах оперативной памяти с триггерами на выходе, обеспечивающими сохранение выходной информации до прихода очередного тактового импульса.

Режим работы ОЗУ 12 задается по его второму входу. Если на нем присутствует уровень логической "1", то ОЗУ 12 работает в режиме записи, если "0" — в режиме чтения, Собственно запись или чтение производится по тактовому импульсу, поступающему на четвертый вход ОЗУ 12 через вторую схему

ИЛИ 20.

С приходом четвертого тактового импульса 29 каждого подпроцесса с четвертого выхода первого распределителя 16 ОЗУ

12 производит запись цифрового кода со значением O) с выхода блока 10 разности в ячейку с адресом гп (1) с выхода АЦП 9 (фиг.2, позиция 37). На этом данный j-й подпроцесс работы ультразвукового дефектоскопа в режиме определения корректирующих кодов завершается. Следующий тактовый импульс высокой частоты г, поступающий на второй вход первого распределителя 16, вызывает появление первого тактового импульса (j + 1)-ro подпроцесса на его первом выходе. Дальнейшая работа дефектоскопа происходит аналогично: по первому тактовому импульсу O+

1)-го подпроцесса счетчик 17 адреса выставляет следующий по порядку адрес j+ 1 ячейки ЗУ 11, по второму тактовому импульсу

АЦП 9 производит преобразование в цифровой код со значением m (j + 1) реального аналогового сигнала на его входе, представляющего собой амплитуду (j

+ 1)-й точки огибающей видеоимпульса, полученного преобразованием радиочастотного экспоненциально убывающего импульса с выхода ГЭИ 14, Одновременно с выхода 3У 11 поступает цифровой код со значением К (j + 1), представляющий собой соответствующую (j + 1)-ю точку идеальной функции преобразования соответствующе-. го идеального ПУАЦТ при воздействии на его вход эквивалентного радиочастотного импульса, причем К (j + 1) = =K (j) — 1. По третьему тактовому импульсу блок 10 разности вычисляет корректирующий код I (j + 1), который по четвертому тактовому импульсу записывается в ячейку ОЗУ 12, адрес которой — m O + 1) — приходит с выхода АЦП 9.

Аналогично производится определение корректирующего кода для каждой точки реальной функции преобразования, При этом в каждом последующем подпроцессе на единицуувеличивается адрес на выходесчетчика 17 адреса и на единицу уменьшается значение кода, поступающего с выхода ЗУ

11. Это происходит до тех пор, пока в (n—

1)-м подпроцессе цифровой код с выхода ЗУ

11 К (n — 1), считанный иэ ячейки с адресом

n — 1, не примет нулевого значения, что соответствует постоянной составляющей видеоимпульса {нулю), и не будет вычислен и записан в ОЗУ 12 корректирующий код t (и— 1) для постоянной составляющей (нуля).

Появление первого тактового импульса в следующем, п-м подпроцессе на первом входе счетчика 17 адреса вызовет переполнение последнего и на его первом выходе появится импульс 33, который сбрасывает триггер 15 по его второму входу в исходное состояние, при котором на его первом выходе устанавливается уровень "0", а на втором — уровень логической "1". Тем самым триггер 15 закрывает первый распределитель

16, запрещая передачу импульсов высокой частоты на его выходы, закрывает ключ-селектор 4 по его второму каналу, разрывая связь выхода ГЭИ 14 с входом логарифмического усилителя 5, переводит ОЗУ 12 из режима записи в режим чтения по его второму входу и сбрасывает счетчик 17 адреса по его второму входу е состояние "0".

Итак, B режиме определения корректирующих кодов на вход логарифмического

ПУАЦТ подается высокостабильный во времени и независимый от воздействия различных дестабилизирующих факторов радиочастотный импульс, амплитуда которого уменьшается по экспоненциальному закону. После преобразования, усиления и детектирования соответствующий ему видеоимпульс точка за точкой преобразуется в цифровой код с помощью АЦП. Указанная последовательность цифровых кодов, представляющая собой дискретизированную реальную функцию преобразования, будет содержать погрешности, обусловленные как отличием реальной функции преобразования логарифмического ПУАЦТ при нормальных условиях, так и ее зависимостью от различных дестабилизирующих факторов. С другой стороны, с выхода ЗУ также точка за точкой считывается последовательность

1619169

14 цифровых кодов, представляющих собой дискретизированную идеальную функцию преобразования соответствующего идеального логарифмического ПУАЦТ при воздействии на его вход эквивалентного образцового сигнала в виде радиочастотного экспоненциально затухающего импульса.

В блоке разности производится сравнение обоих цифровых кодов в каждой точке и определяются корректирующие коды также для каждой точки, которые записываются в

03У.

Режим работы ультразвукового дефектоскопа с сигналом от приемного преобразователя 3 начинается в момент сброса триггера 15 в исходное состояние импульсом переполнения с первого выхода счетчика 17 адреса. Этот же импульс служит для запуска ГЗИ 1. Последний возбуждает передающий преобразователь 2, который излучает зондирующий импульс ультразвуковых колебаний (УЗК) в контролируемое изделие (не показано). Отраженные от дефектов или иных неоднородностей изделия УЗК принимаются приемным преобразователем 3. Передающий и приемный преобразователи 2 и

3 могут быть объединены в один приемопередающий преобразователь, С второго выхода триггера 15 уровень логической "1" поступает на вход ФЗК 7, формирующего строб-импульс 42 зоны контроля. Длительность задержки строб-импульса зоны контроля .на выходе ФЗК 7 по отношению к положительному перепаду на втором выходе триггера 15 может выбираться, например, из условия не попадания в зону контроля зондирующего импульса. B случае иммерсионного варианта контроля задержка строб-импульса зоны контроля может устанавливаться, например, из условия не попадания первого отраженного импульса от передней поверхности контролируемого изделия.

С выхода ФЗК 7 строб-импульс зоны контроля поступает на первый управляющий вход ключа-селектора 4 и при наличии уровня "0" на его четвертом входе открывает ключ-селектор 4 на время действия указанного импульса по первому каналу. В результате чего сигналы, принятые приемным преобразователем 3, через первый канал ключа-селектора 4 проходят на вход логарифмического усилителя 5, Так как в дефектоскопе предусмотрена возможность работы с совмещенным преобразователем, то в состав ключа-селектора 4 может входить ограничитель импульсов, предотвращающий воздействие высокого напряжения в момент его возбуждения. Для полной идентичности обоих каналов ключа-селек5

55 тора 4 в этом случае необходимо наличие ограничителя и в его втором канале. Принятые приемным преобразователем 3 УЗКусиливаются в логарифмическом усилителе 5 и детектируются в детекторе 6, В результате чего на вход АЦП 9 поступают видеоимпульсы, представляющие собой эхосигналы 31 от дефектов или иных неоднородностей контролируемого изделия.

При установке триггера 15 в состояние

"О" он уровнем логической "1" на своем втором выходе открывает второй распределитель 18 по его первому входу, на второй вход которого поступают тактовые импульсы высокой частоты с второго выхода синхронизатора 8. Устройство и принцип действия первого и второго распределителей 16 и 18 идентичны. Временные диаграммы на выходах второго распределителя с указанием номеров подпроцессов представлены на фиг.2, позиции 38- 41. Таким образом, первый же тактовый импульс высокой частоты, поступивший на второй вход второго распределителя 18 следом за включением последнего, проходит íà его первый выход и через первую схему ИЛИ 19 — на второй синхронизирующий вход АЦП 9, В результате чего последний преобразует присутствующую íà его первом аналоговом входе амплитуду видеоимпульса, соответствующего преобразованному сигналу, принятому приемным преобразователем 3, или при закрытом ключе-селекторе 4 величину напряжения, соответствующего постоянной составляющей нуля, в у-разрядный цифровой код со значением m (i) (фиг.2, позиция

34), где i — номер подпроцесса второго распределителя 18. Если первому подпроцессу после начала работы второго распределителя 18 присвоить значение i = и, то i = n, n +

+1, и+2, ... и члены почледовэтельности m(i) представляют собой возможные состояния на выходе АЦП ll Далее указанный цифровой код поступает на первый адресный вход ОЗУ 12, на второй вход сумматора

21 и нэ первый вход блока 10 раэчости.

Однако последний в рассматриваемом режиме работы участия не принимает, так как на его синхронизирующий вход тактовые импульсы не поступают. Значение m (i) определяет адрес ячейки ОЗУ 12. Второй тактовый импульс 39, появляющийся с третьего выхода второго распределителя 18, через вторую схему ИЛИ 20 поступает на четвертый синхронизирующий вход ОЗУ 12. В результате чего íà его выходе появляется инфорл эция — цифровой код со значением

Im (i) (gs r.2, позиция 43), записанный в предыдущем режиме дефектоскопа (вычисления корректирующих кодов) по адресу m ()), чис15

1619169 ленно равному данному значению m (1). Код со значением l (i) является корректирующим кодом для данного преобразованного в АЦП 9 цифровогь значения амплитуды ви, деоимпульса (или напряжения постоянного уровня). Цифровой код со значением l®(l) с выхода ОЗУ 12 поступает на первый вход суммэтора 21. С приходом третьего тактового импульса с второго выхода второго распределителя 18 на третий синхронизирующий вход сумматора 21 последний производит суммирование обоих кодов, присутствующих на его входах (m (i) и lm (i) ) и сумма их g (i) появляется íà его выходе (фиг.2, позиция

44). Далее информация с выхода сумматора

21, представляющая собой скорректированное с учетом погрешности значение цифрового кода, соответствующего преобразованной амплитуде сигнала, принятого приемным преобразователем 3, поступает на первый вход регистратора 13 и с приходом на его второй вход четвертого тактового импульса записывается в его входные устройства (например, регистры, ОЗУ и т.д.). В регистраторе происходит определение параметров дефектов — амплитуды, координаты и т.д, Следующий тактовый импульс, поступающий на второй вход второго распределителя 18, проходит на его первый выход, начиная тем самым (i + 1)-й подпроцесс.

Дальнейшая работа происходит аналогично.

Таким образом, во втором режиме работы дефектоскопа АЦП 9 последовательно, точка за точкой преобразует огибающую видеоимпульса, представляющего собой преобразованные эхосигналы, принятые . приемным преобразователем 3, в цифровые коды, которые являются адресами ячеек

ОЗУ 12, где хранятся вычисленные в предыдущем режиме. корректирующие коды. После этого в су;лмэторе 21 происходит сложение кодов с выхода АЦП 9 и соответствующих им корректирующих кодов с выхода ОЗУ 12. В результате чего регистрации подвергаются истинные, скорректированные коды амплитуд, Пои этом устракяются все погрешности, вызванные как отличием реальной функции преобразования ПУАЦТ от соответствующей идеальной при нормальных условиях, так и воздействием практически всех дестабилизирующих факторов.

С приходом очередного импульса цикла с первого выхода синхронизатора 8 на первый вход триггера 15 последний вновь устанавливается в состояние логической "1", и работа устройства повторяется. Одновременно уровнем логической "1" ОЗУ 12 по

50 для всех амплитуд входных сигналов, проводимое в каждом цикле работы дефектоскопа

5

45 своему второму входу переводится из режима чтения в режим записи.

Таким образом, каждый цикл работы устройства заключает в себе работу последовательно в двух режимах — определение корректирующих кодов и работа с сигналом от преобразователя.

В первом подцикле определяются погрешности реальной функции преобразования и риемоусилительного аналого-цифрового тракта с учетом как ее отличия от соответствующей идеальной функции преобразования при нормальных условиях, так и при воздействии всех стабилизирующих факторов — изменений и колебаний питающих напряжений, температурного дрейфа куля и коэффициентов усиления, изменения влажности окружающей среды, воздействия внешнего электромагнитного поля, старения элементов и изменения ими своих свойств и т.д. Причем определение погрешностей производится индивидуально для каждой точки динамического диапазона, т.е. для всех без исключения амплитуд входных сигналов, определяемых дискретностью

АЦП, Во втором подцикле производится обработка сигналов, принятых преобразователем и о.раженных от различных неодкородностей контролируемого иэделия, — усиление по логарифмическому закону, детектирование и преобразование в соответствующие цифровые коды с помощью АЦП. Ка;кдое значение амплитуды принятого сигнала после преобразования

АЦП индивидуально корректируется с учетом определенных в предыдущем нодцикле корректирующих кодов, что позволяет максимально приблизить реальную функцию преобразования логарифмического ПУАЦТ к соответствующей идеальной, полностью устранить как нелинейности самого ПУАЦТ в нормальных условиях, так и изменение их при воздействии различных дестабилизирующих фактопов. Это позволяет получать истинные значения преобразованных амплитуд эхоимпульсов, что значительно повышает достав рность контроля.

Определение корректирующих кодов в промежугках между посылками зондирующих импульсов УЗК в контролируемое изделие, позволяет учитывать не только статические погр