Ультразвуковой способ контроля дефектов изделия

Ультразвуковой способ контроля дефектов изделия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается акустических методов неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение чувствительности контроля вследствие конструктивного накопления отраженных дефектом сигналов и оптимальной фильтрации накопленных сигналов. В изделии возбуждают мощные ударные низкочастотные ультразвуковые (УЗ) импульсы. Каждые два соседних мощных импульса считают двумя тактами одного цикла контроля. Одновременно в изделии возбуждают два сложномодулированных высокочастотных УЗ-сигнала, причем Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии с использованием отражений колебаний. Цель изобретения - повышение чувствительности контроля путем конструктивного накопления отраженных дефектом сигналов и оптимальной фильтрации накопленных сигналов. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для УЗ-контроля дефектов изделия; на фиг. 2 - эпюры смешений и напряжений во времени, (а) - эпюра смещеначало первого совпадает с началом первого ударного импульса, а начало второго отстоит от начала второго ударного импульса на время, кратное нечетному количеству полупериодов основной гармоники низкочастотных колебаний. Отраженные дефектом эхо-сигналы принимают в течение цикла контроля, причем принятый в первом такте эхо-сигнал задерживают на время, равное сумме длительности межтактового периода и задержке второго высокочастотного УЗ- импульса. Поскольку дефект подвергается воздействию мощных УЗ-колебаний, если он представляет собой дефект типа слипания , то в продолжение полупериода растяжения его отражающая способность максимальна и эхо-сигналы представляют собой фрагменты исходного зондирующего сигнала. Принятые в течение цикла эхо-сигналы суммируют, восстанавливая из фрагментов подобие исходного сигнала. Суммарный сигнал подвергают оптимальной фильтрации и измеряют его параметры , по которым определяют наличие дефекта. 2 ил ний материала изделия в районе дефекта, вызванного ударными импульсами; б - эпюра напряжения запуска на входе формирователя сложномодулированного сигнала; в - эпюра посылок высокочастотных УЗ колебаний; г - эпюра принятых сигналов; д - эпюра сигнала на выходе сумматора; е - эпюра сигнала на выходе оптимального фильтра. Устройство для реализации УЗ способа контроля дефектов изделия содержит механический ударник 1 и последовательно соединенные электроакустический преобразователь 2, фильтр 3 низких частот, формирователь 4 импульсов запуска и управления, формиросл С о о о OJ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 29/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

AO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4 (21) 4680820/28 (22) 19,04.89 (46) 07,04.91. Бюл. й. 13 (72) И.В. Соколов, В.К. Качанов, А, В. Мозговой, А.l0. Зорин и Д.А. Рапопорт (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 270319, кл. G 01 N 29/04, 1970.

Авторское свидетельство СССР

В 568892, кл. G 01 N 29/04, 1975. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ К0НТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ ИЗДЕЛИЯ (57) Изобретение касается акустических методов неразрушающего контроля, Целью изобретения является повышение чувствительности контроля вследствие конструктивного накопления отраженных дефектом

Сигналов и оптимальной фильтрации накопленных сигналов. B изделии возбуждают мощные ударные низкочастотные ультразвуковые (УЗ) импульсы. Каждые два соседних мощных импульса считают двумя тактами одного цикла контроля. Одновременно в иэделии возбуждают два сложномодулированных высокочастотных УЗ-сигнала, причем

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии с использованием отражения колебаний.

Цель изобретения — повышение чувствительности контроля путем конструктивного накопления отраженных дефектом сигналов и оптимальной фильтрации накопленных сигналов.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для УЗ-контроля дефектов изделия; на фиг. 2 - эпюры смешений и напряжений во времени, (а) — зпюра смеще„„5U „„1640631 А1 начало первого совпадает с началом первого ударного импульса, а начало второго от. стоит от начала второго ударного импульса на время, кратное нечетному количеству полупериодов основной гармоники низкочастотных колебаний. Отраженные дефектом эхо-сигналы принимают в течение цикла контроля, причем принятый в первом такте эхо-сигнал задерживают на время, равное сумме длительности межтактового периода и задержке второго высокочастотного УЗимпульса. Поскольку дефект подвергается воздействию мощных УЗ-колебаний, если он представляет собой дефект типа слипания, то в продолжение нолупериода растяжения его отражающая способность максимальна и эхо-сигналы представляют собой фрагменты исходного зондирующего . сигнала, Принятые в течение цикла эхо-сигналы суммируют, восстанавливая из фрагментов подобие исходного сигнала.

Суммарный сигнал подвергают оптимальной фильтрации и измеряют его параметры, по которым определяют наличие дефекта. 2 ил. ний материала иэделия в районе дефекта, вызванного ударными импульсами; б — эпюра напряжения запуска на входе формирователя сложномодулированного сигнала; в— эпюра посылок высокочастотных УЗ колебаний; г — эпюра принятых сигналов; д — эпюра сигнала на выходе сумматора; е — эпюра сигнала на выходе оптимального фильтра, Устройство для реализации УЗ способа контроля дефектов иэделия содержит механический ударник 1 и последовательно соединенные электроакустический преобразователь 2, фильтр 3 низких частот, формирователь 4 импульсов запуска и управления, формиро1640631 ватель 5 сложномодулированных сигналов, коммутатор 6, блок 7 задержки, сумматор 8, оптимальный фильтр 9 и регистратор 10.

Вход коммутатора 6 соединен также с выходом преобразователя 2, а управляющий вход коммутатора 6 — с вторым выходом формирователя 4. Второй выход коммутатора 6 соединен с вторым входом сумматора

8. Контролируемое изделие 11(фиг. 1) имеет дефект 12, представляющий собой, например, плотно сжатый непроклей или слабо раскрытую трещину. УЗ способ контроля дефектов изделия заключается в следующем.

В изделии одновременно возбуждают ударные импульсы мощных низкочастотных

УЗ колебаний и сложномодулированные, например„фазоманипулированные импульсы высокочастотных УЗ колебаний. Начало каждого высокочастотного импульса с порядковым номером (2n+1), где n = 0,1,2,3,..., совпадает с началом низкочастотного импульса с порядковым номером (2,+1), Начало каждого высокочастотного импульса с порядковым номером (2л+2) задерживается относительно начала низкочастотного импульса с порядковым номером (2 +2) на время То. Время Т1 между началами низкочастотных импульсов с порядковыми номерами (2 +1) и (2 +2) выбирают больше длительности переходного колебательного процесса в изделии, возникающего под воздействием ударного импульса, Время Tz между началами высокочастотных импульсов с порядковыми номерами (2л+1} и (2п+2) определяют из выражения

Т2 = Т1 + To = Т1 + (2n + 1)/2 F, где F — частота основной гармоники низкочастотных колебаний.

Отраженные в изделии импульсы высокочастотных У3 колебаний принимают принятые импульсы с порядковым номером (2n+1), задерживают на время Tz и суммируют принятые импульсы с порядковым номером (2n+2) с задержанными импульсами с порядковым номером (2,+1). Суммарный сигнал подвергают оптимальной фильтрации и измеряют его параметры, по которым определяют наличие или отсутствие дефекта в изделии.

УЗ способ контроля дефектов изделия реализуют следующим образом.

В изделии 11 с помощью механического ударнмка 1 возбуждают мощную сферическую УЗ волну частотой F, которая при взаимодействии с дефектом 12 изменяет его некоторые акустические характеристики, в частности акустическую прозрачность, за счет периодического соединения и разъединения противолежащих поверхностей, де5

55 фекта 12. При ударном возбуждении до 95ф, энергии удара сосредотачивается в основном лепестке спектра, положение которого на оси частот, изменяя геометрию ударника

1, его материал, скорость движения варьируют в пределах от сотен герц до десятков килогерц, Возбужденные в изделии затухающие низкочастотные колебания (фиг. 2а), распространяясь в нем, достигают электроакустического преобразователя 2 и трансформируются им в электрические колебания, которые поступают на вход фильтра 3. Фильтр 3 выделяют основную гармонику импульсных затухающих колебаний. Формирователь 4 импульсов запуска управления для первого из двух последовательно принятых затухающих низкочастотных колебаний формирует видеоимпульс, совпадающий с первым положительным полупериодом этих колебаний, а для второго — видеоимпульс, совпадающий с первым отрицательным полупериодом этих колебаний (фиг, 2б). Каждая такая пара видеоимпульсов формирует цикл контроля, По переднему фронту видеоимпульсов дважды за цикл контроля происходит запуск формирователя 5 сложномодулированного импульса, возбуждающего преобразователь 2 (фиг. 2в).

Сложномодулированные, в данном случае фазоманипулированные, импульсы колебаний частотой f, удовлетворяющей условию f ЯЕ, распространяются в изделии

11, отражаются дефектом 12 и возвращаются к преобразователю 2, Поскольку дефект

12 оказывается раскрытым, т.е, обладает высокой отражающей способностью лишь в продолжении полупериодов низкочастотных колебаний, условно отмеченных знаком

"+" (фиг, 2), то эхо-сигнал фазоманипулированных импульсов (при условии превышения длительности зондирующих импульсов величины 3(2F) представлен не менее, чем двумя фрагментами (фиг, 2г), При этом во втором такте цикла контроля фазоманипулированный сигнал формируется во времени таким образом, что эхо-сигнал представлен фрагментами, отсутствующими в эхо-сигнале первого такта цикла контроля, П реоб разо ватель. 2 трансформирует принятые У3 эхо-сигналы в электрические, которые поступают в коммутатор 6. Первый эхо-сигнал цикла через коммутатор 6 поступает в блок задержки, где задерживается на время Тг, и поступает на первый вход сумматора 8. Второй эхо-сигнал цикла через коммутатор 6 поступает непосредственно на второй вход сумматора 8. В результате на входах сумматора 8 присутствуют совокупности фрагментов эхо-сигнала, дополняю1640631

35 щие один другого, и на выходе сумматора 8 образуется сигнал, по характеру аналогичный полному зондирующему фаэоманипулированному сигналу (фиг, 2 д ).

Реконструированный эа два такта эхо-сигнал после оптимальной фильтрации в фильтре 9 (фиг. 2е) поступает на регистратор 10, где фиксируется наличие или отсутствие дефекта 12.

Предлагаемый УЗ способ контроля позволяет выявлять дефекты типа сжатого непроклея или трещины с малым раскрытием в иэделиях, выполненных из материала с высоким затуханием УЗ колебаний, Чувствительность контроля повышается за счет использования при контроле более высокоэнергетичных сложномодулированных высокочастотных УЗ сигналов, длительность которых превышает половину периода мощных низкочастотных УЗ колебаний. Использование сложномодулиро ванных зондирующих

УЗ сигналов и оптимальная фильтрация принятых эхо-сигналов позволяют снизить влияние помех, обусловленных наличием высших гармоник в ударных низкочастотных мощных УЗ импульсах.

Формула изобретения

Ультразвуковой способ контроля дефектов изделия, основанный на излучении в изделии высокочастотных ультразвуковых колебаний и мощных низкочастотных ультразвуковых колебаний, приеме отраженных в иэделии высокочастотных колебаний и определении наличия дефекта по параметрам принятых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительно5 сти контроля, излучают в изделия первые ударный импульс низкочастотных колебаний и импульс высокочастотных сложномодулированных колебаний таким образом, 10 чтобы их передние фронты совпали по времени прихода в контролируемый обьем изделия, дополнительно излучают в изделие второй ударный импульс низкочастотных колебаний через время Т1 после излучения

15 первого ударного импульса и второй импульс высокочастотных сложномодулированных колебаний через время Tz после излучения первого высокочастотного импульса, определяют сумму второго принято20 го импульса и задержанного на время Т первого принятого импульса, время Т> выбирают большим длительности переходного колебательного процесса в иэделии под воздействием ударного импульса, время Tz

25 определяют из выражения

Т2 = Т1 + (2п + 1)/2F, где F — частота основной гармоники низкочастотных колебаний;

30 и = 0,1,2.„, а наличие дефекта определяют по параметрам оптимально отфильтрованной суммы сигналов.

1640631

U

Составитель В. Гондаревский

Редактор О.Головач Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Заказ 1015 Тираж 403 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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