Ультразвуковой адаптивный дефектоскоп

Ультразвуковой адаптивный дефектоскоп

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и можег быть использовано npt автоматизированном контроле качества изделий для обнаружения локальных дефектов Целью изобретения является повышение производительности и достоверности контроля за счет автоматизации процесса выбора рабочей частоты в пределах установленного диапазона по максимуму коэффициента передачи электроакустического тракта Использование программного блока управления , двух управляемых делителей напряжения, цифроаналогового и аналогоцифрового преобразователей позволяет в процессе Настройка определять оптимальные значения рабочей частоты и амплитуды излучаемого сигнала автоматически переводить дефектоскоп в режим Работа и осуществлять стабилизацию частоты и амплитуды поинимаемого ультразвукового сигнала 1 з п ф-лы 4 ил 3 ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, „1702294А1 (51) 5 6 01 N 29/08

ГОсудАРстВенный кОмитет 9%Д, ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

@; ь аПИСАИИЕ ИЗСЫ ЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) УЛЫ РАЗВУKÎBОЙ АДАПТИВНЫЙ

Д =-ФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и

Mo>KB I быть использовано пр:1 автоматизированном контроле качества изделий для (21) 4657234/28 (22) 02. 03. 89 (46) 30,12,91. Бюл. ¹ 48 (72) В.К,Качанов, А,И.Питолин, В.П.Попко, А.Е.Погодин, Г.А,Алатырев, А.Ю,Зорин, Г.tO.Рябов, О.А.Казанцев, А.Н.Сарычев, И.В,Соколов, В.С.Моисеев, А.С.Хаджиев и Н,Д.Зиновьев (53) 620.179.16 (088.8) (56) Дефектоскоп УЗД-T-ЗО. Техническое описание, 2894-00-00-000, 1975.

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано при автоматизированном контроле качества изделий для обнаружения локальных дефектов, Целью изобретения является повышение производительности и -достоверности контроля за счет автоматизации процесса выбора рабочей частоты в пределах установленного диапазона по максимуму коэффициента передачи электроакустического

TPBVTÝ, На фиг. 1 приведена структурная схема ультразвукового (УЗ) адаптивного дефектоскопа; на фиг. 2-структурная схема блока управления; на фиг, 3 - алгоритм режима "Настройка"; на фиг. 4- алгоритм режима "Работа". обнаружения локальных дефектов. Целью изобретения является повышение производительности и достоверности контроля за счет автоматизации процесса выбора рабочей частоты в пределах установленного диапазона по максимуму коэффициента передачи электроакустического тракта.

Использование программного блока управления, двух управляемых делителей напряжения, цифроаналогового и аналогоцифрового преобразователей позволяет в процессе "Настройка" .определять оптимальные значения рабочей частоты и амплитуды излучаемого сигнала, автоматически переводить дефектоскоп в режим

"Работа" и осуществлять стабилизацию часT0Tbl и амплитуды поинимаемого ультразвукового сигнала. 1 з.п.ф-лы. 4 ил.

Дефектоскоп содержит блок 1 коммутации. первый блок 2 полосовых фильтров, последовательно электроакустически соединен:- ые первый управляемый делитель 3 напряжения, усилитель 4 мGùност,", излучающий электроакустический преобразователь 5 (ЗАП), приемный электроакустический преобразователь 6 и предварительный усилитель 7, детектор

8, последовательно соединенные пороговый каскад 9 и регистратор 10, перестраиваемый генератор 11, последовательно соединенные блок 12 управления и цифроаналоговый преобразователь 13 (ЦАП), блок 14 выбора частотного диапазона, электронный ключ 15, второй блок 16 полосовых фильтров, последовательно сое1702294 диненные второй управляемый делитель 17 напряжения и аналого-цифровой преобразователь 18 (АЦП).

Первый и второй выходы преобразователя 18 соединены с первым и вторым входами блока 12 управления соответственно, второй вход — с вторым входом блока 12 управления, вход порогового каскада 9 — с выходом второго управляемого делителя 17, напряжения, вход перестраиваемого гене ; ратора 11 — с выходом ЦАП 13, выход — с первым входом блока 14 выбора частотного диапазона и третьим входом блока 12 управления. Первый вход первого блока 2 полосовых фильтров соединен с выходом блока 14 выбора частотного диапазона, выход — с первым входом электронного ключа

15, третий выход блока 12 управления соединен с первыми входами первого и второго управляемых делителей 3 и 17 напряжения, четвертый выход — с вторым входом электронного ключа 15, пятый и шестой выходы— с вторыми входами первого и второго управляемых делителей 3 и 17 напряжения. Первый вход второго блока 16 полосовых фильтров соединен с выходом предварительного усилителя 7, выход — с входом детектора 8. Выход блока 1 коммутации соединен с вторыми входами блока 14 выбора частотного диапазона, первого и второго блоков 2 и 16 полосовых фильтров, выход детектора 8 — с третьим выхсдом второго управляемого делителя 17 напряжения, а выход электронного ключа 15 — с третьим входом первого управляемого делителя 3

; напряжения, Блок 12 управления состоит из генератора 19 тактовых импульсов (ГТИ), центрального процессорного элемента 20 (ЦПЬ). постоянного запоминающего ус ройства 21 (ПЗУ), оперативного запоминающего устройства 22 (ОЗУ), дешифратора 23 адреса, программируемого таймера 24, параллельного программируемого интерфейса 25 и кнопки 26 "Пуск", первый контакт которой соединен с входом генератора 19 тактовых импульсов, второй — с шинои "Корпус", Первый выход генератора 19 тактовых импульсов соединен с входом управления центрального процессорного элемента 20, второй выход — с первым тактовым входом программируемого таймера 24. Выход "Шина адреса" центрального процессорного. элемента 20 соединен с входами "Шина адреса" постоянного запоминающего устройства 21, оперативного запоминающего устройства 22, дешифратора 23 адреса, программируемого таймера 24 и параллельного программируемого интерфейса

25, вход/выход "Шина данных" — с входа5

55 ми/выходами "Шина данных" постоянного запоминающего устройства 21, ОЗУ 22, программируемого таймера 24 и параллельного программируемого интерфейса

25 и является третьим выходом блока 12 управления, выход "Чтение" — с входами

"Чтение" постоянного запоминающего устройства 21, ОЗУ 22, программируемого таймера 24 и параллельного программируемого интерфейса 25, выход "Запись" — с входами "Запись" 03У 22, программируемого таймера 24 и параллельного программируемого интерфейса 25.

Выход "BM" ПЗУ дешифратора 23 адреса соединен с входом "BM" ПЗУ 21, выход

"BM ОЗУ" — с входом "BM" ОЗУ 22, выход

"BM ПТ" — с входом "BM" программируемого таймера 24, выходом "BM ППИ" с входом

"BM" параллельного программируемого интерфейса 25. Второй и третий тактовые входы программируемого таймера 24 объединены и являются третьим входом блока 12 управления, первый выход программируемого таймера 24 соединен с его входом "Разрешение счета" и первым входом канала "КН 3" параллельного программируемого интерфейса 25, Третий выход программируемого таймера 24 является четвертым выходом блока 12 управления, вход канала "КН 1" параллельного программируемого интерфейса 25 — первым входом блока 12 управления, выход канала "КН 2"— первый выходом блока 12 управления, первый выход канала "КН 3" — вторым выходом блока 12 управления, второй вход канала

"КН 3" — вторым входом блока 12 управления, а выходы "BM УДН 1" и "BM УДН 2" и ,лешифратора 23 адреса являются пятым и шестым выходами блока 12 управления.

Ультразвуковой адаптивный дефектоскоп работает в двух режимах по программе, предварительно записанной в ПЗУ 21: режим "Настройка" и режим "Работа".

Алгоритм режима "Настройка" (фиг, 3) заключается в формировании передающим трактом радиоимпульсного зондирующего сигнала, излучении его в контролируемое изделие, приеме прошедших через него колебаний, измерении их амплитуды при последовательном дискретном изменении несущей частоты в пределах выбранного рабочего диапазона, выборе такой частоты 10пт. при которой амплитуда принятого сигнала имеет максимальное значение ìÂêñ и такой максимально возможной амплитуды возбуждающего сигнала, при KGTopoA Амакс не превышает предельно допустимого для

АЦП 18 сигнала А рт.

По окончании режима "Настройка" блок 12 управления автоматически пере1702294 водит дефектоскоп в режим "Работа", алгоритм (фиг, 4) которого заключается в поддержании постоянного уровня сигнала. равного Айзакс на входе порогового каскада

9, несущей частоты зондирующего сигнала, равной 1опт, и записи результатов контроля регистратором 10, т.е. в дефектоскопе реализуются фуикции автоматической регулировки усиления и автоматической подСтройки частоты.

При каждом нажатии кнопки 26 "Пуск" дефектоскоп переходит в режим "Настройка". При этом сначала устанавливаются режимы работы программируемого таймера

24 и параллельного программируемого интерфейса 25, Формирование блоком 12 управления возбуждающих сигналов осуществляется следующим обра ом.

Перестраиваемый генератор11 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов, частота fi которых меняется дискретно 256 раз в пределах 320 кГц и 10 с помощью управляющето на ряжения, поступающего с выхода ЦАП 13. Последнее, в свою очередL, задается согласно программе изменением двоичного кода Nt от значения . FFH до 00H„, поступающего с центрального процессорного элемента 20 через выход "KH 2" параллельного программируемого интерфейса 25 на вход

ЦАП 13, Программное управление несушей частотой по-:воляет на этапе настройки определять ее оптимальное знацение в указанных пределах.

Псступающая с выхода перестраиваемого генератора 11 основная последовательность импульсов с частотой 320 кГц подается на блок 14 выбора частотного диап=-зона, с выходов которого снимаются последовательности импульсов с частотами

320, 160, 80 и 40 крц, Одна из укаэанных четырех последовательностей импульсов с помощью блока 1 коммутации подается на первый блок 2 полосовых фильтров, выделяющий колебания первой. гармоники одной из несущих частот: 320, 160, 80 или 40 кГц, Эти,колебания подаются на второй вход электро"ного ключа 15, на первый вход которого поступают импульсь> с третьего выхода программируемого таймера 24, формируемые следующим образом. Третий канал программируемого таймера 24 эап-î0ãðaммирован в режим деления импульсов, поступающих на его третий счетный вход с выхода перестраиваемого генератора 11. Коэффициент деления, определяющий частоту следования возбуждающих сигналов (порядка 1 кГц), задается программой и агружается в программируемый таймер 24 через "Шину данных" с помощью центрального процессорного элемента 20.

После каждого N-го импульса, поступающего на третий счетный вход программируемого таймера 24, с третьего выхода снимается импульс, поступэющий нг первый вход электронного ключа 15. длительность радиоимпульса на выходе которого равна примерно 100 мкс и определяется воемяэадающей цепью электронного клю5

10 ча 15, Указанные возбуждающие сигналы далее поступают на третий вход первого управляемого делителя 3 напряжения с коэффициентом передачи, изменяющимся в пределах от 1 до 1/256, Это позволяет программно менять амплитуду возбуждаюгцих сигналов, снимаемых с выхода эпектронного ключа 15 и подаваемых на усилитель 4 мощности.

Установление оптимальных значений несущей частоты и амплитуды возбуждающего сигнала на этапе "Настройка" произварительный усилитель 7, второй блок 16 полосовых фильтров и детектор 8 подается на третий вход второго управляемого делитепя 17 напряжения, первоначальный коэффициент передачи которого устанавЗО ливается равным 1/16. С выхода поспеднеt.o сигнала подается на пер:алый вход АЦП

18, а также через порогсвый каскад 9 — на регистратор 10. В АЦП 18 принятый сигнал поеобоаэуется B двои IHblA код, соот ветствующий уровню входного сигнала, и через

"<Н 1 параллельного программируемого интерфейса 25 поступае1 в центральный процессорный элемон. 20 для дальнейшей обработки с цслью установления оптимальных значений несущей частоты и амплитуды приемного сигнала.

Для этого в процесса настройки частота перестраиваемого генератора 11 программно меняется от максимального до минимального значения в пределах 320 + 10 t;, кГц, Для каждого текущего значения частоты fi

45 блок 12 управления измеряет амплитуду принятого сигнала, При прохождении всего диапазона частот блок 12 управления запоминает максимальное значение принятого сигнала A,;,„-. и соответствующее ему значение оптимальной частоты fo T. Одновременно он сравнивает получаемыс текущие значения амплитуды принятого сигнала А с максимально допустимым значен lGvi сигнала Аопт, котоРое можно поДаTь на в:-:оД пРеДварительного усилителя 7.

Если текущее значение Ai превышает

Aî ï òT, то блок 12 управления уменьшает ководится следующим образом.

25 Сигнал с приемного ЭАП 6 через пред1702294 зффициент передачи Кум первого управляемого делителя 3 напряжения, которое первоначально устанавливается максимальным и равным 1. После прохождения всего диапазона частот блок 12 управления запоминает в ОЗУ 22 значения оптимальной частоты и максимальной амплиту,ды принятого сигнала, выдает на ЦАП ,13 управляющий код, соответствующий оптимальной частоте, и автоматически переходит на режим "Работа", В алгоритм настройки введена вре;менная задержка, осуществляемая с по,мощью подпрограммы "Задержка", Это позволяет производить считывание инфор,мации с выхода АЦП 18 после того, как в электроакустическом тракте закончится пе реходный процесс, связанный со ступенча тыми изменениями частоты и амплитуды зондирующего сигнала, Использование слу жебной переменной "FLAG" позволяет со,кратить количество измерений частоты и тем самым сократить длительность процес.са выбора оптимальных значений несущей

1, частоты и амплитуды зондирующего импульса, В режиме "Работа" производится конт роль изделия, стабилизация частоты и амплитуды приемного сигнала и регистрация результата контроля.

Стабилизация частоты осуществляется с помощью программируемого таймера 24, второй канал которого программируется в режим счета импульсов. На счетный вход о этого канала подаются импульсы с выхода перестраиваемого генератора 11, а на ,, вход "Разрешение счета" — импульсы с выхода первого канала программируемого таймера 24, Количество импульсов, поступивших на второй счетный вход, соответствует текущей частоте ft перестраиваемого генератора 11. Число импульсов сравнивается в центральном процессорном элементе 20 с числом, соответствующим оптимальной частоте. Если эти числа не равны, центральный процессорный элемент 20 .через программируемый интерфейс 25 и

ЦАП 13 изменяет уровень управляющего напряжения и тем самым вносит поправку в частоту перестраиваемого генератора 11, Стабилизация амплитуды осуществляется с помощью регулирования коэффициента передачи Кару программно управляемого делителя 17 напряжения. Коэффициент передачи может увеличиваться или уменьшаться в 16 раз, при этом он выполняет функцию программной автоматической регулировки усиления с динамическим диапазоном около 40 дБ.

Постоянная времени автоматической регупроизводительности и достоверности конт55 роля, он снабжен последовательно соединенными блоком управления и цифроаналоговым преобразователем, блоком выбора частотного диапазона, электронным ключом, вторым блоком полосовых фильтров, последовательно соединенными вторым управляемым де5

50 лировки усиления выбирается на порядок большей, чем длительность сигнала от дефекта, для того, чтобы цепь автоматической регулировки усиления реагировала не на дефекты контролируемого изделия, а на достаточно медленные изменения коэффициента передачи электроакустического тракта, связанные с изменением прохождения ультразвука в изделии, нарушением способностей преобразователей

5, и 6, вариацией акустического контакта и т. и, Автоматическая регулировка усиления осуществляется следующим образом.

Блок 12 управления производят 256 измерений текущих значений Ai амплитуды принятого сигнала с помощью АЦП 18, суммирует их и находит среднее Аср арифметическое, Далее значение Аср сравнивается с записанным в режиме "Настройка" в оперативном запоминающем устройстве 22 значением Амакс Если Аср = Амакс, го производится измерение и стабилизация

НЕСУЩЕЙ ЧаСТОТЫ. ЕСЛИ Acp < > Амакс ТО производится изменение коэффициента передачи (Kapy) второго управляемого делителя 17 напряжения путем изменения на единицу цифрового кода Кару, поступающего на первый вход второго управляемого делителя 17 напряжения. а затем измеряется и стабилизируется несущая частота.

Изобретение позволяет в сравнении с прототипом повысить производительность и надежность контроля за счет устранения субьективного фактора в процессе выбора как рабочей частоты, так и амплитуды зон1ирующего импульса.

Формула изобретения

1, Ультразвуковой адаптивный дефектоскоп, содержащий блок коммутации, первый блок полосовых фильтров, последовательно электроакустически соединенные первый управляемый делитель напряжения, усилитель мощности, излучающий электроакустический преобразователь, приемный электроакустический преобразователь и предварительный усилитель, детектор, последовательно соединенные пороговый каскад и регистратор и перестраиваемый генератор, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

1702294

10 лителем напряжения и аналого-цифровым преобразователем, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами блока управления соответственно, второй вход — с вторым выходом блока управления, вход порогового каскада — с преобразователя, выход — с первым входом блока выбора частотного диапазона и третьим входом блока управления, первый

10 вход первого блока полосовых фильтров соединен с выходом блока выбора частотного диапазона, выход — с первым входом электронного ключа, третий выход блока управления — с первыми входами первого и второго управляемых делителей напряжения, четвертый выход — с вторым входом

20 электронного ключа, пятый и шестой выходы — с вторыми входами первого и второго управляемых делителей напряжения, первый вход второго блока полосовых фильтров соединен с выходом предварительного уси25 лителя, выход — с входом детектора, выход блока коммутации соединен с вторыми входами блока выбора частотного диапазона, первого и второго блоков полосовых фильтров, выход детектора соединен с третьим

30 входом второго управляемого делителя напряжения, а выход электронного ключа — с третьим входом первого управляемого делителя напряжения, 2. Дефектоскоп по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок управления выполнен иэ генератора тактовых импульсов, центрального процессорного элемента, постоянного запоминающего устройства, оперативного

40 запоминающего устройства, дешифратора адреса, программируемого таймера, параллельного программируемого интерфейса и кнопки "Пуск", первый. контакт который соединен с входом генератора тактовых импульсов, второй -с шиной "Корпус", первый выход генератора тактовых импульсов соединен с входом управления центрального процессорного элемен ra, второй выход — с первым тактовым входом программируемоro таймера, выход "Шина адреса" центральвыходом второго управляемого делителя напряжения, вход перестраиваемого гене-:— ратора — с выходом цифроаналогового ного процессорного элемента соединен с входами "Шина адреса" постоянного запоминающего устройства, оперативного запоминающего устройства, дешифратора адреса, программируемого таймера и параллельного программируемого интерфейса, вход/выход * Шина данных" — с входами/выходами "Шина данных" постоянного запоминающего устройства, оперативного запоминающего устройства— программируемого таймера и параллельного программируемого итерфейса и является третьим выходом блока управления, выход "Чтение" — с входами "Чтение" постоянного запоминающего устройства, оперативного запоминающего устройства, программируемого таймера и параллельного программируемого интерфейса, выход "Запись" — с входами "Запись" оперативного запоминающего устройства, программируемого таймера и параллельного программируемого интерфейса, выход "BM ПЗУ" дешифратора адреса соединен с входом "BM" постоянного запоминающего устройства, выход "BM

ОЗУ" — с входом "BM" оперативного запоминающего устройства, выход "BM ПТ" — c входом "BM" программируемого таймера, выход "BM ПП Л" — с входом "BM" параллел ьно го п рог раммируемого интерфейса, второй и третий тактовые входы программируемого таймера объединены и являются третьим входом блока управления, первый выход программируемого таймера соединен с его входом "Разоешение счета" и первым входом канала "КНЗ" параллельногоо программируемого интерфейса, третий выход программируемого таймера является четвертым выходом блока управления, вход канала "КН 1 параллельного программируемого интерфейса является первым входом блока управления, выход канала "КН 2" — первым выходом блока управпения, первый выход канала "КН 3"— вторым выходом блока управления, второй вход канала "КН 3" — вторым входом блока управления, а выходы "BM УДН 1" и "BM

УДН 2" дешифратора адреса являются пятым и шестым выходами блока управления соответственно.

1702294

1702294

1702294

Составитель В.Белозеров

Редактор Л,Народная Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н,Ревская

Заказ 4540 Тираж П одп и сн о е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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