Устройство ультразвукового контроля материалов и изделий

Устройство ультразвукового контроля материалов и изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля ультразвуковыми методами, может быть использовано в различных областях машиностроения для контроля качества материалов и изделий преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука Цель изобретения - повышение достоверности и производительности за счет использования оптимального фильтра настраиваемого на один из двух сложномодулированных сигна лов одинаковой длительности и отличающихся базами, т е длительностями элементарных импульсов что позволяет устройству осуществлять контроль на двух частотах , находящихся в соотношении 1 2 В зависимости от положений переключателя в блоке коммутации выбирается тот или иной тип псевдослучайной последовательности поступающей на первый вход балансного модулятора и частота гармонического Сигнала поступающего на его второй вход Формирователь периода с помощью электронного ключа формирует из непрерывного во времени фазоманипулированного сигнала радиоимпульс который возбуждает излучающий пьезопреобразователь Принятый сигнал двухканзльно синхронно детектируется детекторами и подается на входы оптимальных фильтров Сжатый во времени сигнал после операции возведения в квадрат поступает на входы сумматора, а с выхода последнего - на вход измерителя временных интервалов 2 ил сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (п G 01 N 29/10 17 9) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1397830 (21) 4883176/28 (22} 13.08,90 (46) 15.07,92. Бюл. N 26 (71) Московский энергетический институт (72) В, К, Качанов, И, В, Соколов, Г.А,Алатырев, А,И,Питолин и Ф,В.Шаталин (53} 620. 179. 16(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1397830, кл. G 01 N 29/10, 1987, (54) УСТРОЙСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОГО

КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ . (57) Изобретение относится к технике нераэрушающего контроля ультразвуковыми методами, Mo>l

Изобретение относится к технике неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами, может, может быть использовано в различных областях машиностроения для контроля качества материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука.

В основном изобретении описано устройство контроля качества материалов и изделий, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального

„,. Ы„„1748649 А2 один из двух сложномодулированных сигналов одийаковой длительности и отличающихся базами, т.е длительностями элементарных импульсов, что позволяет устройству осуществлять койтроль на двух частотах, находящихся в соотношении 1:2. В зависимости от положения переключателя в блоке коммутации выбирается тот или иной тип псевдослучайной последовательности, поступающей на первый вход балансного модулятора, и частота гармонического Сигнала, поступающего на его второй вход.

Формирователь периода с помощью электронного ключа формирует из непрЕрывного во времени фазоманипулированного сигн ла радиоимпульс, который возбуждает иэл чающий пьеэопреобразователь. Принять сйгнал двухка нал ьйо сйнхронно детектир ется детекторами и подается на входы опт мальных фильтров. "Сжатый" во време сигнал после операций возведения в ква рат поступает на входы сумматора, а с Bblx да последнего — на вход измерите врем е«нных инте р вало«в. 2 ил. ау. 1 ни д

I оля

1 .ОО ! с (О > ю

1 си нала, формирователь прямоугольных импульсов, формирователь псевдослучайной кодовой последовательности, формирователь периода, аналоговый ключ, усилитель мощности и излучающий пьезопреобраэо-. ватель. балансный модулятор, первым входом подключенный к выходу генератора синусоидального сигнала, вторым входом— к второму выходу формирователя псевдослучайной кодовои последовательности, выходом — к управляющему входу аналогового ключа, последовательно соединенные вход ной усилитель, первый демодулятор, первый фильтр нижних частот, первый оптимальный фильтр, измеритель временных интервалов и приемный преобразователь, соединенный с входным усилителем, пОдключенные к выходу входного усилителя "последовательно соединенные второй демодулятор, второй фильтр нин<них частот и второй оптимальный фильтр, первый и второй квадраторы, входами соединенные соответственно с выходами первого и второго оптимальных фильтров, сумМатор, входами подключенный к выходам квадраторов, выходом — к входу измерителя временных интервалов, фазовращатель, в

Однако известно|му техническому решенй,д присущ недогтаток, ограничивающий область его возмо>кного применения, э именно:" — даже при налйчии широкополосных пьезопреобразователей устройство не йозволяет произвольно и оперативно изменять рабочую частоту контроля, особенно в сторону пониженйя, Это связано с тем, что

" длительность элемейтарного импульса кодовой п|обледовательности связана с дли Tent ностью периода колебаний несущей и при изменении последней соответственно должна меняться "длительность элементарного импульса, Тэк как характеристики сптймальнolo фильтра однозначно определяют пэрэметры используемого сложномодулированного сигнала, отсутствие возможности перестройки параметров оптимального фильтра не позволяет -осуществлять контроль на более, чем одной рабочей частоте.

Целью изобретения является повышение достоверности и производительности за счет использования оптймального фильтра, настраиваемого на одий из двух сложномодулированных сигналов одинаковой, длительности и отличающихся базами, т.е, длительностями элементарных импульсов, что позволяет устройству осуществлять контроль на двух частотах, находящихся B cooTношенйи 1;2, Цель Достигается тем. что устройство ультразвукового контроля материалов и из15

45> делий снабжено вторым формирователем псевдослучайной кодовой последовательности, первым, BTopblM, третьим и четвертым электронными коммутаторами, блоком коммутации, третьим и четвертым фильтрами нижних частот, генератор синусоидального сигнала выполнен двухчастотным и с возможностью электронного управления частотой, фазовращатель выполнен широкополосным, первь!й и второй оптимальные фильтры ка>кдый содержит многоотводную элекгромагнитну.о линию задержки, первый и-входовый и второй (n+1)/2-входовой дифференциальные сумматоры, причем и

BыходоM электромагнитной линии задержки соединены соответственно с и входами второго дифференци- ального сумматора, нечетные (и+1)/2 выходов электромагнитной линии задер>кки соединены с входами первого дифференциаль- ного сумматора, вход электромагнитной ли||ии зэдер>кки служит входом оптимального фильтра, выход первого дифференциального сумматора является первым выходом, а выход второго сумматора — вторым выходом оптимального фильтра, вход второго формирователя псевдослучайной кодовой последовательности соединен с выходом генератора синусоидального сигнала первый выход соединен с первым входом первого электронного lкних частот, вторые входы — с выходами соответcòâåíío третьего и чет50 BepTol.o ф|лльтров нижних частот, входы последних — с вторь мA выходами соответственно первого и второго оптимальных фильтров, выходы третьего и четве рта го электронных комм >|таторов соединены с входами первого и второго квадраторов, а выход блока коммутации соединен с входами управления первого, второго, третьего и четвертого электронных коммутаторов и выходом управления генератора синусоидэльного сигнала, 1748049

Включение в состав заявляемого технического решения второго формирователя псевдослучайной KopoBovl последовательности, третьего и четвертого фильтров нижних частот, а также четырех электронных коммутаторов в совокупности с блоком коммутации, выполнение оптимальных фильтров таким образом, что они оказываются настроенными на два типа сложномодулированных сигналов, позволяет осуществлять двухчастотный контроль с оптимальной фильтрацией принимаемых ситналов при двух значениях длительности элементарного импульса, т,е, при двух значениях разрешающе и способности. Выполнение генератора синусоидального сигнала управляемым позволяе одновременно изменять значение несущей частоты и длительности элементарного импульса. Выполнение фазовращателя широкополосным обеспечивает фазовую балансировку квадратурных каналов в широком диапазоне частот.

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства ультразвукового контроля материалов и изделий; на фиг. 2 — пример выполнения оптимального фильтра.

Устройство ультразвукового контроля материалов и изделий содержит генератор

1 синусоидального сигнала, формирователь

2 прямоугольных импульсов, первый формирователь 3 псевдослучайной кодовой последовательности, второй формирователь 4 псевдослучайной кодовой последовательности, первый электронный коммутатор 5, второй электронный коммутатор 6. формирователь 7 периода, балансный модулятор

8, электронный ключ 9. усилитель 10 мощносTM. излучающий пьезопреобразователь 11, приемный пьезопреобразователь 12. входной усилитель 13, первый синхронный детектор (демодулятор) 14, второй синхронный детектор (модулятор) 15, первый оптимальный фильтр 16, второй оптимальный фильтр 17, первый фильтр 18 низких частот, второй фильтр 19 нижних частот, третий фильтр 20 нижних частот, четвертый фильтр

21 нижних частот, третий электронный KQMмутатор 22, четвертый электронный коммутатор 23, первый квадратор 24, второй квадратор 25, сумматор 26, широкополосный фазовращатель 27, измеритель 28 временных интервалов, блок 29 коммутации, многоотводную электромагнитную линию

30 задержки, первый дифференциальный сумматор 31 и второй дифференциальный сумматор 32, Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 синусоидального сигнала вырабатывает гармонический сигнал, кото30 импульс, после соответствующего усиления

35 в усилителе 10 мощности, возбуждает излу45

5

20 рый после двустороннего ограничения формирователем 2 прямоугольных импульсов поступает на входы первого и второго формирователей 3, 4 псевдослучайной последовательности, вырабатывающих два различных шумоподобных сигнала одинаковой длительности Ти, Т.к. длительности элементарных импульсов Тэ в последовательностях относятся как 1:2, то базы В находятся в таком же соотношении.

Если первый формирователь 3 вырабатывает псевдослучайную последовательность

Баркера В = 13., Ти = 26 мкс и Тэ = 44 мкс, то вторая последовательность характеризуется следующими параметрами; В = 7, Ти = 26 мкс, Тэ =-4 мкс. В "àâèñèìîñòè от положения переключателя в блоке 29 коммутации, на его выходе формируется управляющий сигнал, определяющий состояние всех электронных коммутаторов 5, 6, 22, 23. С помощью этого переключателя можно выбирать тот или иной тип псевдослучайной последовательности, а значит величины Тэ и

В, поступающие на первый вход балансного модулятора 8 и частоту гармонического сигнала, поступающего на его второй вход.

Формирователь 7 периода, вырабатывая управляющий состоянием электронного ключа 9 сигнал, с помощью последнего.

"вырезает" из непрерывного во времени фазоманипулированного в соответствии с выбранной псевдослучайной последовательностью сигнала.радиоимпульс. Зтот радиочающий пьезопреобразователь 11.

Принятый приемным пьезопреобразователем 12 регистрируемый сигнал усиливается по амплитуде входным усилителем, двухканально синхронно детектируется синхронными детекторами 14, 15 и поступает на входы оптимальных фильтров 16, 17

На вторые входы синхронных детекторов поступают опорные сигналы, первый из которых является сигналом генератора 1, а второй предварительно пропускается через широкополосный фазовращатель 27, сдвигающий фазу колебаний несущей на 90О.

Оптимальный фильтр 16, 17 выполнен таким образом, что он оказывается настроенным одновременно на два типа шумоподобного сигнала. Зто достигается тем, что к отводам электромагнитной линии 30 задержки подключены входы нескольких, в данном случае двух, дифференциальных сумматоров 31, 32. Количество входов сумматоров 31, 32 определяется базой фильтруемого сигнала (напомним, что базы могут быть В = 13 и В = 7), чередование подключения прямых и инверсных входов дифферен1748049 циальных сумматоров задается структурой кода шумоподобного сигнала.

Сжатый во времени оптимальным фильтром 16; 17 шумоподобный сигнал в зависимости от рабочего частотного диапазона в каждом из квадратурных каналов фильтруется тем или иным фильтром 18. 19 (20, 21) нижних частот, коммутируемых третьим электронным коммутатором 22 (в другом канале — четвертым электронных коммутаторов 23) и после операции возведения в квадрат, выполняемой квадратором 24 (25) поступает на вход сумматора 26, а с выхода последнего на вход измерителя 28 временных интервалов, Измеритель временного интервала измеряет время задержки регистрируемого сигнала относительно зондирующего и может быть выполнен на базе электроннолучевого осциллографа.

Использование оптимальных фильтров, настроенных на два типа псевдослучайного . сигнала и отличающихся длительностями элементарных импульсов в совокупности с про - отой их коммутации, позволяет осуществлять двухчастотный контроль, что выгодно отличает предлагаемое устройство ультразвукового контроля материалов и изделий от указанного прототипа, эа счет возfëoæíoñTè двухчастотного контроля в конечном счете повысит достоверность и производительность ультразвукового неразрушающего контроля.

Формула изобретения

Устройство ультразвукового контроля материалов и иэделий по авт. св, N 1397830, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности и производительности, оно снабжено вторым формирователем псевдослучайной кодовой последовательности, первым, вторым, третьим и четвертым фильтрами нижних частот, генератор синусоидального сигнала выполнен двухчастотным, фаэовращатель выполнен широкополосным, каждый иэ оптимальных фильтров выполнен в виде электромагнитной линии задержки и двух

5 дифференциальных сумматоров, первый из которых подключен входами соответственно к выходам электромагнитной линии задержки, а второй — к нечетным выходам электромагнитной линии задержки, а вход

10 электромагнитной линии задержки, выход первого и второго дифференциального сумматоров являются соответственно входом и первым и вторым выходами оптимального фильтра, вход второго формирователя псев15 дослучайной кодовой последовательности соединен с вь|ходом генератора синусоидального сигнала, а первый выход соединен с первым входом первого электрон ного коммутатора, второй вход которого соединен с

20 первым выходом первого формирователя псевдослучайной кодовой последовательности, второй выход второго формирователя псевдослучайной кодовой последовательности соединен с первым входом второ25 го электронного коммутатора, второй вход .которого подключен к второму выходу первого формирователя псевдослучайной кодо-. вой последовательности, выход первого электронного коммутатора соединен с вхо30 дом формирователя периода последовательности, а выход второго электронного коммутатора — с входом балансного модулятора, первые входы третьего и четвертого электронного коммутаторов соединены с

35 выходами соответственно первого и второго фильтров нижних частот, входы последних соединены со вторыми выходами соответственно первого и второго оптимальных фильтров, выходы третьего и чет40 вертаго электронных коммутаторов связаны с входами первого и второго квадраторов, а выход блока коммутации соединен с входами управления электронных коммутаторов и генератора синусоидального сигнала, 45

1748049

1748049

+I6 !

I

I !

1 !

1 ! !

I

I

Составитель И.Соколов

Редактор В.Трубченко Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор А,Ворович

Заказ 2500 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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