Ультразвуковой дефектоскоп

Ультразвуковой дефектоскоп

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Технический результат изобретения - повышение точности контроля . Устройство автоматически преобразует значение толщины изделия в значение коэффициента усиления приемного тракта в интервале времени между приемом пеового и второго донных эхосигналов. Это повышает точность определения размеров дефектов между серединой и поверхностью изделия. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ч)з G 01 N 29/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5019219/28 (22) 26.12,91 (46) 15,08.93. Бюл. и 30 (71) Всероссийский государственный институт легких сплавов (72) В.К. Юллинен и P.È. Шоков (73) Всероссийский государственный институт легких сплавов (56) Голодаев Б.Г. Автоматизация импульсного эхо-метода ультразвукового контроля.

М.: Машиностроение, 1968, с. 12-14, Авторское свидетельство СССР

М 789735, кл, G 01 N 29/10, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N- 1568720, кл, G 01 N 29/10, 1988.

Изобретение относится к ультразвуковому контролю и может быть использовано для создания ультразвуковых детектоскопов и установок контроля материалов и изделий в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности.

На фиг. 1 приведена блок-; на фиг.

2 — временные диаграммы работы предлагаемого дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп для контроля плоскопараллельных изделий содержит последовательно электроакустически соединенные синхронизатор 1, генератор 2 ультразвуковых колебаний, ультразвуковой преобразователь 3 и блок 4 выделения поверхностного сигнала, последовательно соединенные усилитель 5, первый каскад 6 задержки, блок 7 выделения дефекта и регистратор 8, последовательно соединенные первый пороговый каскад 9, второй каскад

„„. Ж ÄÄ 1835074 АЗ (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю качества изделий и может быть использовано в различных отраслях промышленности, Технический результа r изобретения — повышение точности контроля. Устройство автоматически преобразует значение толщины изделия в значение коэффициента усиления приемного тракта в интервале времени между приемом r..åoâîãî и второго донных эхосигналов, Это повышает точность определения размеров д".фектов между серединой и поверхностью изделия, 2 ил.

10 задержки, смеситель 11 и триггер 12, второй пороговый каскад 13, последовательно соединенные генератор 14 стабильной частоты, коммутатор 15 и реверсивный счетчик 16, второй вход которого подключен к второму выходу коммутатора 16, эадатчик

17 кода и блок 18 выделения конца второй зоны контроля, первый вход которого подключен к первому входу генератора 14, к вторым входам блока 4 и регистратора 8, к третьему входу счетчика 16 и выходу синхронизатора 1, выход — к второму входу генератора 14, первый вход каскада 13 подключен к первому входу каскада 9 и выходу усилителя 5, второй вход — к вторым входам каскада 9, блока 7 и блока 18 и выходу триггера 12, третий вход — к выходу регистратора 8, первый вход усилителя 5 подключен к преобразователю 3, второй вход — к второму входу коммутатора 15, третьему входу генератора 14 и выходу блока 4, третий вход — к второму входу смесите1835074 ля 11, третьему входу коммутатора 15 и выходу каскада 13, выход счетчика 16 подключен к четвертому входу коммутатора 15 и второму входу триггера 12, а выход эадатчика 17 подключен к четвертому входу счетчика 16, последовательно соединенные второй триггер 19, второй генератор 2О стабильной частоты, вычитающий счетчик 21, второй коммутатор 22 и управляемый электронный аттенюатор 23, первый вход второго триггера 19 подключен к выходу блока 4 выделения погаерхностного сигнала, Второй вход — к выходу второго порогового каскада 13, вторые входы Вычитающего счетчика 21 и Второго коммутатора 22 подключены к выходу синхронизатора 1, третий

Вход вычитающЕго счетчика 22 подключен к выходу второго порогового каскада 13, выход управляемого электронного аттеназтора 23 подключен к четвертому входу усилителя 4 и второй задатчиь 24 кода, выход которого подключен к третьему Входу счетчика 21 и четвертому входу коммутатора

22. Дефектоскоп содержит также контролируемое изделие 25., Ультразвуковой дефектоскоп работает слеДующим Образом.

Эхосигналы от дефектов, принимаемые в одном цикле контроля, селектиру}отся В двух разных временных интервалах, В которых испол ьз уются различные свойстВЗ их

Взаимного расположения во Времени, При этом зоны кочтроля формируются в интервала Времени между поверхностным эхосигизлОм и первым дОнным эхосиГнфлом (ЗК1) и в интервале времени ме:кду первым и вторым донным эхосигналом (ЗК2). Задержки и длительности зон контроля определяются выражениями зк1 tu to, 4x2=tu так1=то таад зк1=та, Таад зк2=так1, гДе tu — ВРВМЯ пРохожДениЯ УЗ колебзниЯми двойной толщины контролируемого изделия, t0 — время "мертвой зоны", определяемое временем затухания поверхностного эхо-сигнала до величины на 1О дБ меньшеЛ амплитуды эхосигнала от максимально допустимогоо дефектa.

При to S — общая длительность обеих

2 эон контроля равна времени прохождения

УЗ колебаниями двойной толщины контролируемого изделия, а контролем без "мертвой зоны" охватывается вся толщина изделия.

Г

1О

9О

ЭО

4О

Синхронизатор 1, вырабатывающий импульсы 26, запускает генератор 2, который1 возбуждает в преобразователе 3 импульсы

27 УЗ колебаний. Одновременно импульсы

26 устанавливз от в исходное состояние узлы дефектаскопа, в частности, прекращает работу генератор 14 и заносится В реверсивныл счетчик 16 код времени задержки tî, установленный задатчиком 17 кода.

УЗ-колебаний, изучаемые преобразователем 3 через иммерсионную среду, вводятся в контролируемое изделие, находящееся в Ванне, Зхосигналы 28-30, отраженные соответственна от передней и задней граней изделия (эхосигнал ЗО после внутреннего

От(}зжения От пов8рхности и днз издели;: эхосигнала 29), и эхосигналы 31, отраженные от дефектов, r.ринимаатся тем же самым УЗ г}реобраэователем 3, преобраэу}отся им в электрические сигналы

32, пос-,упают на блок 4 и усилитель 5.

Выделенные блоком 4 поверхностные

Сигналы, 33 подаатся на второй (управляющий) вход усилителя 5 и определяют момент начала Временной регулировки чувствитель}}Ости усилителя с характеристикой 34, сООтветствующей закону изменения амплитуды зхосигнала от дефекта в зависимости от глубины его залегания в интервале времени между поверхностным и перВым донным эхосигналом, Одновременно поверхностный сигнал 33 запускает генератор 14 стабильной частоты, который начинает генерировать импульсы 35, и устанавливает коммутатор «5 В "".,остояние, разрешающее прохождени}О импульсоВ с Выхода Генератора 14 на (первый) вычитающий Вход реВерсианого счетчика 16(импульсы 36). В момент времени, когда число импульсов 36 от генератора 14, поступающих нз вычита}ощий

ВХОВ счетчика 16, совпадает со значением коде задержки to на Выходе переполнения О счетчика 16 появляется импульс 37 переполнения... последний устанавливает триггер 12 В состояние, при котором на его

Выходе формируется строб 38 3K . ОдноВременно импульс 37 переполнения устанавливает коммутатор 15 В состояние, при котором импульсы с выхода генератора 14 поступают нз (второй) суммирующий вход реверсивного счетчика 16 (импульсы 39).

Эхосигналы с Выхода усилителя 5 поДаются нз два пороговых каскада 9 и 13 с пороГами

Unop 1 и Unop z соответственно. Причем

54 р 1 соответствует порогу выделения эхосиГнзлОВ От дефектов, а Unpp 2 эхОсиГИВЛОВ от днз. Между порогами осуществляется неРаВЕНСтвО 0< p1«Ояа 2. СтРОб 38 С ВЫХОДа триггера 12 разрешает прохождение сигналов с выходов пороговых каскадов 9 и 13 на

1835074 входы каскада 10 задержки и смесителя 11, При отсутствии дефекта под УЗ преобразователем 3 (цикл контроля 1) на входы пороговых каскадов 9 и 13 поступает эхосигнал

29, отраженный от задней грани, величина

КОтОрОГО ПрЕВЫШаЕт Upop 2. На ВЫХОдаХ Обсих пороговых каскадов 9 и 13 формируются импульсы 40 и 41 соответственно, Импульс

41 через смеситель 11 поступает на второй вход триггера 12 и устанавливает его в состояние "0", при этом формирование ЗК1 прекращается.

Одновременно импульс 41 с выхода порогового каскада 13 устанавливает коммутатор 15 в состояние, разрешающее прохождение импульсов с выхода генератора 14 на вычитающий вход реверсивного счетчика 16. Последний к этому моменту установлен в состояние, соответствующее количеству импульсов, принятых от генератора 14 за период времени Ьк1=tu — ño. Импульс 41 подается также на третий (управляющий) вход усилителя 5 и определяет момент начала временной регулировки чувствительности усилителя с характеристикой 42, соответствующей закону изменения амплитуды эхосигнала от дефекта в зависимости от глубины его залегания в интервале времени между первым и вторым донным эхосигналами.

В момент времени, «огдз числе импульсов от генератора 14, поступающих на вычитающий выход счетчика ".6. совпадает с значением коДа Ьк1, на выхоДЕ пеРеполнения О счетчика появляется импульс 43 переполнения, ок устанавливает триггер 12 в состояние, при котором на его выходе формируется строб 443К2. Одновременно импульс 43 устанавливает коммутатор 15 в состояние, разрешающее прохождение импульсов с выхода генератора 14 ка суммирующий вход реверсивного счетчика 16. который начинает считать число импульсов, заполняющих временной интервал после импульса 42.

Строб 44 3К2 разрешает прохождение сигналов с выхода пороговых каскадов 9 и

13. При поступлении на первые входы пороговых каскадов 9 и 13 эхосигкалов 30 (второй донный) на их выходах формируются импульсы 45 и 46.

Последний определяет конец ЗК2, длительность которой

h<2 u (tu 0) 1о

Для исключения формирования последующих зон контроля блоком 18 вырабатывается импульс 47, прекращающий работу генератора 14.

При появлении эхосигнала 31 от дефекта в интервале времени между поверхност5

55 ным и первым донным эхосигналами (цикл контроля 2) с уровнем 0д ф,, лежащим в преДЕЛаХ МЕЖДУ Uoop l И Uoop 2, ТОЛЬКО На ПЕРвом пороговом каскаде 9 выделяется импульс 48 дефекта, Задержанный каскадом 10 импульс 49 дефекта через смеситель

11 сбрасывает триггер 12 и прекращает формирование ЗК1, исключая выделение первого донного эхосигнала и формирование 3К2, что обеспечивает однозначность определения параметров дефекта, При появлении эхосигнала 31 от дефекта в интервале времени между первым и вторым донными эхосигналами, соответствующего расположению дефекта в подповерхностной "мертвой зоне" для интервала времени между поверхностным и первым донным эхосигналами (цикл контроля 3), формируются две зоны контроля.

Причем конец второй эоны контроля определяется задержанным зхосигкалом от дефекта, выделенным также только пороговым каскадом 9.

Эхосигналы с выхода усилителя 5 поступают на каскад 6 задержки, величина ti которой выбирается равной длительности единичного отражения от дефекта и определяет "мертвую зону" дефектоскопэ. На вь ходе каскада 6 формируетi s последовательность эхосигналов 50, содежащая все сигналы и задержанная отн ".. ° тельно последовательности сигналов 3 на время с1, Задержка каскада 10 выбирается равной t2>tp.

Таким образом, вырабатываемые триггеры 12 ЗК1 и ЗК2 при формировании их конца донными сигналами всегда отстроекы от донных сигналов, содержащихся в последовательности эхосигналов 50, подаваемой на вход блока 7 выделения дефекта, что исключает ложную регистрацию донных эхосигналов. В то же время при формировакии конца зоны контроля задержанным на время t2>t> сигналом дефекта сигнал дефекта в последовательности эхосигналов

50 всегда совпадает со стробом зоны контроля и выделяется блоком 7 выделения дефекта, что исключает пропуск дефектов с уровнем эхосигнала, превышающим Uoop 1

Сигналы 51 дефекта с выхода блока 7 поступают на регистратор 8, Для повышения точности определения размеров дефектов, выявляемых s зоке контроля ЗК2 в дефектоскоп введены элементы

19 — 24, оторые работают следующим образом.

Импульс с выхода синхронизатора 1 в каждом цикле контроля производит запись кода с выхода задатчика кода 24 в счетчик

21 и разрешает прохождение кода с выхода

1835074 эадатчика 24 через коммутатор 22 на управляемый электронный аттенюатор 23, который устанавливает соответствующее ослабление входных эхосигналов. усиливаемых усилителем 4, Значение кода Î1, задаваемого задатчиком 24, определяется уменьшением энергии ультразвуковых колебаний эа счет затухания, рассеяния и неполного отражения отдна при прохождении ультразвука через контролируемое изделие максимальной толщины.

Поверхностный эхосигнал 33 устанавливает триггер 19 в состояние, при котором генератор стабильной частоты 20 начинает формировать импульсы 53 с частотой, соответствующей закону изменения донного эхосигнала в зависимости от толщины и акустических свойств материала контролируемого изделия. Импульсы с выхода генератора 20 поступают на вычитающий вход счетчика 21, уменьшая значение его выходного кода.

Первый донный эхосигнал 41 устанавливает триггер 19 в состояние, при котором генерация импульсов 52 генератором 20 прекращается. Так как временной интервал между импульсами 28 и 29 соответствует времени прохождения ультразвуковыми колебаниями двойной толщины иэделия, то код на выходе счетчика 21 уменьшится на величину &z, соответствующую ослаблению донного эхосигнала по сравнению с поверхностным иэ за рассеяния, поглощения и неполного отражения от дна ультразвука в материале контролируемого иэделия данной толщины. Полученное значение кода

6 = О»- 5 с выхода счетчика 21 через коммутатор 22 зхосигналом 41 подается на вход управляемого аттенюатора 23, который поднимает общий коэффициент усиления усилителя 5 на величину В, компенсируя ослабление первого донного эхосигнала эа счет рассеяния, поглощения и неполного отражения от дна ультразвука при прохождении через контролируемое изделие, Предлагаемый дефектоскоп позволяет увеличить точность определения размеров дефектов, выявляемых s плоскопараллельных иэделиях после нескольких внутренних отражений ультразвука, за счет автоматического изменения коэффициента усиления усилителя в зависимости от толщины контролируемого изделия, компенсирующего ослабление nepooro донного эхосигнала эа счет рассеяния, пОглощения и неполного отражения от дна ультразвуковых колебаний.

Формула изобретения ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний, ул ьтразвуковой преобразователь, блок выделения поверхностного сигнала, усилитель, второй вход которого подключен к выходу ультразвукового преобразователя, первый каскад задержки, блок выделения дефекта и регистратор, последовательно соединенные первый пороговый каскад, первый вход которого связан с выходом усилителя. второй каскад задержки, смеситель, первый триггер, блок выделения конца второй зоны контроля, первый генератор стабильной частоты, первый коммутатор и первый реверсивный счетчик, второй вход которого связан с вторым выходом первого коммутатора, первый задатчик кода, подключенный к входу памяти первого реверсивного счетчика, и второй пороговый каскад, первый вход которого подключен к выходу усилителя, а выход- к второму входу смесителя, третьему входу усилителя и второму входу первого коммутатора, выход переполнения первого реверсивного счетчика соединен с третьим входом первого коммутатора и вторым входом первого триггера, связанного с вторым входом первого порогового каскада, выход блока выделения поверхностного сигнала подключен к третьему входу первого генератора стабильной частоты и четвертому входу первого коммутатора, а выход синхронизатора соединен с вторым входом блока выделения конца второй зоны контроля, третьим входом первого генератора стабильной частоты, четвер гым входом первого реверсивного счетчика и вторым входом регистратора, связанного выходом с входом запрета второго порогового каскада,отличающийся тем, чтоонснабжен вторым эадатчиком кода и последовательно соединенными вторым триггером, вторым генератором стабильной частоты, вторым реверсивным счетчиком, вторым коммутатором и аттенюатором, первый вход второго триггера подключен к выходу блока выделения поверхностного сигнала, второй вход— к выходу второго порогового каскада, вторые входы второго реверсивного счетчика и второго коммутатора подключены к выходу синхронизатора, третий вход второго коммутатора подключен к выходу второго порогового каскада, выход второго эадатчика кода подключен к третьему входу второго реверсивного счетчика и четвертому входу второго коммутатора, а выход аттенюатора подключен к четвертому входу усилителя, 1835074

1835074

38 4Ф (И

Фиг. 2

Редактор

Заказ 2713 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

3$

3б

Составитель В. Юллинен

Техред M. Моргентал Корректор М.Андрушенко

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