2224247 - Ультразвуковой дефектоскоп (варианты)

Ультразвуковой дефектоскоп (варианты)

Реферат

Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля материалов путем ультразвукового сканирования. Ультразвуковой дефектоскоп содержит источник напряжения, генератор возбуждающих импульсов, приемоизлучающий ультразвуковой преобразователь, схему управления, приемоусилительный тракт и блок обработки данных, соответствующим образом соединенные между собой. Причем генератор возбуждающих импульсов содержит конденсатор, электронно-управляемый ключ и токопроводящий модуль, а генератор возбуждающих импульсов включает в себя цепь разряда конденсатора, состоящую из токопроводящего модуля. Данное устройство также может быть выполнено еще в трех конструктивных вариантах исполнения. Данное изобретение направлено на повышение эффективности обнаружения дефектов материала диагностируемой конструкции в условиях ограниченного пространства для размещения диагностирующей аппаратуры. 4 с. и 4 з.п.ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля материалов и изделий с помощью ультразвуковых импульсов эхо-методом путем визуализации внутреннего строения исследуемых объектов, обнаружения дефектов материала объектов, в частности коррозионных и трещиноподобных дефектов, а также обнаружения дефектов геометрии (профиля, толщины стенки) контролируемых изделий. Устройство может применяться для дефектоскопии гипсового материала, стенок труб и трубопроводов. Предпочтительно использование заявленных устройств для контроля длинномерных объектов, когда необходимо транспортирование дефектоскопа на большие расстояния, например при обследовании магистральных нефтегазопродуктопроводов.

Из уровня техники известно устройство для ультразвукового контроля материалов (патент РФ RU 2075074 от 10.03.97. МПК G 01 N 29/04), содержащее последовательно соединенные генератор модулирующего напряжения, модулятор радиосигнала, излучающий ультразвуковой преобразователь, а также последовательно соединенные приемный ультразвуковой преобразователь, аналоговый перемножитель, входной усилитель, радиочастотный фильтр и индикатор. Один из выходов генератора модулирующего напряжения подключен через элемент задержки к одному из входов аналогового перемножителя и к одному из входов входного усилителя.

Достоинством устройства является то, что вход усилителя электрически развязан от высоковольтного выхода генератора (несколько сотен вольт) и модулятора. Однако использование пары электроакустических преобразователей для излучения и приема ультразвуковых импульсов приводит к тому, что преобразователи занимают больше места, чем приемоизлучающие преобразователи, и в условиях ограниченности пространства, в котором может размещаться сканирующее устройство, например, при внутритрубном сканировании, использование пар преобразователей дополнительно ограничивает количество преобразователей, которые могут быть размещены.

Известно устройство для ультразвукового контроля материалов (заявка Великобритании GB 2090413 от 07.07.82. МПК G 01 N 29/04; патент США US 4055990 от 01.11.77. МПК G 01 N 29/00; заявка Великобритании GB 2105465 от 23.03.83. МПК G 01 N 29/04), содержащее последовательно соединенные тактовый генератор, генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой приемоизлучающий преобразователь, приемоусилительный модуль, формирователь. При этом выход генератора подключен как к ультразвуковому преобразователю, так и к входу приемоусилительного тракта.

Известно также устройство для ультразвукового неразрушающего контроля труб (патент США US 5062300 от 05.11.91. МПК G 01 N 29/06), содержащее синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, мультиплексор, приемоизлучающие ультразвуковые преобразователи, приемоусилительный тракт. При этом выход генератора подключен к входу приемоусилительного тракта, а также через мультиплексор подключен к ультразвуковым преобразователям. Управляющий выход генератора зондирующих импульсов подключен к управляющему входу мультиплексора. Выходы синхронизатора подключены к управляющим входам мультиплексора и генератора зондирующих импульсов.

Указанные устройства с приемоизлучающими преобразователями имеют преимущество перед устройством с парами излучающих и принимающих ультразвуковых преобразователей, поскольку позволяют разместить большее число преобразователей в заданном объеме. Однако важным недостатком таких устройств является то, что вход усилителя гальванически связан с высоковольтным выходом генератора зондирующих импульсов, что требует предъявления жестких требований к усилителю по широкому рабочему диапазону по напряжению, поскольку отраженные ультразвуковые сигналы, принятые ультразвуковыми преобразователями, формируют на входе усилителя электрические сигналы напряжением менее 1В, а на выходе генератора возбуждающий импульс характеризуется напряжением несколько сотен вольт.

Известен ультразвуковой многоканальный дефектоскоп (а.с. СССР SU 1370551 от 30.01.88, МПК: G 01 N 29/04), содержащий распределитель импульсов, подключенные к выходам последнего управляющими входами N транзисторных ключей, число которых равно числу каналов контроля, N электроакустических преобразователей и N импульсных трансформаторов. Распределитель импульсов выполнен из последовательно соединенных тактового генератора, выход которого предназначен для подключения к входу внешней синхронизации дефектоскопа, двоичного счетчика, емкость которого устанавливается равной числу каналов контроля, и дешифратора, выходы которого служат выходами распределителя импульсов. В каждом канале транзисторный ключ соединен параллельно с первичной обмоткой импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединена последовательно с электроакустическим преобразователем. Свободные выводы вторичных обмоток импульсных трансформаторов каждого канала объединены и предназначены для подключения к генераторно-приемному тракту дефектоскопа. При этом возбуждение электроакустических преобразователей осуществляется путем периодического изменения сопротивления первичной обмотки трансформатора.

Существенным недостатком такого устройства является то, что к вторичной обмотке трансформатора и соответственно к электроакустическому преобразователю постоянно подключено высокое напряжение (несколько сотен вольт), и тот же вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к приемному тракту, что также ограничивает диапазон усилителей, которые могут быть использованы в приемоусилительном тракте из-за требования широкого рабочего диапазона по напряжению для усилителя.

Известно ультразвуковое устройство для определения дефектов и толщины стенки магистральных газопроводов (патент США US 5587534 от 24.12.96. МПК G 01 N 29/10, аналог: WO 96/13720), содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов (до 400 В), магнитный диплексер и пьезокерамический ультразвуковой приемопередающий преобразователь, а также усилитель (с динамическим диапазоном до 64 дБ), подключенный к обмотке магнитного диплексора.

Достоинством указанных устройств является использование приемоизлучающих преобразователей и отсутствие гальванической связи входа усилителя с высоковольтным выходом генератора зондирующих импульсов благодаря магнитному диплексору, обеспечивающему связь входа усилителя с выводом ультразвукового преобразователя и ограничивающему связь выхода генератора с входом усилителя благодаря магнитному насыщению сердечника электромагнитного преобразователя, входящего в состав диплексора. Однако наличие ограниченной магнитной связи через диплексор входа усилителя с выходом генератора также ограничивает диапазон усилителей, которые могут быть использованы в устройстве.

Известно ультразвуковое устройство для автоматического контроля качества металла трубопроводов (патент РФ RU 2042946 от 27.08.95. МПК G 01 N 29/04), содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор возбуждающих импульсов, коммутатор, пьезоэлектрические приемоизлучающие преобразователи, многоканальный приемоусилительный блок, блок первичной обработки информации, блоки определения местонахождения контроля, накопления информации и энергообеспечения. При этом пьезоэлектрические преобразователи подключены параллельно между собой через коммутатор к генератору возбуждающих импульсов и каждый из пьезоэлектрических преобразователей подключен к соответствующему каналу приемно-усилительного блока.

Известно также устройство для ультразвукового контроля трубопроводов (патент РФ RU 2018817 от 30.08.94. МПК G 01 N 29/10), содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор возбуждающих импульсов, коммутатор, пьезоэлектрические приемоизлучающие преобразователи, многоканальные приемоусилительные тракты с регуляторами усиления и блоками автоматической регулировки. При этом каждый канал содержит блок из нескольких пьезоэлектрических преобразователей, входы которых подключены к соответствующим выходам коммутатора, и усилитель с регулятором усиления, включенный между выходами пьезоэлектрических преобразователей и входом блока обработки информации.

Достоинством указанных устройств является использование приемоизлучающих преобразователей. Однако гальваническая связь низковольтных входов усилителей с высоковольтными выходами генератора возбуждающих импульсов при замыкании коммутаторов негативно сказывается на характеристиках усилителя.

Общим прототипом заявленных вариантов устройств является известный эхо-импульсный ультразвуковой дефектоскоп (Й. Крауткремер, Г.Крауткремер. Ультразвуковой контроль материалов. Справочник, М. , 1991г., с.205-210), содержащий последовательно соединенные источник напряжения (высокого - сотни вольт), генератор возбуждающих импульсов, приемоизлучающий ультразвуковой преобразователь, а также схему управления и последовательно соединенные приемоусилительный тракт и блок обработки измеренных данных, при этом генератор возбуждающих импульсов содержит конденсатор, электронно-управляемый ключ (в виде биполярного транзистора), имеющий два токопроводящих вывода (эмиттер и коллектор) и управляющий вход (базу) и способный проводить электрический ток от одного токопроводящего вывода к другому токопроводящему выводу (от коллектора к эмиттеру), управляющий вход ключа (база) подключен к одному из выходов схемы управления, генератор содержит также токопроводящий модуль (резистор), первый токопроводящий вывод ключа подключен к первому выводу конденсатора и через указанный токопроводящий модуль подключен к выходу источника напряжения, второй вывод конденсатора подключен к первому выводу ультразвукового преобразователя, второй токопроводящий вывод ключа подключен к второму выводу ультразвукового преобразователя, устройство включает в себя также второй токопроводящий модуль (резистор), подключенный параллельно ультразвуковому преобразователю.

Основным недостатком устройства по прототипу также является то, что высоковольтный выход генератора возбуждающих импульсов подключен как к одному из выводов ультразвукового преобразователя, так и к входу приемоусилительного тракта, что препятствует получению высокого соотношения сигнал/шум для надежной идентификации электрических импульсов, соответствующих принятым ультразвуковым импульсам.

Заявленный ультразвуковой дефектоскоп по первому варианту, как и дефектоскоп по прототипу, содержит последовательно соединенные источник напряжения (высокого- сотни вольт), генератор возбуждающих импульсов, приемоизлучающий ультразвуковой преобразователь, а также схему управления и последовательно соединенные приемоусилительный тракт и блок обработки измеренных данных, при этом генератор возбуждающих импульсов содержит конденсатор, электронно-управляемый ключ, имеющий два токопроводящих вывода и управляющий вход и способный проводить электрический ток от одного токопроводящего вывода к другому токопроводящему выводу, генератор включает в себя также токопроводящий модуль (элемент, способный проводить переменный электрический ток), управляющий вход ключа подключен к одному из выходов схемы управления, первый токопроводящий вывод ключа подключен к первому выводу конденсатора и через указанный токопроводящий модуль (способный проводить переменный электрический ток) подключен к выходу источника напряжения, второй вывод конденсатора подключен к первому выводу ультразвукового преобразователя, дефектоскоп включает в себя также второй токопроводящий модуль (способный проводить переменный электрический ток), подключенный параллельно ультразвуковому преобразователю.

В отличие от прототипа в заявленном дефектоскопе по первому варианту генератор возбуждающих импульсов включает в себя также цепь разряда конденсатора, состоящую из токопроводящего модуля (способного проводить переменный электрический ток), второй токопроводящий вывод ключа подключен к второму выводу ультразвукового преобразователя через указанную цепь разряда конденсатора, вход приемоусилительного тракта подключен к указанному второму выводу ключа.

Основной технический результат, получаемый в результате реализации заявленного изобретения, общий для обоих вариантов заявленного изобретения - повышение эффективности обнаружения дефектов материала и/или дефектов геометрии сканируемых объектов благодаря повышению эффективности идентификации электрических сигналов, соответствующих принятым отраженным ультразвуковым импульсам при ограниченном пространстве для размещения аппаратуры, большой плотности размещения ультразвуковых преобразователей и ограниченном ресурсе энергопотребления.

Механизм достижения указанного технического результата состоит в том, что заявленное подключение входа приемоусилительного тракта позволяет многократно снизить влияние возбуждающего импульса высокого напряжения (несколько сотен вольт) от генератора возбуждающих импульсов на уровень напряжения на входе приемоусилительного тракта, что позволяет снизить требования по диапазону входного напряжения, предъявляемые к входному усилителю, и тем самым повысить соотношение сигнал/шум при усилении низковольтных сигналов с ультразвукового преобразователя, соответствующих принятым ультразвуковым импульсам.

В развитие первого варианта заявленного изобретения дефектоскоп включает в себя также второй электронно- управляемый ключ, вход питания генератора подключен к выходу источника напряжения (высокого - сотни вольт) через указанный второй ключ (один из токопроводящих выводов ключа подключен к выходу источника напряжения, второй токопроводящий вывод ключа подключен к первому выводу конденсатора), управляющий вход второго ключа подключен к одному из выходов указанной схемы управления. Цепь разряда конденсатора состоит из резистивного и/или индуктивного и/или полупроводникового токопроводящего модуля.

Заявленный ультразвуковой дефектоскоп по второму варианту содержит последовательно соединенные источник напряжения (высокого - сотни вольт), множество генераторов возбуждающих импульсов с подключенными к ним приемоизлучающими ультразвуковыми преобразователями, а также схему управления и последовательно соединенные приемоусилительный тракт и блок обработки измеренных данных, при этом каждый из указанного множества генераторов возбуждающих импульсов содержит конденсатор, электронно-управляемый ключ, имеющий два токопроводящих вывода и управляющий вход и способный проводить электрический ток от одного токопроводящего вывода к другому токопроводящему выводу, генератор включает в себя также токопроводящий модуль (способный проводить переменный электрический ток), управляющий вход ключа подключен к одному из выходов схемы управления, первый токопроводящий вывод ключа подключен к первому выводу конденсатора и через указанный токопроводящий модуль (способный проводить переменный электрический ток) подключен к выходу источника напряжения, второй вывод конденсатора подключен к первому выводу ультразвукового преобразователя, дефектоскоп включает в себя также второй токопроводящий модуль (способный проводить переменный электрический ток), подключенный параллельно ультразвуковому преобразователю.

В отличие от прототипа в заявленном дефектоскопе по второму варианту каждый генератор возбуждающих импульсов включает в себя также цепь разряда конденсатора, состоящую из токопроводящего модуля (способного проводить переменный электрический ток), второй токопроводящий вывод ключа подключен к второму выводу ультразвукового преобразователя через указанную цепь разряда конденсатора, каждый из указанного множества генераторов подключен к одному приемоусилительному тракту (к одному входу приемоусилительного тракта), при этом вход приемоусилительного тракта подключен к указанному второму выводу ключа.

Основной технический результат, получаемый в результате реализации заявленного изобретения, общий для всех вариантов заявленного изобретения - повышение эффективности обнаружения дефектов материала и/или дефектов геометрии сканируемых объектов благодаря повышению эффективности идентификации электрических сигналов, соответствующих принятым отраженным ультразвуковым импульсам при ограниченном пространстве для размещения аппаратуры, большой плотности размещения ультразвуковых преобразователей и ограниченном ресурсе энергопотребления.

В развитие второго варианта заявленного изобретения точки подключения указанных генераторов к входу приемоусилительного тракта объединены между собой. Приемоусилительный тракт включает в себя множество усилителей с регулируемым выходом и общий усилитель, сигнальные входы усилителей с регулируемым выходом представляют собой входы приемоусилительного тракта, к сигнальному входу каждого усилителя с регулируемым выходом подключены несколько указанных ранее генераторов возбуждающих импульсов, выходы усилителей с регулируемым выходом объединены между собой и подключены к сигнальному входу общего усилителя, управляющие входы усилителей с регулируемым выходом подключены к выходам указанной ранее схемы управления, общий усилитель выполнен с электронно- регулируемым коэффициентом усиления и имеет управляющий вход, который подключен к одному из выходов указанной схемы управления.

Реализация заявленного устройства в многоканальном исполнении позволяет напрямую подключать группу ультразвуковых преобразователей и связанных с ними генераторов возбуждающих импульсов к входу усилителя без каких-либо разделительных устройств, поскольку подключение входа усилителя к генератору, как указано для заявленного устройства, позволяет пренебречь взаимным влиянием генераторов, поскольку в этой схеме оно не влияет на работоспособность каждого генератора. Кроме того, это позволяет минимизировать количество электронных компонент и соответственно минимизировать энергопотребление и габаритные размеры дефектоскопа в условиях ограниченности ресурса электропитания и объема для размещения оборудования, что особенно критично при внутритрубном обследовании магистральных трубопроводов.

В дальнейшее развитие второго варианта заявленного изобретения дефектоскоп включает в себя также дополнительные электронно-управляемые ключи, вход питания каждого генератора подключен к выходу источника напряжения (высокого - сотни вольт) через соответствующий дополнительный ключ (один из токопроводящих выводов ключа подключен к выходу источника напряжения, второй токопроводящий вывод ключа подключен к первому выводу конденсатора), управляющий вход дополнительного ключа подключен к одному из выходов указанной схемы управления. Цепь разряда конденсатора состоит из резистивного и/или индуктивного и/или полупроводникового токопроводящего модуля.

В предпочтительном исполнении как первого, так и второго вариантов заявленного устройства активное сопротивление между выходом источника напряжения и первым выводом конденсатора (активное сопротивление токопроводящего модуля/токопроводящих модулей, подключенных между выходом источника напряжения и первым выводом конденсатора), составляет от 10 до 300 кОм. Активное сопротивление токопроводящего модуля, подключенного параллельно ультразвуковому преобразователю, составляет от 10 до 300 Ом. Активное сопротивление между первым выводом конденсатора и вторым выводом ультразвукового преобразователя (активное сопротивление токопроводящего модуля/токопроводящих модулей, подключенных между первым выводом конденсатора и вторым выводом ультразвукового преобразователя) составляет не более удвоенного активного сопротивления токопроводящего модуля, подключенного параллельно ультразвуковому преобразователю.

Значения активных сопротивлений на указанных участках могут быть и больше указанных, однако в этом случае использование схемы с большими значениями сопротивлений сопряжено с большими временами заряда-разряда конденсаторов, что ограничивает частоту генерирования (следования) ультразвуковых импульсов. С другой стороны, значения активного сопротивления между выходом источника высокого напряжения и входом питания генератора возбуждающих импульсов могут быть меньше, чем указано выше, однако при этом следует учитывать, что активное сопротивление в заданном диапазоне позволяет обеспечивать функции защиты от поражения электрическим током оператора дефектоскопа в результате повреждения кабеля, к которому подключен ультразвуковой преобразователь, а также функции взрывобезопасности в случае повреждения указанного кабеля во взрывоопасной зоне. Поэтому указанные значения для активных сопротивлений являются наиболее оптимальными и предпочтительными.

Заявленный ультразвуковой дефектоскоп по третьему варианту, как и дефектоскоп по прототипу, содержит последовательно соединенные источник напряжения (высокого - сотни вольт), генератор возбуждающих импульсов, приемоизлучающий ультразвуковой преобразователь, а также схему управления и последовательно соединенные приемоусилительный тракт и блок обработки измеренных данных, при этом генератор возбуждающих импульсов содержит конденсатор, электронно-управляемый ключ, имеющий два токопроводящих вывода и управляющий вход и способный проводить электрический ток от одного токопроводящего вывода к другому токопроводящему выводу, управляющий вход ключа подключен к одному из выходов схемы управления, один из токопроводящих выводов ключа подключен к первому выводу конденсатора, второй вывод конденсатора подключен к первому выводу ультразвукового преобразователя, дефектоскоп включает в себя также токопроводящий модуль (способный проводить переменный электрический ток), подключенный параллельно ультразвуковому преобразователю.

Заявленный дефектоскоп по третьему варианту отличается от дефектоскопа по прототипу тем, что второй токопроводящий вывод ключа подключен к выходу источника напряжения, генератор возбуждающих импульсов включает в себя также цепь разряда конденсатора, состоящую, по меньшей мере, из двух последовательно соединенных токопроводящих модулей (способных проводить переменный электрический ток), указанный первый токопроводящий вывод ключа подключен к второму выводу ультразвукового преобразователя через указанную цепь разряда конденсатора, вход приемоусилительного тракта подключен к точке соединения между собой указанных токопроводящих модулей цепи разряда конденсатора.

Механизм достижения указанного технического результата состоит в том, что заявленное подключение входа приемоусилительного тракта позволяет многократно снизить влияние возбуждающего импульса высокого напряжения от генератора возбуждающих импульсов на уровень напряжения на входе приемоусилительного тракта, что позволяет снизить требования по диапазону входного напряжения, предъявляемые к входному усилителю, и тем самым повысить соотношение сигнал/шум при усилении низковольтных сигналов с ультразвукового преобразователя, соответствующих принятым ультразвуковым импульсам.

В развитие третьего варианта заявленного устройства цепь разряда конденсатора включает в себя электронно-управляемый ключ, первый токопроводящий вывод указанного ключа подключен к первому выводу конденсатора, управляющий вход указанного ключа подключен к одному из выходов схемы управления, второй токопроводящий вывод указанного ключа подключен к входу приемоусилительного тракта и, по меньшей мере, через один из указанных ранее токопроводящих модулей, составляющих цепь разряда конденсатора, подключен ко второму выводу ультразвукового преобразователя. Цепь разряда конденсатора состоит из резистивных и/или индуктивных и/или полупроводниковых токопроводящих модулей.

Заявленный ультразвуковой дефектоскоп по четвертому варианту содержит последовательно соединенные источник напряжения (высокого - сотни вольт), множество генераторов возбуждающих импульсов с подключенными к ним приемоизлучающими ультразвуковыми преобразователями, а также схему управления и последовательно соединенные приемоусилительный тракт и блок обработки измеренных данных, при этом каждый из указанного множества генераторов возбуждающих импульсов содержит конденсатор, электронно- управляемый ключ, имеющий два токопроводящих вывода и управляющий вход и способный проводить электрический ток от одного токопроводящего вывода к другому токопроводящему выводу, управляющий вход ключа подключен к одному из выходов схемы управления, один из токопроводящих выводов ключа подключен к первому выводу конденсатора, второй вывод конденсатора подключен к первому выводу ультразвукового преобразователя, дефектоскоп включает в себя также токопроводящий модуль (способный проводить переменный электрический ток), подключенный параллельно ультразвуковому преобразователю.

Заявленный дефектоскоп по четвертому варианту отличается от дефектоскопа по прототипу тем, что второй токопроводящий вывод ключа подключен к выходу источника напряжения, генератор возбуждающих импульсов включает в себя также цепь разряда конденсатора, состоящую, по меньшей мере из двух последовательно соединенных токопроводящих модулей (способных проводить переменный электрический ток), указанный первый токопроводящий вывод ключа подключен к второму выводу ультразвукового преобразователя через указанную цепь разряда конденсатора, каждый из указанного множества генераторов подключен к одному приемоусилительному тракту (к одному входу приемоусилительного тракта), при этом вход приемоусилительного тракта подключен к точке соединения между собой указанных токопроводящих модулей цепи разряда конденсатора.

Механизм достижения указанного технического результата состоит в том, что заявленное подключение входа приемоусилительного тракта позволяет многократно снизить влияние возбуждающего импульса высокого напряжения от генератора возбуждающих импульсов на уровень напряжения на входе приемоусилительного тракта, что позволяет снизить требования по диапазону входного напряжения, предъявляемые к входному усилителю, и тем самым повысить соотношение сигнал/шум при усилении низковольтных сигналов с ультразвукового преобразователя, соответствующих принятым ультразвуковым импульсам.

В развитие четвертого варианта заявленного устройства цепь разряда конденсатора включает в себя электронно-управляемый ключ, первый токопроводящий вывод указанного ключа подключен к первому выводу конденсатора, управляющий вход указанного ключа подключен к одному из выходов схемы управления, второй токопроводящий вывод указанного ключа подключен к входу приемоусилительного тракта и, по меньшей мере, через один из указанных ранее токопроводящих модулей, составляющих цепь разряда конденсатора, подключен ко второму выводу ультразвукового преобразователя. Цепь разряда конденсатора состоит из резистивных и/или индуктивных и/или полупроводниковых токопроводящих модулей.

В дальнейшее развитие четвертого варианта точки подключения генераторов к входу приемоусилительного тракта объединены между собой. Приемоусилительный тракт включает в себя множество усилителей с регулируемым выходом и общий усилитель, сигнальные входы усилителей с регулируемым выходом представляют собой входы приемоусилительного тракта, к сигнальному входу каждого усилителя с регулируемым выходом подключены несколько указанных ранее генераторов возбуждающих импульсов, выходы усилителей с регулируемым выходом объединены между собой и подключены к сигнальному входу общего усилителя, управляющие входы усилителей с регулируемым выходом подключены к выходам указанной ранее схемы управления, общий усилитель выполнен с электронно- регулируемым коэффициентом усиления и имеет управляющий вход, который подключен к одному из выходов указанной схемы управления.

В предпочтительном исполнении как третьего, так и четвертого вариантов заявленного устройства активное сопротивление токопроводящего модуля, подключенного параллельно ультразвуковому преобразователю, составляет от 10 до 300 Ом. Активное сопротивление между выходом источника напряжения и первым выводом конденсатора (активное сопротивление токопроводящего модуля/токопроводящих модулей, подключенных между выходом источника напряжения и первым выводом конденсатора), составляет не более удвоенного активного сопротивления токопроводящего модуля, подключенного параллельно ультразвуковому преобразователю. Активное сопротивление между первым выводом конденсатора и вторым выводом ультразвукового преобразователя (активное сопротивление токопроводящего модуля/токопроводящих модулей, подключенных между первым выводом конденсатора и вторым выводом ультразвукового преобразователя) составляет не более удвоенного активного сопротивления токопроводящего модуля, подключенного параллельно ультразвуковому преобразователю.

Значения активных сопротивлений на указанных участках могут быть и больше указанных, однако в этом случае эффективность генератора снижается из-за уменьшения крутизны фронтов генерируемых импульсов по мере увеличения сопротивлений, а кроме того, использование схемы с большими значениями сопротивлений сопряжено большими временами заряда-разряда конденсаторов, что ограничивает частоту генерирования (следования) ультразвуковых импульсов. Поэтому указанные значения для активных сопротивлений являются наиболее оптимальными и предпочтительными.

Заявленный эхо-импульсный дефектоскоп (по всем четырем вариантам) представляет собой устройство для неразрушающего ультразвукового контроля материалов и изделий (ультразвукового сканирования материалов и изделий и обработки данных измерений, последующей идентификации данных) для обнаружения дефектов структуры материала, определения геометрии изделий (геометрических параметров изделий: профиля трубы, толщины стенки и других), в том числе определения дефектов геометрии изделий. В предпочтительном исполнении обоих вариантов заявленного устройства: управляющий вход указанного усилителя подключен к управляющему входу генератора, усилители выполнены с электронно-управляемым порогом, сигнальные входы усилителя с регулируемым выходом являются сигнальными входами приемно-усилительного тракта, электронно-управляемый ключ выполнен на одном или нескольких p-n-p, n-p-n или полевых транзисторах или иных полупроводниковых элементах с p-n- переходами, подключенный к ультразвуковому преобразователю вывод указанного ранее конденсатора подключен к преобразователю через токопроводящие модули. Подключенные к усилителю выходы генераторов (первые выводы конденсаторов) подключены к вторым выводам ультразвуковых преобразователей через токопроводящие модули в виде нескольких резисторов, индуктивных элементов, транзисторов, диодов и/или других полупроводниковых элементов, в том числе с p-n-переходами, например, включенными параллельно между собой с противоположным направлением электропроводимости, второй сигнальный вход ("земляной") каждого усилителя с регулируемым выходом подключен к вторым выводам каждого ультразвукового преобразователя. Блок обработки измеренных данных представляет собой блок оцифровки измеренных данных, сжатия цифровых данных, записи данных в накопитель цифровых данных или дистанционной передачи данных. В процессе обработки измеренных данных оцифрованные параметры принятых импульсов (соответствующих зондирующим импульсам для каждого ультразвукового преобразователя) объединяют в кадры данных, указанные параметры включают в себя оцифрованные амплитудные значения импульсов и времени, прошедшего после запуска соответствующего зондирующего импульса, для каждого амплитудного значения.

На фиг. 1 изображен ультразвуковой дефектоскоп в исполнении, предназначенном для внутритрубного контроля трубопроводов; на фиг.2, 3 изображена схема генератора возбуждающих электрических импульсов; на фиг.4 изображена схема подключения нескольких генераторов возбуждающих электрических импульсов к приемоусилительному тракту; на фиг. 5 изображена схема подключения электронных модулей и элементов многоканального ультразвукового дефектоскопа; на фиг.6 изображена схема, иллюстрирующая ход зондирующих ультразвуковых импульсов, испускаемых по нормали к внутренней стенке трубопровода; на фиг.7 изображена схема, иллюстрирующая ход зондирующих ультразвуковых импульсов, испускае

Ультразвуковой дефектоскоп (варианты)

Патент 2224247