Устройство для измерения чувствительности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов

Устройство для измерения чувствительности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Авторы изобретения

В. А. Дузенко и В. И. Панин (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

И ДЕФЕКТОСКОПОВ

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии для определения чувствительности преобразователей и дефектоскопов.

Известно устройство для измерения чувствительности ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей, содержащее генератор зондирующих импульсов, электрически связанный с испытуемым преобразователем, набор акустических

10 раэнотолщинных нагрузок для ввода акустических импульсов и получения эхо" сигналов, принимаемых преобразовате-. лем, усилитель эхо-сигналов и измеритель амплитуды (1) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения чувствительнос. — . ти ультразвуковых преобразователей.и

20 дефектоскопов, содержащее соединенные последовательно генератор зондирующих импульсов и основной преобразователь, связанный с последним канал обработки эхо-сигналов, включающий в себя основной усилитель и регистратор, и образец акустической нагрузки 1 »I . Устройство содержит набор образцсв акустических нагрузок с отражателями, иммитирующими дефекты.

Недостатками этих устройств являются низкая точность измерений, обусловленная вариациями акустического контакта при перестановке преобразователя на различные акустические нагрузки, отсутствием контроля акустического контакта между преобразователем и образцом, дискретностью воспроизведения параметров по времени прохождения ультразвукового сигнала и соответственно — дискретностью измерений по амплитуде, и.т. п., и низкая производительность, обусловленная большим числом перестановочных операций и фиксацией каждого преобразователя на большом количестве дискретных мер, большими габаритами и весом наборов,879453 мер или комплектов, сложностью автоматизации,процесса измерений.

Целью изобретения является повьппение точности и производительности измерения. 5

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком управления, клиновидным вкладьппем с механизмом его перемещения, установленным на образце акустической нагрузки, !0 размещенным на вкладыше дополнительным преобразовател м, образец акустической нагрузки выполнен в виде клина, канал обработки эхо-сигналов снабжен подключенным к выходу основного усилителя и соединенными последовательно временным селектором, детектором и перемножителем, выход которого связан с одним ив входов регистратора, последовательно включенными дополнительными усилителем 2О и детектором, включенными между дополнительным преббразователем и вторым входом перемножителя, блок управления связан с механизмом перемещения клиновидного вкладыша и включен между вторым входом временного селектора и вторым входом регистратора.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2-4 — соответственно щ вид сбоку, вид сверху и вид спереди образца акустической нагрузки с клиновидным вкладышем.

Устройство содержит генератор зондирующих импульсов, основной преобра35 зователь 2,, узел 3 его крепления, образец 4 акустической нагрузки с отражающей гранью 5, клиновидный вкладыш 6, установленный с возможностью

40 линейного перемещения на образце 4 акустической нагрузки по грани 7 по направляющим 8, на котором установлен, основной преобразователь 2, механизм

9 перемещения вкладыша 6, блок 10 управления координаты перемещения основ- 4 ного преобразователя 2, регистратор

11 (например, двухкоординатный самописец), один вход которого соединен с блоком 10 управления, а другой — с основным преобразователем 2 через основной усилитель 12, временной селектор 13, управляемый сигналом с блока

10 управления, детектор 14 и перемножитель 15, а также дополнительный преобразователь 16, соединенный через до-55 полнительный усилитель 17, детектор.

18. Клиновидный вкладыш 6 имеет грань

19, на которой размещены основной и

4 дбполнительный преобразователи 2 и 16, а также грани 20 и 21.

Устройство работает следующим образом, Возбуждаемый генератором 1 зондирующих импульсов основной преобразователь 2, установленный на грани 19 клиновидного вкладыша 6, излучает акустические сигналы, часть которых проходит в аттестованный по скорости и затуханию образец 4 акустической нагрузки, а .часть отражается от грани 21 вкладыша 6. Частично отраженные от грани 21 акустические сигналы попадают на грани 19 и 20, причем на грани 19 в зоне максимальной амплитуды установлен дополнительный преобразователь 16, вокруг которого часть грани 19, а также грань 20 выполнены в виде конусообразных углублений для устранения влияния амплитуды переотраженных паразитных сигналов на результат измерения. Полезные акустические

I импульсы проходят через образец 4 акустической нагрузки и поступают на отражающую акустические сигналы грань

5. Эхо-импульсы, отраженные от грани

5, возвращаются обратно на основной преобразователь 2, который для устойчивой работы жестко зафиксирован в узле 3 крепления, имеет нормированный прижим, и рабочая поверхность основного преобразователя притерта к грани 19 вкладыша 6. При измерениях относительных характеристик, как функций расстояния, переходный слой между основным преобразователем 2 и гранью

19 в процессе измерений остается одним и тем же и погрешности не вносит.

Акустический эхо-сигнал преобразуется преобразователем 2 в электрический сигнал, затем усиливается основным усилителем 12, проходит без искажений через временной селектор 13, который не пропускает паразитные сигналы, детектируется детектором 14 и через перемножитель 15 попадает на вход, например, у регистратора 11.

Образец 4 и клиновидный вкладьпп 6 выполнены в виде клиньев с одинаковыми углами * фиг. 2), величина которых выбирается иэ условия достижения заданной точности расстояния по переменной базе, требуемого диапазона расстояний, минимального влияния переотражений во вкладыше 6 на результат измерений, незначительного веса и га— баритон акустической нагрузки. Обра87945 зец 4 и вкладыш 6 располагаются так, чтобы в процессе измерений рабочая поверхность преобразователя 2 быпа всегда параллельна отражающей грани

5. При включении механизма 9 вкладьпп

6 с зафиксированным на нем основным преобразователем 2 линейно перемещается по направляющим 8, а грань 21 дополнительного вкладыша скользит по грани 7 образца 4, эхо-сигнал от гра- 1О ни 5, снимаемый с основного преобразователя 2, управляет перемещением пера регистратора 11 по оси, например, у прямо пропорционально своей амплитуде. Электрический сигнал с блока 10 ts управления плавно перемещает перо регистратора 11 по осн, например, х, и временное "окно" селектора 13 пропускает только информативный сигнал, причем амплитуда сигнала с блока 10 прямо пропорциональна плавному изменению расстояния r между излучающей поверхностью преобразователя 2 и отражающей гранью 5, так как линейное перемещение 2, по направляющим 8 про- 23 порционально расстоянию и сдвинуто .на постоянную величину (фиг. 2) r — 4

2, 5) À<

30 где d — расстояние по оси излученного ультразвукового пучка в материале вкладъппа.

Плавное изменение расстояния r позволяет измерять чувствительность не 33 дискретно на разных базах, а как непрерывную функцию от расстояния r, а так-. же определить вариационную погрешность измерений. Дпя удобства шкалу расстояний можно расположить по оси 2 на об- 40 разце 4 и тогда

3 6 зователем 2, прн наклонном падении на границе раздела двух сред, образованной гранью 21 вкладьппа 6 и гранью

7 образца 4, распадается на энергию отраженной волны и энергию прошедшей волны. Если при включенном механизме

9 ..существует стабильный акустический контакт между вкладышем 6 и образцом 4,то при постоянной амплитуде падающей волны амплитуды прошедшей и отраженной волн остаются неизменными и происходит нормальная запись уровня амплитуды эхосигнала на регистраторе 11. При ухудшении акустического контакта амплитуда прошедшей волны уменьшится и пропордионально уменьшится уровень амплитуды зхо-сигнала на одном из входов перемножителя 15. Одйако амплитуда отраженной волны от грани 21 увеличится, что вызовет пропорциональное увеличение уровня сигнала на другом входе перемножителя 15, получившегося в результате преобразования вспомогательным контрольным преобразователем 16 в электрический сигнал амплитуды отраженной акустической волны от грани 21, усилением электрических импульсов усилителем 17 и детектированием детектором 18. Перемножитель 15 настроен таким образом, что на его выходе соблюдается неизменный вид уровня амплитуды эхо-сигнала от грани 5 не только при стабильном акустическом контакте, 1 но и при его изменении в допустимых пределах, Этим достигается контроль акустического контакта и дальнейшее исключение его влияния на измерение чувствительности, что позволяет произвести контроль амплитуды прошедшей в образец 4 волны и увеличить точность измерений чувствительности преобразователей в целом. (2) (r-a) c tg

Энергия падающей ультразвуковой волны, излученная испытуемым преобраДля определения чувствительности 45 ультразвуковых дефектоскопов на отражающей грани 5 выполняют искусственный отражатель в виде продольной канавки, например, прямоугольного про- филя (фиг. 4), вместо генератора 1 и so усилителя 12 подключают электронную часть дефектоскопа, а .селектор 13, детектор 14, перемножитель 15 и регистратор 11 настраиваются на запись уровня эхо-сигнала от искусственного от ражателя.

Использование в предлагаемом устройстве образца акустической нагрузки в виде клина и дополнительного вкладыша при измерениях чувствительности преобразователей позволит исключить применение большого набора образцов или специальных комплектов мер, упростить процесс измерений, выполнить образец с постоянными акустическими параметрами, уменьшить количество операций при измерениях, уменьшить вес и габариты акустической нагрузки. Применение образца в виде клина и контрольного преобразователя позволяет также произвести автоматизацию записи чувствительности, а сле87945 довательно, увеличить производительность измерений .

Таким образом, данное изобретение существенно повышает точность и производительность измерений, Формула изобретения

Устройство для измерения чувстви- tp тельности ультразвуковых преобразователей и дефектоскопов, содержащее соединенные последовательно генератор зондирующих импульсов и основной преобразователь, связанный с последним канал обработки эхо-сигналов, включающий в себя основной усилитель и регистратор, и образец акустической нагрузки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и про- 0 изводительности измерений, оно снабжено блоком управления, клиновидным вкладышем с механизмом его перемещения, установленным на образце акустической нагрузки, размещенным на вкладыше дополнительным преобразователем, образ 8, Мец акустической нагрузки выполнен в виде клина, канал обработки эхо-сигналов снабжен подключенными к выходу основного усилителя и соединенными последовательно временным селектором, детектором и перемножителем, выход которого связан с одним из входов регистратора, последовательно включенными дополнительными усилителем и детектором, включенными между дополнительным преобразователем и вторым входом перемножителя, блок управления связан с механизмом перемещения I клиновидного вкладыша и включен между вторым входом временного селектора и вторым входом регистратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ГОСТ 23702-79, Контроль неразрушающий.Преобразователи ультразвуковые. Основные параметры и методы их измерений.

2. ГОСТ 236б7 — 79, "Контроль неразрушающий. Дефектоскопы ультразвуковые.

Методы измерения основных параметров" (прототип).

879453

Заказ 9709/13

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Т. Головкина

Редактор И. Гохфельд Техред P.Îëèÿí Корректор Г. Назарова