Устройство для измерения скорости ультразвука

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее .последовательно соединенные синхронизатор , генератор зондирующих импульсов и излучающий пьезопреобразователь , первый и второй приемные пьезопреобразователи, первый и вто|ю Гусилители , соединенные каждый своим первым входом с соответствующим приемным пьезопреобразователем, первый и второй формирователи импуль-, сов, соединенный с ними формирователь временных интервёшов, соединенный с ним первым входом блок статистической обработки, соединенный с его первым выходом своим первым входом . блок автоматики, соединенный вторым входом с синхронизатором, генератор счетных импульсов, счетчик импульсов, соединенный первый входом с первым выходом блока автсж атики, и соединенный со счетчиком импуль- ., сов первым входом индикатор, своим вторым входом соединённый с первым выходом блока атоматики, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности процесса измерений оно снабжено первым коммутатором, соединенным первым и вторым входами с выходами соответственно первого и второго усилителей, I соединенных своими вторыми входами с соответственно первым ивторым входами этого коммутатора, соединенного третьим входом с-синхронизатором , третьим выходом - с первым входом первого формирователя цмпульсов, а чёТёертым выходом с первым входом второго формирователя импульсов,а формирователи импульсов соединены вторыми входами с синхронизатором, вторым коммутатором , соединенным первым входом с первым выходом блока автоматики , а вторыми входом и выходом соответственно со вторыми выходом И входом блока статистической обраО ) ботки,первым задатчиком масштаба, соединенным входом с выходом генератора счётных импульсов, вторым задатчиком масштаба/ соединенным входом с первым выходом второго коммутатора, згщатчиком крда базы, соединенным пэрэым входом с.вторым выходом блока автоматики, вторым 4 входом - с первым выходом этого блока, а третьим и четвертым входал О ми - соостветственно с выходами ни первого и второго задатчиков масштаба , блФком деления, соединенным О первым входом с третьим выходом блока Ф статистической обработки,а вторым входом - с первым выходом автоматики, арифметическим блоком , соединенным первым входом с блоком деления, вторым входом - с первым выходом блока автоматики, третьим-входом - с вторым выходом . этого же блока, а четвертым входом с выходом згщатчика кода базы, соединенным .с выходом арифметического блока первым входом, третьим коммутатором , соединенным вторым входом с четвертым выходом блока статисг тической обработки, третьим входом с первым выходом блока автоматики,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И, ОТКРЫТИЙ (21) 3356088/25-28 (22) 20 1 1 81 (46) 07.09 .83, Вюл. Р 33 (7 2) В.П. Данилов, Н. В. Виноградов, Н АеГлуховр Е,И.Цорин и Д ° А.Рапопорт (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (53) 620.179.16(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

В 608093, кл. G 01 N 29/04 1977.

2. Прибор ультразвуковой ГСП

УК-12П;Техническое описание и ин- струкция по эксплуатации Ig02o 43.

035ТО, 1980 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее посЛедовательно соединенные синхро ниэатор, генератор зондирующих им« пульсов и излучающий пьезопреобразователь, первый и второй приемныепьезопреобразователй, первый и второй усилители, соедийенные каждый своим первым входом с соответствующим приемным пьезопреобразователем, первый и второй формирователи импуль-. сов, соединенный с ниии формирователь временных интервалов, соединен- ный с ним первым входом блок статисти ческой обработки, соединенный с его первым выходом своим первым входом ;: блок автоматики, соединенный вторым входом с синхронизатором, генератор счетных импульсов, счетчик импульсов, соединенный первый входом с первым выходом блока автоматики и соединенный со счетчиком импульсов первым входом индикатор, своим вторым входом соединен))ый с первым выходом блока атоматики, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности процесса измерений оно снабжено первым коммутатором, соединенным первым и

„.,SU „„1040406 А вторым входами с выходами соответственно первого и второго усилителей, соединенных своими вторыми входами с соответственно первым и вторым входами этого коммутатора, соединенного третьим входом с синхронизатором, третьим выходом — с первйм входом первого формирователя импульсов, а четвертым выходом— с первым входом второго формиро вателя импульсов,а формирователи импульсов соединены вторыми входами с синхронизатором; вторым коммутатором, соединенным первым входом с первым выходом блока автоматики, а вторыми входом и выходом— соответственно со вторыми выходом и входом блока статистической обработки,первым задатчиком масштаба, соединенным входом с выходом генератора счетных импульсов, вторым задатчиком масштаба соединенным входом с первым выходом второго коммутатора, задатчиком кода базы, соединенным перзым входом с вторым выходом блока автоматики, вторым входом — с первым выходом этого блока, а третьим и четвертым входа ми — соостветственно с выходами первого и второго задатчиков масштаба, бл ком деления, соединенным первым входом с третьим выходом блока статистической обработки, а вторым вхо- дом - с первым выходом блошка автоматики, арифметическим блоком, соединенным первым входом с блоком деления, вторым входом — с первым выходом блока автоматики, третьим:входом — с вторым выходом . этого же блока, а четвертым входом— с выходом задатчика кода базы, соединенным .с выходом арифметического блока первым входом, третьим коммутатором, соединенным вторым входом с четвертым выходом блока статис-, тической обработки, третьим входомс первым выходом блока автоматики, 1040406

30 а выходом — со вторым входом счеачика импульсов, выход генератора счетных импульсон соеди нен с третьим входом блока статистической обработки, выход формирорателя временных интервалов соединен с

Изобретение относится к технике ультразвуковых неразрушающих испытаний, в частности для контроля качестна .неметаллических материалов.

Известен ультразвуковой дефекто 5 скоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний и передающий пьезопреобразвнатель, последовательно соединенные приемный пьеэопреобразователь, усилитель, формирователь кода и блок деления,. генератор счетных импульсов, один из входов которого подключен ко второму входу формирователя кода, 15 третий вход которого связан с синхронизатором, эадатчик кода базы, подключенный ко вторсму входу блока деления, индикатор, последовательно соединенные другой формирователь кода, один иэ входов которого под- 20 ключен к выходу усилителя, а другой — к второму входу генератора счетных импульсов, -дополнительный блок деления и дополнительный задатчик кода, соединенный со вто- 25 рым входом дополнительного блока деления. Дефектоскоп позволяет в ручном режиме теневым способом измерять скорость распространения ультразвука(1 $, Недостатками известного дефектоскопа являются низкая достоверность контроля, обусловленная-отсутствием статистической обработки информации, и низкая производительность, связанная с повышением времени измерения при унеличении толщины контролируемого материала.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности являет- 4О ся устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов и излучающий пьеэопреобразователь, первый и второй приемные пьеэо*, 15 преобразователи, первый и второй усилители, соединенные каждый своим входом с соответствующим приемным пьезопреобраэователем, первый и второй формирователи импульсов, сое- 50 диненный с йими формирователь временных интервалов, соединенный с ним первым третьим входом блока автоматики соединенного первым выходом с четвертым входом блока статистической обработки, а третьим выходом — с третьим входом счетчика импульсон, входом блок статистической обработки, соединенный с его первым выходом своим первым входом блок автоматики, соединенный вторым входом с синхронизатором, генератор счетных импульсов, счетчик импульсов, соединенный первым входом с первым выходом блока автоматики, и соединенный со счетчиком импульсон первым входом индикатор, своим вторым выходом соединенный с первым выходом блока автоматики. В -указанном устройстве осуществляется статистическая обработка информации,что позволяет повысить надежность измерений (2 ).

Недостатком данного устройства является низкая производительность контроля, обусловленная тем, что при увеличении базы возрастает время измерения, а оператор должен вручную вычислять скорость ультразвука.

Цель изобретения — повышение производительности процесса измерений, Поставленная цель достигается тем, что н устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов и излучающий пьеэопреобразователь первый и второй приемные пьеэопреобразователи,первый и второй усилители, соединенные каждый своим перным входом с соответствующим приемным пьезопреобразова» телем, первый и второй формирователи импульсов, соединенный с ними формирователь временных интервалов, соединенный с ним первым входом блок статистической обработки, соединенный с его первым выходом своим первым, входом. блок автоматики, соединенный вторым входом с синхронизатором,,генератор счетных импульсов, счетчик импульсов, соединенный первым входом с первым выходом блока автоматики, и соединенный со счетчиком импульсов первым входом индикатор, своим вторым входом соединенный с первым выходом блока антоматики, снабжено первым коммутатором, соединенным первым и вторым входами с выходами соот1Q 10406

55 ветственно первого и второго усили1:лей, соединенных своими вторыми входами с соответственно первым и вторым входами этоro коммутатора, соединенного третьим входом с синхронизатором, третьим выходом - с 5 первым входом первого формирователя импульсов, а четвертым выходом —, .с первым входом второго формирователя импульсов, а формирователи импульсов соединены вторыми входами с синхронизатором,. вторым коммута тором, соединенным первым входоМ с первьв4 выходом блока автоматики, а вторыми входом и выходом — соответственно с вторым выходом и входом 15 блока статистической обработки, первым задатчиком масштаба, соеди« ненным входом с выходом генератора счетных импульсов, вторым эадатчиком масштаба, соединенным входом 20 с первым выходом второго коммутато ра, задатчиком кода базы, соединенным первым входом со вторым выходом блока автоматики, вторым входом « с первым выходом этого блока, а 25 третьим и четвертым входами — соответственно с выходами первого и. второго эадатчиков масштаба, блоком деления, соединенным первым. входом с третьим выходом блока. статистической

30 обработки, а вторым входом — с первым выходом блока автоматики, арифметическим блоком, соединенным первым входом с блоком деления, вторым входом — с первым выходом. блока автоматики, третьим входом — со вторым выходом этого же блока, а четвертым входом — с выходом эадатчика кода базы, соединенным с выходом арифметического блока первым входом, третьим коммутатором, соединенным вторым 40 входом с четвертым выходом блока статистической обработки, третьим входом — с первым выходом блока автоматики, а выходом — со вторым входом счетчика импульсов, выход генератора 45 счетных импульсов соединен с третьим входом блока статистической обработки, выход формирователя временных интервалов соединен с третьим входом блока автоматики, соединенного первый выходом с четвертым входом блока статистической обработки;а третьим выходом — с третьим входом счетчика иу4пульсов.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства, где a — импульсы синхронизации; б — сигнал, принятый первым преобразователем; B — импульс Пуск, сформированный из первого полупериода 60 сигнала первого преобразователя; a— сигнал, принятый вторым преобразователем; д — импульс Стоп, сформированный из первого полупериода сигнала второго преобразователяусс.,— импульсы синхронизации н другом масштабе; R -- временные интервалы; Ф вЂ” xone измерения УЗК при статистике 100; код времени измерения УЗК при статистике 10; и — код времени при статистике 100, деленный на 10; и„- код времени при статистике 10, деленный на 10;к-код времени, подаваемый на счетчик; л — первый код базы при статистике 100;л„- первый код базы при статистике.10;л — второй код базы при статистике 100; л — второй код базы при статистике

10;м — код скорости Сl, полученный в результате деления 1-го кода базы при статистике 100 на код времени измерения УЗК при статистике 100;

М„- код скорости Cl полученный в результате деления 1-ro кода базы при статистике 10 на код времени при статистике 10, деленный на 10;

М вЂ” код скорости С1,полученный в результате деления 2-го кода базы при статистике 100 на код времени при статистике 100, деленный на 10; мз- код скорости Cl полученный в результате деления.2-ro кода базы при статистике 10 на код времени при статистике 10, деленный на 10; — импульс Гашение ; Π— импульс Запись при статистике 100; 0„— импульс Запись при статистике

10; я — импульс Сброс .

Устройство для измерения скорости ультразвука содержит синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, первый 3 и второй 4 усилители, первый коммутатор 5, первый 6 и второй 7 формирователи импульсов, формирователь 8 временных интервалов, генератор 9 счетных импульсов, индикатор 10, счетчик 11 импулЬсов, задатчик 12 кода базы, блок 13 автоматики, блок 14 статистической обработки, блок 15 деления, арифметический блок 16, второй коммутатор 17, первый задатчик 18 масштаба, третий коммутатор 19, второй задатчик 20 масштаба, излучающий пьезопреобраэователь 21, первый 22 и второй 23 приемные пьезопреобразователи.

Синхронизатор 1 соединен с гене.ратором 2 зондирующих импульсов, который подключен к излучающему пьеэопреобразователю 21.

Первый 3 и второй 4 усилители соединены каждый своим первым вхо- дом с соответствующим приемным преобразователем 22 и 23. Первый коммутатор 5 соединен первым и вторым входами с выходами усилителей 3 и 4, соединенными своими вторыми входами с соответственно первым и вторым выходами этого коммутатора. Третий вход первого коммутатора 5 подключен к синхронизатору 1, а третий и чет- вертый выходы соединены с первыми

1040406 входами формирователей 6 и 7 импульсов, вторые в оды которых соединены с синхронизатором 1, а выходы - со входами Пуск и Стоп формирователя 8 временных интервалов.

Блок 14 статистической обработки первым входом соединен с формирова.телем 8 временных интервалов, вторым входом — со вторым выходом второго коммутатора 17, третьим входом — с выходом генератора 9 счетных импуль- 10 сов, четвертым входом — с первым выходом блока 13 автоматики, а первым выходом — с первым входом блока 13 автоматики, вторым выходом — со вторым входом второго коммутатора 17, 15 третьим выходом — с первым входом блока 15 деления, четвертым выходом — co вторым входом третьего коммутатора 19.

Арифметический блок 16 соединен первым входом с выходом блока 15 деления, вторым входом — с первым выходом блока 13 автоматики, третьим входом — co вторым выходом этого бло ка, четвертым входом — с выходом задатчика 12 кода базы, а выходом с первым входом третьего коммутатора 19. Блок 13 автоматики соеди.нен вторым входом с синхронизатором 1, третьим входом — с формирователем 8 временных интервалов, первым выходом — с первым входом второго коммутатора 17 вторым вхо. дом блока 15 деления, третьим входом третьего коммутатора 19, вторым входом индикатора 10 и вторым входом задатчнка 12 кода базы, вторым выходом — с первым входом задатчика 12 кода базы, третьим выходом — с третьим входом счетчика 11 импульсов. Генератор 9 счетных им- 4р пульсов соединен с первым задатчиком 18 масштаба, выход которого сое динен с третьим входом задатчика ,12 кода базы. Счетчик 11 импульсов соединен вторым входом с выходом 45 третьего коммутатора 19, а выходом — с первым входом индикатора 10.

Второй эадатчик 20 масштаба соединен входом с первым выходом второго коммутатора 17, а выходом — с четверн тым входом задатчика 12 кода базы.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает импульсы (a) e частотой следования

120Гц, которые запускают генератор

2 зондирующих импульсов, возбуждающий излучающий преобразователь,посылающий ультразвуковую волну в изделие.

Эта волна принимается первым 22 60 и вторым 23 приемными преобразователями, которые преобразуют ее в электрические сигналы (Ь) и (1), усиливаемые усилителями 3 и 4,которые управляются с помощью первого 65! коммутатора 5, предназначенного для установления режима контроля теневого или двухбазового и для установле ния необходимой величины усиления.;

Электрические сигналы с выхода первого коммутатора 5 поступают на формирователи 6 и 7,которые преобразуют синусоидальный сигнал в прямоугольные импульсы и из первых ао времени импульсов формируют короткие импульсы Пуск и Стоп g нсклю чая прохождение на входы Пуск и Стоп формирователя 8 времен-. ных интервалов других импульсов.

Временной интервал, сформирован.ный импульсами Пуск и Стоп, равен времени прохождения ультразвуковой волной базового расстояния.dd.

Импульсы синхронизации (а) и (d )

1 поступают на второй вход блока 13 автоматики (Ф,), который фсрмирует импульс окончания цикла измерения, временное положение которого соответствует каждому 512-му,синхроимпульсу, представляющему собой им« пульс Сброс (fl).

На третий вход блока 13 автоматики поступают временные интервалы (е), иэ которых (в зависимости.от режима контроля) формируются короткие импульсы (0 или 0,) Запись, используемые для задания начала формирования кодов базы. Временные интервалы поступают также на вход. блока 14 статистической обработки, где в зависимости от режима статйстической обработки выделяют. 100 или 10 временных интервалов, заполняют нх счетными импульсами (e) или („), общее количество которых представляет собой код времени измерения УЗК при статистической обработке 100 (a) или 10 (ж„) временных промежутков. Для определения скорости ультразвука по формуле С=

Мс /t необходимо задать базу в виде цифрового кода а =Н 16 (где N — любое число от 1 до 999). Сформированный код базы (n,л„,Л или л ) - поступает на вход арифметического блока

16, куда до этого с помощью импульса (б) или (о,), поступающего с блока 13 автоматики, был записан код времени (И) или (и ), В результате деления кода базы Lo) на код времени (и) на выходе.арифметического блока получают величину, представляющую собой скорость распространения

УЗК в изделии.

Задатчик 18 масштаба определяет частоту счетных импульсов,. которая может быть либо 10 МГц, либо 5 МГц, либо 1 МГц в зависимости от условий контроля и характеристик контролируемых иэделий. С помощью задатчика 20, масштаба, управляющего числом разрядов, имеющихся в задатчике 12 кода базы, код, задаваемый в миллиметрах трехзначным числом от 1 до 999, может быть умножен либо на единицу, либо на 0,1.

Таким образом, с помощью задатчика 20 масштаба можно задать базу в миллиметрах с точностью до + 1 мм, либо + 0,1 мм в.зависимости от условий контроля.

При этом общее время, необходимое для Формирования кода базы в любом 10 случае не должно превышать 3 с с тем, .чтобы время одной индикации не превышало установленного для прибора рабочего цикла равного 4,24 с.

Устройством можно измерять как )5 скорость, так и время распространения УЗК, в з ависимости от состояния второго коммутатора 17.

Изменение масштаба кода времени и кода расстояния с помощью двух задатчиков 18 и 20 масштаба позволяет проводить измерения скорости и времени распространения УЗК при увеличении базы без увеличения длительности цикла измерения и.с сохранением заданной допустимой относительной погрешности в пределах 0,1%.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить производительность контроля путем оптимизации операций статистической обработки и расчета скорости ультразвука.

1040406 м" с

1 ПИНИИ

t И3 11

Фма2

ВНИИПИ Закаэ 6921/48 .Тираж 873 Подписное

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