Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединен ные синхронизатор, генератор зондирукших импульсов, излучающий и приемный преобразователи и усилитель, послеловательно соединенные коммута тор, подключенный к синхронизатору и индикатор, первый блок задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, второй - с вторым выходом коммутатора, блок автоматической регулировки усиления , включенный между выходом И вто рым входом усилителя, исполнительный орган, отличающееся , ; тем, что, с целью расширения функци EHIh-€ нальных возможностей, оно снабжено первьм формирователем, последовательно соединенными, вторым блоком задержки , первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, а второй вход - с вторым выходом комм мутатора, блокам формирования строба и вторым формирователем, вторые входда формирователей соединены с выходом усилителя, а первый .вход первого формирователя и третий вход второго формирователя - с третьим выходом коммутатора, выходы первого и второго формирователей соединены соответственно с первьам и вторым входами исполнительного органа, третий и четвертЕЛй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков задержки, счетчиком, включенным между выходом исполнительного органа и вторым входом индикатора, второй выход счетчика соединен с вторым входом блока формирования строба, третий вход которого соединен с первкмвыходом Коммутатора, а четвертый выход коммутатс ра соединен с вторым входом блока автоматической регулировки усиления.

СО(ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(5п Q 01 и 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ, (21) 3449444/25-28 (22) 07 ° 06.82 (46) 07.01.84. Вюл. Р 1 (72) В. С. Ямциков, В Л.Шкуратник, Д.Н. Сирота и A.A. Острицкий (7l ) Московский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт (53) 620. 179. 16 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 587394, кл. g Ol и 29/04, 1976.

?. Авторское свидетельство СССР

9 366766, кл. G 01 Й 29/04, 1970.

-. (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО

;цЛЯ KOHTPOJM КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зонди--: рукыих импульсов, иэлучакиций и приемный преобразователи и усилитель, последовательно соединенные коммутатор, подключенный к синхрониэатору, и индикатор, первый блок задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, второй — с вторым выходом коммутатора, блок автоматической регулировки усиления, включенный между выходом и вторым входом усилителя, исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я, тем, что, с целью расширения функцио.80 Д.ОЯ763 А нальных возможностей, оно снабжено первьм формирователем, последовательно соединенными вторым блоком за держки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, а второй вход — с вторым выходом ком мутатора, блоком формирования строба и вторым формирователем, вторив входы формирователей соединены с выходом усилителя, а первый, вход первого формирователя и третий вход второго формирователя - с третьим выходом коммутатора, выходы первого и второго формирователей соединены соответственно с первым и вторым входами исполнительного органа, третий и четвертый входы которого сое- щ

Ф цинены соответственно с выходами первого и второго блоков задержки, счетчиком, включенным между выходом исполнительного органа и вторым вхо- С дом индикатора, второй выход счетчика соединен с вторым входом блока р формирования строба, третий вход которого соединен с первым выходом .„коммутатора, а четвертый выход коммутатора соединен с вторым входом блока автоматической регулировки усиления.

1 06 5768. Изобретение относится к неразрушакщим методам исследований материалов и может быть использовано в машиностроении, горной, строительной и других отраслях промышленности.

Известно устройство для ультразвукового контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний и преобразователь, усилитель, генератор пило- 10 образного напряжения и блок обработки (1)

Недостатком известного устройства является низкая точность, связанная с отсутствием помехозащиты. 15

Наиболее близким к изобретению является ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зонди- 20 рукщих импульсов, иэлучакщий и приемный преобразователи и усилитель, последовательно соединенные коммутатор, подключенный к синхронизатору, и индикатор, первый блок задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, второй вход — c вторым выходом коммутатора, блок автоматической регулировки усиления, включенный между выходом и вторым входом усилителя, исполнительный орган (2J .

Недостатками такого устройства является то, что оно измеряет время распространения только продольных волн. Определяемая по этому времени и известной базе контроля скорость распространения продольных волн, коррелируя с рядом качественных характеристик материалов (прочностью, пористостью, дефектностью. и др.), не позволяет в.то же время получать их динамические упругие характеристики (модули упругости).

Для вычисления последних необходимо измерять скорости распространения 45 не только продольных, но и поперечных волн, чего не позволяет известное устройство.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зон- 55 дирукщих импульсов, излучакщий и приемный преобразователи и усилитель, последов ательно соединенные коммутатор, подключенный к синхронизатору, и индик атор, первый блок задержки, 60 первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, второй — с вторым выходом коммутатора, блок автоматической регулировки усиления, включенный между выходом и вторым входом усилителя, исполнительный орган, снабжено первым формировате лем, последовательно соединенными вторым блоком задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, а второй вход — с вторым выходом коммутатора, блоком формирования строба и вторым формирователем, вторые входы формирователей соединены с выходом усилителя, а первый вход первого формирователя и третий вход второго формирователя — с третьим выходом коммутатора, выходы первого и второго формирователей соединены соответственно с первым и вторым входами исполнительного органа, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков задержки, счетчиком, включенным между выходом исполнительного органа и вторым входом индикатора, второй выход счетчика соединен с вторым входом блока формирования строба, третий вход которого соединен с первым выходом коммутатора, а четвертый выход коммутатора соединен с вторым входом блока автоматической регулировки усиления.

На фиг. 1 представлена блок-схема ультразвукового устройства для контроля качества материалов; на фиг. 2 — временные эпюры, поясняющие его работу.

Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирукщих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4 и усилитель 5, последовательно соединенные коммутатор 6, подключенный к синхронизатору 1, и индикатор 7, первый блок 8 задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора 1, второй вход — с вторым выходом коммутатора б, блок 9 автоматической регулировки усиления, включенный между выходом и вторым входом усилителя 5, исполнительный орган 10, первый формирователь 11, последовательно соединенные второй блок 12 задержки, первый вход которого связан с выходом синхронизатора 1, а второй вход - с вторым выходом коммутатора б, блок 13 форМирования строба и второй формирователь 14, вторые входы формирователей 11 и 14 соединены с выходом усилителя 5, а первый вход первого формирователя 31 и третий вход второго формирователя. 14 - с третьим выходом коммутатора б, выходы первого и второго формирователей 11 и 14 соединены соответственно с первым и вторым входами исполнительного органа 10, третий и четвертый входы которого связаны соответственно с выходами

1065768 первого и второго блоков 8 и 12 задержки, счетчик 15, включенный между выходом исполнительного органа 10 и вторым входом индикатора 7, второй выход счетчика 15 соединен с вторым входом блока 13 формирования. строба, третий вход которого связан с первым выходом коммутатора б, а четвертый выход коммутатора б соединен с вторым входом блока 9 автоматической регулировки усиления.

Устройство работает следукщим образом.

Синхронизатор 1 (фиг. 1) вырабатывает импульсы 16 синхронизации (фиг. 2), которые с временным интер- 15 валом, равным периоду Т следования, поступают на генератор 2 зондирующих импульсов. Генератор 2 зондиру щих импульсов возбуждает иэлучакщий преобразователь 3 поперечных коле- 70 баний, с помощью которого в контролируемый материал 17 вводятся импульсы продольных и поперечных колебаний. Указанные импульсы принимаются приемным преобразователем 4 25 поперечных колебаний, которым преоб=. разуются в электрические сигналы 18.

Так как в устройстве используются преобразователи 3 и 4 поперечных колебаний, то первые полуволны 19 и 20 30 сигналов 18, обусловленные продольными колебаниями, будут по уровню меньше первых полуволн 21 и 22, обусловленных поперечными колебаниями.

Во время первой реализации (период Т1) коммутатор б, запускаемый импульсом синхронизации, включает первый блок 8 задержки, первый формирователь 11, индикатор 7 (работаю- 40 щий в режиме индикации времени распространения продольных колебаний) и отключает второй блок 12 задержки, блок 13 формирования строба, второй формирователь 14 и блок 9 автоматической регулировки усиления. В реэуль45 тате усилитель 5 работает в режиме ограничения и сигнал 23 на его выходе имеет вид прямоугольных импульсов чередукщейся полярности . При превышении передним фронтом сигнала 23 50 некоторого порогового уровня 24 первый формирователь ll вырабатывает импульс 25, который дает команду исполнительному органу 10 на остановку счетчика 15. Запуск счетчи- 55 ка 15 происходит импульсом 26 с ис-. полнительного органа 10, которыйв свою очередь, запускается импульсом синхронизатора 1, прошедшим первый блок 8 задержки, компенсирующий 60 время tgp задержки в элементах электроакустического тракта устройства.

Индикатор 7 индицирует время 1р между моментами запуска и остановки . счетчика 15, соответствукщее време-, ни распространения продольных колебаний в контролируемом материале 17.

Во время второй реализации (пефи" од Т ) коммутатор б отключает пер" вый блок 8 задержки и первый формиро" ватель 11, переводит индикатор 7 в режим индикации времени распростра» нения поперечных волн и подключает второй блок 12 задержки, блок 13 формирования строба и в торой формирователь 14 а также выход блока 9 автоматической регулировки усиления к управлякщему входу усилителя 5.

Благодаря автоматической регулировк ) усиления усилитель 5 усиливает вход-( ной сигнал 18 без искажений, т.е. сигнал 27 на выходе усилителя 5 по»вторяет по форме сигнал 18 на его входе (увеличение уровня сигнала усилителем на фиг. 2 условно не показано).

Уровень 28 порога срабатывания второго формирователя 14 выбирается большим максимальной амплитуды реверберационного сигнала продольных колебаний. При достижении первой полуволной 29 указанного уровня 28 второй формирователь 14 вырабатывает импульс Зб, дакщий команду исполнительному органу 10 на остановку счетчика 15, запуск которого был осуществлен импульсом 31 с исполнительного органа 10, по ком яде, постуцакщей с второго блока 2 задержки. Последний компенсирует систематическую погрешнбсть измерения времени распространения поперечной волны, обусловленную задержкой сигнала в элементах электроакустического тракта. В результате инди" катор 7 индицирует время tq распространения поперечной волны s контролируемом материале 17.

При работе устройства в режиме измерения времени распространения поперечных колебаний возможны ошибки иэ-эа случайных ложных срабатываний устройства от всплесков реверберационного сигнала продольных колебаний, которые могут превысить порог 28 срабатывания второго фор-. мирователя 14. Для исключения укаэанных ложных срабатываний при из мерении 1 блок 13 формирования строба на основе информации о величине ð полученной со счетчика 15 . в предыдущий период, а также о величине 1, формирует строб, включакщий второй формирователь 14 на время 34 1,5tt,-24 .

Значение. ht может уточняться для каждого конкретного материала с уча= том того, что уменьшение д1 повышает точность измерений te .

С приходом следукщего импульса синхронизации вновь измеряется вре1065768

Составитель, Г.Николаева

Редактор Н. Безродная Техред Л. Пилипенко Корректор M.Демчик

Заказ 11034/45 Тираж 828 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4.мя 1р распространения продольных колебаний и т.д.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно

4 измерять время распрространения как продольных, так и поперечных упругих волн, что существенно расыиряет его функциональные возможности.