Устройство для ультразвукового контроля

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ, содержащее синхронизатор , соединенный с ним коммутатор, соединенные с его п выходами п генераторов зондирующих импульсов и соединенные с ними П излучающих преобразователей , отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона контролируемых толщин, оно снабжено последовательно соединенными пр емным преобразователем, измерителем рассогласования фазы, выполненным в виде соединенных последовательно первого детектора, линии задержки, блока памяти и блока сравнения , включенного между приемным преобразователем и вторым входом блока сравнения, второго детектора и соединенного с последним нормализатора , подключенного к второму входу блока памяти, аналого-цифровым преобразователем, усилителем и параллельными блоками фазовой коррекции , выполненными в виде соединенных последовательно исполнительного механизма , блока высокого напряжения, переключателя полярности и механизма перемещения, предназначенного для связи с соответствующим излучающим преобразователем, вторые входы под (Л ключены к синхронизатору генераторов зондирующих импульсов, выход усилителя соединен с вторым входом коммутатора , a каждый из г выходов последнего подключен к второму входу соответствующего исполнительного механизма . О 4 65

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ЮВФ

РЕСПУБЛИК

3(Я) G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3381253/25-28 (22) 11.01.82 (46) 07.08.84. Бюл. В 29 (72) А.В.медведев (71) Научно-производственное объединение "Атомкотломаш" (53) 620. 179. 16(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 462126, кл. С 01 N 29/04, 1973, 2. Патент ФРГ 2,345.155, кл. С 01 N 29/04, 1975 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ, содержащее синхронизатор, соединенный с ним коммутатор, соединенные с его и выходами и генераторов зондирующих импульсов и соединенные с ними и излучающих преобразователей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения диапазона контролируемых толщин, оно снабжено последовательно соединенными приемным преобразователем, измерителем рассогласования фазы, выполненным в виде соединенных последо.Я0.„1107042 A вательно первого детектора, линии задержки, блока памяти и блока сравнения, включенного между приемным преобразователем и вторым входом блока сравнения, второго детектора и соединенного с последним нормализатора, подключенного к второму входу блока памяти, аналого-цифровым преобразователем, усилителем и параллельными блоками фазовой коррекции, выполненными в виде соединенных последовательно исполнительного механизма, блока высокого напряжения, переключателя полярности и механизма перемещения, предназначенного для связи с соответствующим излучающим преобразователем, вторые входы подключены к синхронизатору генераторов зондирующих импульсов, выход усилителя соединен с вторым входом коммутатора, а каждый из и выходов последнего подключен к второму входу соответствующего исполнительного механизма.

1107042

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при необходимости создания мощных ультразвуковых колебаний, например, при контроле, толсто- 5 стенных изделий.

Известно устройство для ультразвукового контроля, содержащее синхронизатор, соединенный с ним генератор зондирующих импульсов, излучающий 10 преобразователь, выполненный в виде пакета акустически соединенных пьезопреобразователей, и линии задержки, включенные между генератором зочдируюt щих импульсов и пьезопреобразователя- 1g ми f13.

Недостатком известного устройства является низкий диапазон контролируемых толщин, обусловленный малой мощностью эондир чОщих импульсов4 Это 2ц связано с затуханием колебаний в пьезокерамике и в клеевых слоях между пьеэопластинами, из-за чего амплитуда вводимых в иэделие импульсов ока-, зывается меньше суммы амплитуд отдельных импульсов, создаваемых пьезоплас" тинами пакета.

Наиболее близким к изобретению цо технической сущности и достигаемому результату является устройство ультразвукового контроля, содержащее синхронизатор, соединенный с ним ком мутатор, соединейные с его н выхода1 ми и генераторов зондирующих импуль"ов и соединенные с ними и излучающих

35 преобразователей.

Группы преобразователей образуют линзу Френкеля. Их возбужцают в различные моменты времени так, что в ис пытываемом материале образуются в ближней зоне линзы пространственно разнесенные точки, в которые ультразвуковые колебания приходят синфазно (2).

Недостатком известного устройства является малый диапазон контролируемых толщин, ограниченный недостаточной амплитудой вводимых в изделие акустических колебаний. Это обусловлено отсутствием в известном устройстве воэможности точно настраивать

Фазы отдельных пьезоэлементов.

Целью изобретения является увеличение диапазона контролируемых толщин.

Цель достигается тем, что устрой- ство для ультразвукового контроля, содержащее синхронизатор, соединенный с ним коммутатор, соединенные с

его n выхадамн и генераторов эондируг:.. х импульсов и соединенные в ними

;.г учающих преобразователей, снабжено последовательно соединенными приемным преобразователем, измерителем рассогласования фазы, выполненным в виде соединеннЫх последовательно первого детектора, линии задержки, блока памяти и блока сравнения, включенного между приемным преобразователем и вторым входом блока сравнения, второго детектора и соединенного с последним нормализатора, подключенного к второму входу блока памяти, аналого-цифровым преобразователем, усилителем и и параллельными блоками фаэовой коррекции, выполненными в виде соединенных последовательно,исполнительного механизма, блока высо" кого напряжения, переключателя полярности и механизма .перемещения, предназначенного для связи с соответствующим излучающим преобразоватеЛей, вторые входы подключены к синхронизатору генераторов зондирующих импульсов, выход усилителя соединен с вторым входом коммутатора, а каждый из н выходов последнего подключен к второму входу соответствующего исполнительного механнзма.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для ультразвукового контроля содержит синхронизатор t, соединенный с ним коммутатор 2, соединенные с его н выходами н генераторов 3 зондирующих импульсов, соединенных вторыми входами с синхронизатором 1, соединенные с ними н излучающих преобразователей 4, соединенные последовательно приемный преобразователь 5, измеритель 6 рассогласования фазы, выполненный в виде соединенных последовательно первого детектора 7, линии 8 задержки, блока 9 памяти и блока 10 сравнения, включенного между приемным преобразователем 5 и вторым входом блока

10 сравнения второго детектора 11 и соединенного с последним нормализатора 12, подключенного к второму входу блока 9 памяти, аналого-цифровой преобразователь 13, усилитель

14 и н параллельных блоков 15 фазовой коррекции, выполненных в виде соединенных последовательно исполнительного механизма 16, блока 17 высокого напряжения, переключателя 18

По следующему импульсу синхрониэа- 5 тора 1 коммутатор 2 дает разрешение на запуск двух генераторов 3 зондирующих импульсов — упомянутого и второго. Акустические импульсы от двух излучающих преобразователей 4, пройдя звуковод 20, складываются в изделии 21 с некоторой разностью фаз, и на приемный преобразователь 5 посту3 1107 полярности и механизма 19 перемещения, предназначенного для связи с соответствующим излучающим преобразователем 4, вьжод усилителя 14 соединен с вторым входом коммутатора 2, а каждый из и выходов последнего подключен к второму входу соответствующего исполнительного механизма 16.

Устройство содержит также звуковод

20, в котором размещаются излучающие 10 преобразователи 4.

Устройство для ультразвукового контроля работает следующим образом.

Предварительно в звуководе 20 ус танавливаются излучающие преобразо- 15 ватели 4 так, чтобы при сложении акустических импульсов в изделии 21 разность фаз составляла малую величи" ну.

По сигналу синхронизатора 1 коммутатор 2 дает разрешение на запуск одного из генераторов 3 зондирующих импульсов, которое возбуждает соответствующий излучающий преобразователь 4. Акустический импульс от этого излучателя проходит через звуковод

20 в контролируемое изделие 21, принимается приемным преобразователем

5, расположенным с противоположной стороны изделия 21, и преобразуется зо в электрический сигнал, поступающий на вход измерителя 6 рассогласования фаз. Здесь сигнал поступает на детекторы 7 и 11, где преобразуется в видеоимпульсы положительной полярности. Сигнал с второго детектора 11 поступает на второй вход блока . 10 сравнения и на нормализатор 12, который открывает выход блока 9 памяти.

Так как сигнал, прошедший первый детектор 7, задерживается линией 8 эа40 держки, то в момент появления сигнала на втором входе блока 10 сравнения, в блоке 9 памяти и на первом входе блока 10 сравнения сигнал отсутствует. При этом на выходе блока

10 сравнения сигнала нет и ни один из исполнительных механизмов 16 не работает.

042 пает суммарный сигнал, который проходит аналогичный путь. Таким образом, на второй вход блока 10 сравнения поступает сигнал с суммарной амп. литудой, который также через нормализатор 12 открывает выход блока 9 памяти и на первый вход блока 10 срав. нения поступает сигнал, записанный в предыдущем цикле. С выходя блока

10 сравнения на вход аналого-qH@poaoro преобразователя 13 поступает разность сигналов, пришедших в первом и втором цикле. Здесь эта разность преоораэуется в импульсный код, несущий также информацию о знаке разности. Код представляет собой последовательность импульсов генератора комбинированной частоты, число которых пропорционально величине разности. Эти импульсы, усиленные усилителем 14, поступают на счетчик соответствующего исполнительного механизма

16 и преобразуются в нем в управляющий сигнал, пропорционально которому устанавливается определенная величина напряжения одного из блоков

17 высокого постоянного напряжения.

Блок 17 высокого напряжения выполнен в виде делителя напряжения, а исполнительный механизм 16 представляет собой переключатель напряжений. Переключатели представляют собой, например, электромеханические поляризованные реле, управляемые от аналого-цифрового преобразователя 13 через счетчики.

Под действием сигнала с выхода блока 17 высокого напряжения соответствующий механизм 19 перемещения, выполненный, например, нз пакета пьезопластин или магнитострикционных преобразователей, перемещает закрепленный на нем излучающий преобразователь 4 по эвуководу 20 на шаг, соответствующий величине разностного сигнала с выхода измерителя 6 рассогласования фазы. Этим изменяются время задержки акустического сигнала и, следовательно, условия сложения сигналов в контролируемом иэделии 21, т.е. меняется фаза, в которой эти сигналы складываются. Далее, от тех же двух излучающих преобразователей

4, что и в предыдущем случае, в изделие 21 поступают акустические сигналы уже более близкие по фазе, что увеличивает амплитуду результирующеto сигнала, поступающего, аналогичТЕ4 .

1107042

ВНИИПИ Заказ 5749/30 Тираж 823 Подписное

Филиал ИПП "Патажт", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 но вышеописанному, на второй вход блока 10 сравнения. На первом его входе — записанная в блоке 9 памяти сумма двух предыдущих сигналов.

В результате величина разностц на выходе блока 10 сравнения уменьшается.

Этот процесс происходит до тех пор, пока разностный сигнал не станет меньше наперед заданной величины, что свидетельствует о синфазном сло- 10 жении акустических сигналов в исследуемой среде При нулевом сигнале с выхода блока 10 сравнения, и, следовательно, отсутствии сигнала на втором входе коммутатора 2, последним i5 включается третий генератор 3 зон дирующих ймпульсов, и s изделии 21 происходит сложение акустических колебаний от трех излучающих преобразователей 4. Появившийся на выходе 2р блока 10 сравнения разностный сигнал управляет перемещением третьего излучающего преобразователя 4 до тех пор, пока величина его не станет близкой к нулю. Тогда коммутатором 2S

2 запускается следующий генератор 3 зондирующих импульсов, и цикл поВторяется.

Переключатели 18 полярности применяются в процессе предварительной настройки. Переключателем устанавливают необходимое напряжение поляризации пьезоэлементов механизма перемещения, им производят также частичную или полную деполяризацию этих пьезоэлементов в исходном положении для увеличения величины перемещения излучателей соответстВующими механизмами перемещения.

Предлагаемое изобретение позволяет вводить в контролируемое изделие акустический сигнал большей амплитуды, чем известные устройства, так как сложение сигналов осуществляется в материаЛе изделия и осуществляется автоматическая подстройка фазы складываемых сигналов.

Использование предлагаемого устройства позволяет расширить диапазон контролируемьи толщин при ультразвуковом контроле толстостенных изделий.