Устройство для ультразвукового контроля качества материалов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ, содержащее соединенные последовательно синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель и блок измерения времени, соединенный вторым входом с синхронизатором, отличающеесятем, что, с . целью повьппения точности контроля, оно снабжено соединенными последовательно с выходом усилителя пиковым детектором, компаратором, первым триггером, генератором пилообразного напряжения, первым ключом, соединенным вторым входом с выходом первого триггера, и интегратором, подключенным к управляющему входу усилителя, соединенным с генератором пилообразного напряжения вторым триггером, включенным между выходом , усилителя и вторым входом компаратора вторым ключом, соединенньи вторым входом с выходом второго триг9 гера, и включенным между синхронизато ром и вторым входом первого тр иггбра делителем частоты, а второй выход первого триггера подключен к вторым входам пикового детектора и блока измерения времени. ЕЬ€Н оо со сд

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1133544

4 (5ц Г 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (?1) 3596932/25-28 (22) 31.05.83 (46) 07.01.85. Бюл. Р 1 (7?) В.С. Ямщиков, В.Л. Ц1куратник, А. А. Ермолин, В.Н. Данилов и Д,Н. Сирота (71) Иосковский ордена Трудового

Красного Знамени горный институт (53) 620.179.16(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 794506, кл. С 01 N 29/04, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 739393, кл. С 01 N 29/00, 1978 (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИАТЕРИАПОВ, содержащее соединенные последовательно синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель и блок измерения времени, соединенный вторым входом с синхронизатором, о т— личающе е ся тем, что, с. целью повьппения точности контроля, оно снабжено соединенными последовательно с выходом усилителя пиковым детектором, компаратором, первым триггером, генератором пилообразного напряжения, первым ключом, соединенным вторым входом с выходом первого триггера, и интегратором, подключенным к управляющему входу усилителя, соединенным с генератором пилообразного напряжения вторым триггером, включенным между выходом усилителя и вторым входом компаратора вторым ключом, соединенным вторым входом с выходом второго триггера, и включенным между синхронизато ром и вторьп входом первого триггера делителем частоты, а второй выход первого триггера подключен к вторым входам пикового детектора и бло- . ка измерения времени.

1133544

2. Устройство по п. 1, о т л и- параллельно резистор и полевой транч а ю щ е е с я тем, что усилитель зистор, подключенный истоком к инвер1 выполнен в виде операционного усили- тирующему входу усилителя, стоком— теля в инвертирующем включении, парал к выходу последнего, а затвор лельно инвертирующему входу включен полевого транзистора предназна— конденсатор в цепь отрицательной об- чен для подключения к интегратоФ ратной связи включены соединенные ру °

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для дефектоскопии горных пород.

Известно устройство для ультразву S кового контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель, модулятор, линию задержки, схему сравнения, формирователь временных интервалов, селектор и счетчик, генератор опорной частоты, подключенный к вторым входам модулятора и селектора; причем синхронизатор связан с вторым входом формирователя временного интервала, а модуляторе вторым входом схемы сравнения (1J ..

Недостатком данного устройства является низкая, точность контроля, связанная с отсутствием помехозащиты.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой- 5 ство для ультразвукового контроля качества материалов, содержащее соединенные последовательно синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобра- З0 зователи, усилитель и блок измерения времени, соединенный вторым входом с синхронизатором (2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля, обусловленная большим затуханием ультразвуковых колебаний в крупно- структурных материалах, в результате которого уровень первого вступления сигнала может оказаться ниже 40 порога срабатывания блока измерения времени.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для ультразвукового контроля качества материалов, содержащее соединенные последовательно синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель и блок измерения времени, соединенный вторым входом с синхронизатором, снабжено соединенными последовательно с выходом усилителя пиковым детектором, компаратором, первым триггером, генератором пилообразного напряжения, первым ключом, соединенным вторым входом с выходом первого триггера, и интегратором, подключенным к управ ляющему входу усилителя, соединенным с генератором пилообразного напряжения вторым триггером, включенным между выходом усилителя и вторым входом компаратора вторым ключом, соединенным вторым входом с выходом второго триггера, и включенным между синхронизатором и вторым входом первого триггера делителем частоты, а второй выход первого триггера подключен к вторым входам пикового детектора и блока измерения времени.

При этом усилитель выполнен в

3 виде операционного усилителя в инвертирующем включении, параллельно инвертирующему входу включен конден. сатор, в цепь отрицательной обратной связи включены соединенные параллельно резистор и полевой транзистор, подключенный истоком к инвертирующему входу усилителя, стоком — к выходу последнего, а затвор полевого транзистора предназначен для подключения к интегратору.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 — принципиальная схема усилителя, на

50

Э 11335 фиг. 3 — временные диаграммы, поясняю .. щне работу устройства.

Устройство для ультразвукового контроля качества материалов содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зонди5 рующих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4, усилитель 5, пиковый детектор 6, компаратор 7, первый триггер 8, генератор 9 пилообразного напряжения, первый ключ 10 и интегратор 11, подключенный к управляющему входу усилителя 5, соединенный с генератором 9 пилообразно15 го напряжения второй триггер 12, включенный между выходом усилителя

5 и вторым входом компаратора 7 второй ключ 13,соединенный вторым входом с выходом второго триггера

12, включенный между синхронизато20 ром 1 и вторым входом первого триггера 8 делитель 14 частоты и блок 15 измерения времени, соединенный своими входами с синхронизатором 1, усилителем 5, вторым выходом первого триггера 8, последний подключен также к второму входу пикового детектора 6.

Усилитель 5 выполнен в виде операционного усилителя 16 (цепи коррек-Э0 ции на фиг. 2 не показаны), параллель но инвертирующему входу 17 которого подключен конденсатор 18, в цепь образиной связи включены параллельно соединенные резистор 19 и полевой 35 транзистор 20,исток 21 которого связан с инвертирующим входом усилителя 16, сток 22 — с выходом усили-. теля 16, а затвор 23 предназначен для подключения к интегратору 11. . 40

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает синхроимпульсы 24, поступающие с перно дом Т на генератор 2 зондирующих 45 импульсов, возбуждающий излучающий преобразователь 3. Импульсы ультразвуковых колебаний вводятся в контролируемый материал, пройдя который, принимаются приемным преобра-! зователем 4.

Одновременно с запуском синхронизатора 1 генератор 9 вырабатывает пилообразное напряжение ?5, период

Т которого много больше периода Т следования синхроимпульсов 24. Линейно возрастающее напряжение 25 через открытый ключ 10 и интегра44 4 тор 11 поступает на управляющий вход усилителя 5. Под действием напряжения 25 внутреннее сопротивление давя полевого транзистора ?О изменяется, тем самым изменяется сопротивленреВ обратной связи(Roc R(9 вн / Рю R вн1) и комплексное входное Сопротивление

7, „(1у) операционного усилителя 16, которое имеет индуктивный характер Вх0 4= "Э )Le 4) х гдейэ-а„/К,; =аос/К И р) — коэффициент усиления по напряжению усилителя с разомкнутой обратной связью Q — частота среза амср плитудно-частотной характеристики усилителя.

Таким образом, изменение напряжения 25 на управляющем входе усилителя 5 приводит к изменению величины синтезируемой па базе операционного усилителя 16 индуктивности,В результате происходит перестройка амплитудно-частотной характеристики приемного тракта (преобразователя 4, подключенного к усилителю 5), максимум которой смещается по частоте от 5 до 4 в 2 f „. Верхняя граница рабочих частот fS „, в пределах которых возможна перестройка частотной характеристики приемного тракта, определяется типом применяемого операционного усилителя и, как показали экспериментальные исследования. в.гр = 0, 1ftp.öñ., rye rp.чс. верхняя граничная частота операционного усилителя. Так, например, если операционный усилитель выполнен на микросхеме 284УЛ1А, то1 = 1 МГц, в гр" 11

В некоторый момент времени 11 напряжение 25 на управляющем входе усилителя 5 достигает величины, при которой 2>> принимает значение, соответствующее настройке приемного электроакустического тракта на оптимальную частоту гноят, т,е ° частоту, при которой коэффициент передачи всего электроакустического трак та будет максимален. В этот момент времени сигнал 26 на выходе усилителя 5 будет иметь максимальную амплитуду. При дальнейшем увеличении управляющего напряжения 25 импульсы 26 начинают убывать.

Импульсы 26 с выхода усилителя 5 поступают на пиковый детектор 6, уровень напряжения 27 на выходе которого равен уровню максимального из импульсов 26, т.е. пиковый детектор 6 запоминает максимальный уро1133544 вень, достигнутый входным сигналом.

Напряжение 27 поступает на первый вход компаратора 7.

В момент времени 12 линейное возрастание напряжения 25 заканчивается и его обратным ходом (задним фрс нтом) перебрасывается второй

3 триггер 12. Сигнал с триггера 12 открывает второй ключ 13, и импульсы 26 с выхода усилителя 5 поступают на второй вход компаратора 7.

Напряжение 28 генератора 9 пилообразного напряжения вновь начинает возрастать до момента времени 1 когда на выходе усилителя 5 появляет ся максимальный из импульсов 26. В момент времени 3 сигналы 26 и 27 (соответственно на втором и первом входах компаратора 7) равны и компаратор 7 выдает импульс, опрокидывающий первый триггер 8. Сигнал с первого выхода триггера 8 закрывает первый ключ 10, и на выходе интегратора 11 устанавливается напряжение

29 постоянной величины.

Поступая на управляющий вход усилителя 5, напряжение 29 обеспечивает такие значения 90 и Х ц при . которых сигнал на выходе усилителя

5 максимален. Одновременно сигнал с второго выхода первого триггера

8 обнуляет пиковый детектор 6 и дает

I команду блоку 15 измерения времени на начало измерений. Последний изме5 ряет время распространения ультра звуковых колебаний между излучающим преобразователем 3 и приемным преобразователем 4. Величина 1 позволяет по известной базе измерений определить скорость распространения ультразвуковых колебаний в контролируемом материале, которая коррелирует с его различными качественными характеристиками.

15 В момент времени 14, который определяется делителем 14 частоты, импульс с выхода синхронизатора 1 поступает на второй вход первого триггера 8, перебрасывает его в но20 вое состояние и все процессы в устройстве повторяются сначала.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность контроля путем автоматической под2 стройки частоты, обеспечивающей максимальный коэффициент передачи электроакустического тракта, что исключаМ срабатывание устройства ввиду помех или не по первому вступлению

З0 принятого акустического сигнала, 1! 13544

«г..7

Составитель М. Наумов

Редактор В. Петраш Техред Т.Фанта

Корректор А. Тяско

Подписное

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

Заказ 9944/37 Тираж 898

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, W-35, Раушская наб., q. 4/5