Устройство для ультразвукового контроля движущихся изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности автоматизированного допускового контроля толщины изделия с одновременной регистрацией на одном носителе информации брака как по толщине изделия, так и из-за-наличия в нем недопустимых внутренних дефектов.. Устройство для ультразвукового контроля движущихся изделий состоит из двух измерительных каналов, первый сл с IND о Од ОС СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3927846/25-28 (22) 11,07.85 (46) 15. 11.86. Бюл. N - 42 (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт нм. В.И. Ульянова (Ленина) и Производственное объединение "Ижорский завод" им. А.А. Жданова (72) Д.Д. Добротин, С.К. Мамистов, С.К. Паврос и Р.Л. Табакман (53) 620 ° 179. 16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1062598, кл. С 01 Н 29/04, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1233036, кл. G 01 N 29/04, 1984.

„„SU„„1270685 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО

КОНТРОЛЯ ДВИЖУЩИХСЯ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности автоматизированного допускового контроля толщины изделия с одновременной регистрацией на одном носителе информации брака как по толщине изделия, так и из-за наличия в нем недопустимых внутренних дефектов, Устройство для ультразвукового контроля движущихся изделий состоит из двух измерительных каналов, первый

1270685 из которых служит для регистрации внутренних дефектов в изделии с записью информации на электротермической бумаге. Второй измерительный канал служит для регистрации значений толщины изделий с записью информации в яркостной форме на электротермической бумаге. При работе устройства для ультразвукового контроля движущихся изделий напряжение, пропорциональное толщине контролируемого изделия, сравнивается с вели1 чиной порогов срабатывания компара-! торов 31 и 26, значения которых со1

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля движущегося металлопроката в металлургической, машиностроительной и других областях промышленности.

Цель изобретения — повышение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности автоматизированного допускового контроля отклонения толщины от номинального значения с регистрацией его результатов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для ультразвукового контроля движущихся изделий; на фиг.2— блок-схема регистратора, на фиг.3 временные диаграммы, поясняющгие работу устройства для ультразвукового контроля движущихся иэделий.

Устройство для ультразвукового контроля движущихся изделий соцержит четыре электроакустических преобразователя 1 и 2, 3 и 4, расположенных в жидкости попарно напротив

25 друг друга и на одинаковом расстоянии, последовательно соединенные синхронизатор 5, генератор 6 тактовых импульсов и генератор 7 зондирующих импульсов, соединенный с двумя излучающими электроакустическимипреобразователями 1 и 3, два измерительных канала, первый из которых содержит последовательно соединенные первый усилитель 8, входом подключенный к первому приемному электроакустичес- 35 кому преобразователю 2, первый амплиответствуют верхнему и нижнему допустимым значениям толщины. Срабатывание обоих компараторов 26 и 31 свидетельствует о превышении верхнего допустимого значения толщины изделия, а их несрабатывани» свидетельствует об уменьшении толщины иэделия ниже допустимого значения, На электротермической бумаге с помощью иглы контроля толщины осуществляется запись линиями различной яркости, которая зависит от напряжения и длительности импульса на выходе схемы

И 30. 3 ил.

2 тудно-временной дискриминатор 9, вторым входом подключенный к второму выходу синхронизатора 5, первый триггер 10, дифференцирующую цепь .11,схему ИЛИ 12, второй триггер 13 и регистратор 14, второй амплитудно-временной дискримина 15, входом подключенный к выходу первого усилителя 8, вторым входом — к третьему выходу синхронизатора 5, а выходом — к второму входу первого триггера 10, последовательно соединенные третий амплитудно-временной дискриминатор 16, входом подключенный к выходу первого усилителя 8, вторым входом — к четвертому выхоцу синхронизатора, и третий триггер 17, подключенный выходом к второму входу схемы ИЛИ 12.

Второй измерительный канал содержит последовательно соединенные второй усилитель 18 входом подключенный к второму приемному электроаку- стическому преобразователю 4, четвертый амплитудно-временной дискриминатор 19, четвертый триггер 20, пер— вый преобразователь 21 временного интервала в напряжение, первый блок

22 памяти и первый сумматор 23, последовательно соединенные второй преобразователь 24 временного интервала в напряжение, входом подключенный к выходу первого триггера

10, и второй блок 25 памяти, выходом подключенный к второму входу перво"о сумматора 23. Второй вход четвертого триггера 20 подключен к выходу

12706 второго амплитудно-временного дискриминатора 15. Второй вход четвертого амплитудно-временного дискриминато— ра 1.9 подключен к четвертому выходу синхронизатора 5, пятый выход которого подключен к вторым входам второго и третьего триггеров 13 и 1?, регистратора 14, первого и второго блоков 22 и 25 памяти, третьим входом первого и четвертого триггеров 10 и ig

20. Устройство содержит также после-. довательно соединенные первый компаратор 26, входом подключенный к выходу первого сумматора 23, первый мультивибратор 27, генератор 28 пилообразного напряжения, второй сумматор 29 и схему И 30, последовательно соединенные второй компаратор 31, входом подключенный к выходу первого сумматора 23, и второй мультивибра- 2р тор 32, выходом подключенный к второму входу второго сумматора 29, последовательно соединенные схему 33 задержки и генератор 34 прямоугольнь|х импульсов, выходом подключенный 25 к второму входу схемы И 30. Второй вход схемы 33 задержки подключен к выходу четвертого амплитудно-временного дискриминатора 19. Третий вход схемы И 33 подключен к второму выходу генератора 2 тактовых импульсов. Регистратор 14 (фиг.2) содержит последовательно соединенные схему 35 задержки, формирователь 36 импульсов опроса, схему И 37, первый ключ 38 и первую иглу 39 записи дефектов, второй ключ 40, подключенный выходом к второму входу первого ключа 38, вторую иглу 41 контроля толщины, подключенную к выходу схемы

И 30. Первым входом регистратора 14 является вход схемы И 37, вторым входом — вход схемы 35 задержки и вход второго ключа 40. Позицией 42 обозначена электротермическая бумага, Н, — контролируемое изделие неизвестной толщины.

Устройство для контроля движущихся изделий работает следующим образом.

3L, + ††= †)

С, +

ЗТТ накс

Т. Н гпакс — +

С, С

ЗН о. с

С 1

L + L

>- — — — а

С.

С4 где С, и С, — скорости продольных волн в жидкости и материале изделия.

Амплитудно-временные дискриминаторы 9 и 15, настроенные на заданный уровень срабатывания, выделяют необ3S ходимые для цальнейшей обработки первый (n=1) и второй (m=2) импульсы, прошедшие через изделие Н„, и в случае отсутствия дефекта выдают необходимую информацию в виде прямо<Р угольных импульсов (фиг.Зв) на входы триггера 10 ° Триггер 10 формирует прямоугольный импульс длительностью t, (фиг.Зг), передний фронт которого совпадает со временем прихода первого (n=l), а задний — второго (m=2) прошедших импульсов. Через дифференцирующую цепь 11 и схему ИЛИ 12 этот импульс своим задним срезом перебрасывает триггер 13 из состояния "1" в состояние "0" (фиг.

Зд). В результате на вход схемы

И 37 регистратора 14 поступает сигнал

"0". Сигнал на выходе схемы И 37 отсутствует и запись не воспроизводитсяа

Перед началом каждого таКта триггер 13 устанавливается в исходное положение i" импульсом от синхроС выхода генератора 7 зондирующих импульсов зондирующие импульсы поступают на излучающие электроакустические преобразователи

1и 3, расположенные в жидкости. В случае, если контролируемое изделие Н „ присутствует между электроакустическими преобразователями 1и 3 и дефекта в

85 4 нем нет, приемный электроакустический преобразователь 2 принимает серию импульсов, претерпевших многократные отражения в изделии Н„ и слоях иммерсионной жидкости (фиг.3a), а затем они поступают на усилитель 8.

Толщина жидкостных прослоек L, и Lz, 1 между электроакустическими преобразователями 1 и 2 и гранями изделия

Н„ наибольшей толщины выбирается такой, чтобы импульсы, обязанные многократным отражением в них, приходили позже второго прошедшего через изделие импульса и импульса, прошедшего через слой жидкости толщиной Т, между электроакустическими преобразователями 3 и 4 (фиг ° Зб). Для этого достато" чно, чтобы выполнились неравенства

3L Н .сс Ь4 L L4+Lz

+ — -- — -- --- ) --- ) — — — — +

С, С, С, С. С. илп С >ЗС и Т, Ь ) — — -- (1 — — -)ъ

И паке Со

4 с - г 4 С

1270

5 низлтора (фиг.3е). При наличии дефекта в контролируемом изделии хотя бы по одному из прошедших импульсов: первому (п=1) или второму (ш=2), на выходе соответствующего дискриглинатора 9 или 15 прямоугольного импульса не образуется (наличие дефекта хотя бы по одному из прошедших импульсов означает, что дефект в изделии ослабил амплитуду саответ- 10 ствующего прошедшего импульса таким образом, что ее величина оказалась меньше заданного порога срабатывания). Следовательно, триггер 10 также не срабатывает, и положительный импульс на выходе дифференцирующей цепи 11 и схемы ИЛИ 12 отсутствует.

В результате триггер 13 не перебрасывается и остается в состоянии 1".

На вход схемы И 37 регистратора 20

14 подается высокий уровень, и при приходе на вход импульса опроса (фиг.Зж) выходным сигналом схемы

И 37 отпирается ключ 38 и через электротермическую бумагу 42 течет ток 25 записи (фиг.Зз). Ключ 38 выключен размыканием ключа 40 в момент прихода импульса сброса следующего такта работы устройства (фиг.4е) ° Приг емный электроакустический преоб- 3Q разователь 4 принимает серию импульсов, претерпевших многократные отражения между преобразователями 3 и 4 (фиг.4б), которые поступают в усилитель 18. Амплитудно-временной дискриминатор 19 выделяет первый прошедший через жидкость импульс, который в виде прямоугольного импульса (фиг.4и) поступает на вход триггера 20. На второй вход триггера 20 щ поступает прямоугольный импульс от амплитудно-временного дискриминатора

15. Триггер 20 формирует импульс длительности (фиг.Зк) t,, передний фронт которого совпадает с моментом прихода второго прошедшего импульса, а задний — с временем прихода импульса, прошедшего через воду, Импульсы от триггеров 10 и 20 поступают на преобразователи 21 и 24 О временного интервала в напряжение.

Эти напряжения через блоки 22 и 25 памяти поступают на два входа сумматора 23. Постоянное напряжение с выхода сумматора 23, пропорциональное толщине Н, контролируемого изделия

Н„=С (+1,5 t„ ), поступаег на компараторы 26 и 31 с различными поро685 Ь гами срабатывания. Порог срабатывания комплрлтора 31 И„, соответствует в верхнему допустимому значению тоз1щины изделия Н, л порог срабатывания компарлтора 26: — И вЂ” нижнему допустимому значению толщины Н . При превышении выходного напряжения сумматора 23 порогов компарлторов 26 и

31, последние срабатывают и запускают мультивибраторы 27 и 32, вырабатывающие импульсы вида (фиг.Зл) и (фиг.3M).

Иультивибрлтор 27 запускает генератор 28 пилообразного напряжения, формирующий импульс вида (фиг.Зн).

Импульсы мультивибратора 32 и генератора 28 пилообразного напряжения. поступают на входы второго сумматора 29. Выходной сигнал сумматора подается на управляющий вход схемы

И 30. На второй ее вход поступают прямоугольные импульсы от генератора 6 тактовых импульсов (фиг.4о), а на ее третий вход — от генератора

34 прямоугольных импульсов, вырабатывающего мощные прямоугольные импульсы (фиг.Зп)„ злдержанные относительно импульса, прошедшего через жидкость (фиг,.Зб), схемой 33 задержки (фиг,3p).Схема V 30 запирается только отрицательным импульсом на управляющем входе н отпирается, если сигнал равен или бсльше нуля. При этом в открытом состоянии схема И 30 будет находиться вс время совпадения положительных импуг.ьсов на двух других ее входах. К выходу схемы И 30 подключена игла 41 записи информации о выходе толщины изделия за пределы номинала. При этом яркость записи зависит от напряжения и длительности импульса ня выходе схемы И 30.

Если толщина изделия Н, превышает допустимое значение H, то выходное напряжение сумматора 23, пропорциональное толщине, превышает пороги

U U . В этом случае нл входах сумматора 29 — импульсы вида (фиг. Зл) и (фиг. Зн) .В результате на вход схемы

И 30 поступает суммарный сигнал (фиг.

3c) . При этом длительность импульса (фиг, Зт), поступающего на иглу 41 записи, меньше длительности импульса, вырабатываемого генератором 34 прямоугольных импульсов (фиг.Зп).Запись при этом будет бледной, полутоновой, а ее протяженность в при1270685 нято>1 масштабе cоответствует протяt жени ости листа с ToJIBLHHoH Н H

Если толщина изделия меньше допустимого нижнего значения толщины

Н, то выходное напряжение сумматора

23 меньше порогов срабатывания компараторов 26 и 31. Последние не срабатывают, на входы сумматора 29 ничего не поступает. В результате длительность импульса на выходе схемы t0

И 30 соответствует длительности им-. пульса, вырабатываемого генератором

34 прямоугольных импульсов (фиг.Зп).

При этом запись не электротермпческой бумаге 42 будет темной, тоновой. 5

Если толщина изделия Н Н„ < Н, то срабатывает только компаратор 26 с порогом U . В результате на второй вход сумматора 29 ничего не подается, а на его первый вход поступает отри- р11 цательный импульс вида (фиг.Зп), который запирает схему И 30. В этом случае игла 41 запись не производит.

В момент наличия дефекта в изделии 25 при регистрации толщины может быть две ситуации.

Первая из них соответствует отсутствию импульса (на выходе амплитудновременного дискриминатора 9 импульс 3о может присутствовать). В этом случае на выходе триггера 20 импульс отсутствует, но на выходе триггера 10 бу— дет длинный импульс, передний фронт которого совпадает с моментом приема первого прошедшего через изделие импульса (фиг.3a), а задний фронт соответствует следующей посылке синхронизатора (фиг.4е). В результате на выходе сумматора 23 образуется напряже- 40 ние, значительно превышающее пороги срабатывания компараторов 31 и 26.

На входах сумматора 29 действуют сигналы (фиг.Зл,н), а на его выходе вида (фиг.Ç,с). Яркость записи на электротермической бумаге 42 оказывается бледной (как в случае Н„ > Н ), что является дополнительным признаком наличия дефекта. При этом протяженность записи иглой 41 контроля толщи—

50 ны оказывается такой, как и иглой 39 записи дефектов.

Вторая ситуация, встречающаяся крайне редко, соответствует случаю грубого плоскопараллельного дефекта в центральной части изделия. При этом на выходе амплитудно-временного дис— криминатора 9 импульс отсутствует, а на выходе амплитудно-временного дис. криминатора 15 — присутствует.

В этом случае триггер 10 не срабатывает и на второй вход сумматора

23 ничего не подается. В то же время триггер 20 под действием спускового импульса от амплитудно-временного дискриминатора 15 срабатывает, и на первый вход сумматора 23 подается постоянное напряжение, амплитуда которого пропорциональна временному интервалу сумматора 23. Это напряжение меньше порога срабатывания компаратора 26 и 31. На управляющем входе схемы И 30 сигнал отсутствует.

Игла 41 записи толщины осуществляет

FpKocT Hóþ запись, протяж:-нн .сть которой соответствует протяжепнос.ти дефекта ° Это также являе- ñ.ÿ дополнительным признаком дефекта.

При отсутствии контролируемого изделия между электроакустическими преобразователями 1 и 2 амплитуда прошедшего импульса велика (фиг.З,б), что приводит к срабатыванию амплитудно-временного дискриминатора 16, который запускает триггер 17. Импульс с выхода триггера 17 через схему

ИЛИ 12 перебрасывает триггер 13 из состояния "1" в состояние "0". Это запрещает запись дефекта на регистраторе 14. При отсутствии изделия амплитудно-временные дискриминаторы 9 и 15 не срабатывают, а значит на управляющем входе схемы И 30 напряжение отсутствует. Поскольку генератор 34 прямоугольных импульсов в этот момент работает, то игла 41 контроля толщины осуществляет яркостную запись (" Нулевая толщина изделия ).По этой записи можно судить о положении контролируемого изделия в ванне относительно акус гической системы.

Изобретение позволяет осуществить допусковый контроль толщины изделия с одновременной регистрацией на одном носителе информации брака как по толщине изделия, так и из-за наличия в нем недопустимых внутренних дефектов.

Фор мул аизобретени я

Устройство для ультразвукового контроля движущихся изделий, содержащее четыре электроакустических преобразователя, расположенных в жидкости попарно напротив друг друга и на одинаковом расстоянии, последователь9 1 270 но соединенные синхронизатор, генератор тактовых импульсов и генератор зондирующих импульсов., соединенный с двумя излучающими электроакустическими преобразователями, два е измерительных канала, первый из которых содержит последовательно соединенные первый усилитель, входом подключенный к первому приемному электроакустическому преобразователю» 10 первый амплитудно-временной дискриминатор, вторым входом подключенный к второму выходу синхронизатора, первый триггер, дифференцирующую цепь, схему ИЛИ, второй триггер и регистра- тор, второй амплитудно-временной дискриминатор, входом подклю .енный к выходу первого усилителя, вторым входом — к третьему выходу синхронизатора, а выходом — к второму »Q входу первого триггера, последовательно соединенные третий амплитудновременной дискриминатор, входом подключенный к выходу первого усилителя, вторым входом — к четвертому выходу 25 синхронизатора, и третий триггер, подключенный выходом к второму входу схемы ИЛИ» второи измерительныи канал содержит последовательно сое/ диненные второй усилитель, входом под- о ключенный к второму приемному электроакустическому преобразователю, четвертый амплитудно-временной дискриминатор, четвертый триггер,, первыи преобразователь временного интервала в напряжение, первый блок памяти . и первый сумматор, последовательно .соединенные второй преобразователь временного интервала в напряжение, 685 о входом подключенньп.; к выходу первого триггера, и второй блок памяти, выходом подключенный к второму входу первого сумматора, второй вход четвертого триггера подключен к выходу второго амплитудно--временного дискриминатора» второй вход четвертого амплитудно-временного дискриминатора подключен к. четвертому выходу синхронизатора, пятый выход которого подключен к вторым входам второго и третьего триггеров, регистратора, первого и второго блоков памяти, третьим входом первого и четвертого триггеров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено последовательно соединенными первым компаратором, входом подключенным к выходу первого сумматора, первым мультивибратором, генератором пилообразного напряжения, вторым сумматором и схемой И, последовательно соединенными вторым компаратором, входом ,подключенным к выходу первого сумматора, и вторым мул.ьтивибратором, выходом подключенным к второму входу второго сумматора, последовательно соединенными схемой задержки и генератором прямоугольных импульсов, выходом подключенным к второму входу схемы И, второй вход схемы задержки подключен к выходу четвертого амплитудно-временного дискриминатора, третий вход схемы И подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, выход схемы И подключен к третьему входу регистратора. сидр

1270685

Р

Р е

Составитель К. Леонов

Техред Л.Олейник

Корректор:Г. Решетник

Подписное

Редактор И, Касарда

Заказ 6237/47 тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4