Ультразвуковой дефектоскоп

 

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества материалов и изделий в машиностроении,, знергетике и других отраслях промышленности , например при контроле элементов конструкций атомных электростанций и т.д. Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет автоматизации процесса установки начальных параметров устройства. Амплитуды сигналов, отраженные от эталонного отражателя, пройдя через открытые блоки демпфирования (БД), блоки выравнивания чувствительности (БВЧ) и усилители каждого канала, попадают в блок обработки информации, где преобразуются в цифровую форму и подаются по общей магистрали в вычислительньш блок управления, где сравниваются между собой. Определяется канал, в котором амплитуда сигнала наименьшая и на сколько она отличается от порога регистрации дефекта . Соответствующие сигналы управления поступают по общей магистрали в БД и БВЧ в виде соответствующего цифрового кода. В БД цифровой код поступает на регистр, который управляет коммутатором, на входы которого через соответствующие резисторы, выбранные с определенным шагс5м демпфирования i подан сигнал с преобразователя канала , а выход соединен на землю. Таким образом производится выравнивание i амплитуд во всех каналах. В БВЧ цифровой код поступает на регистр, каждый разряд которого управляет соответствующим делителем напряжения с выбранным коэффициентом деления через инвертор и два аналоговых ключа. Причем сигнал с преобразователя, пройдя через последовательно соединенные делители напряжения, будет поделен на необходимую величину. Таким обраю « зом происходит ослабление усиления в остальных каналах до величины, доND Ю статочной для выявления минимального дефекта на наибольшей глубине. ПосЮ леднее повьш1ает также достоверность контроля за счет уменьшения мертвой 00 зоны и повышения разрешающей способности . Эта автоматическая операция производится в 64-канальном дефектоскопе за доли секунды. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ц) (б)) 4 01 И 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3916139/25-28 (22) 25.06.85 (46) 23. 11. 86. Бюл № 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) С.Б.Бирюков, В.С.Гаврев, В.Б.Пастернак и N.М.Шпинер (53) 620. !79.16(088.8) (56) Патент США М 4222275, кл. G 01 N 29/04, 1980. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к ультра— звуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества материалов и изделий в машиностроении,. энергетике и других отраслях промышленности, например при контроле элементов конструкций атомных электро— станций и т.д. Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет автоматизации процесса установки начальных параметров устройства. Амплитуды сигналов, отра-. женные от эталонного отражателя, пройдя через открытые блоки демпфирования (БД), блоки выравнивания чувствительности (БВЧ) и усилители каждого канала, попадают в блок обработки информации, где преобразуются в цифровую форму и подаются по общей магистрали в вычислительный блок управления, где сравниваются между собой. Определя— ется канал, в котором амплитуда сигнала наименьшая и на сколько она отличается от порога регистрации дефекта. Соответствующие сигналы управления поступают по общей магистрали в БД и БВЧ в виде соответствующего цифрового кода. В БД цифровой код поступает на регистр, который управляет коммутатором, на входы которого через соответствующие резисторы, выбранные с определенным шагом демпфирования; подан сигнал с преобразователя канала, а выход соединен на землю. Таким образом производится выравнивание амплитуд во всех каналах. В БВЧ цифровой код поступает на регистр, каждый разряд которого управляет соответствующим делителем напряжения с выбранным коэффициентом деления через инвертор и два аналоговых ключа. Причем сигнал с преобразователя, пройдя через последовательно соединенные делители напряжения, будет поделен на необходимую величину. Таким образом происходит ослабление усиления в остальных каналах до величины, достаточной для выявления минимального дефекта на наибольшей глубине. Последнее повышает также достоверность контроля за счет уменьшения мертвой зоны и повышения разрешающей способности. Эта автоматическая операция производится в 64-канальном дефектоскопе за доли секунды. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1272223

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества 5 материалов и изделий в машиностроении, энергетике и других отраслях промышленности, например при контроле элементов конструкций атомных электростанций и т.д. 1О

Цель изобретения — повышение производительности контроля за счет автоматизации процесса установки начальных параметров устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема 15 трехканального ультразвукового дефектоскопа; на фиг.2 — блок автоматического демпфирования канала.

Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп содержит блок 1 обработки 20 информации, вычислительный блок 2 управления, синхронизатор 3, дешифратор 4 и три канала, каждый из которых состоит из соединенных последовательно преобразователя 5, блока 25

6 автоматического выравнивания чувствительности (БВЧ) и усилителя 7, а также генератор 8 УЗК, выходом подключенный к преобразователю 5, и блок 9 демпфирования (БД), аналого- З0 вый вход которого подсоединен к преобразователю 5. Входы генераторов 8, УЗК всех каналов подключены к синхронизатору 3. Входы строба БВЧ 6 и

БД 9 соединены с соответствующим

35 разрядным выходом дешифратора 4. Выход усилителя 7 каждого канала .подсоединен к соответствующему входу блока 1 обработки информации. Цифровые входы последнего, БВЧ 6, БД 9, дешифратора 4 и вычислительного блока 2 управления подключены к общей магистрали.

Блок 1 обработки информации содержит узлы преобразования аналоговых

45 сигналов с усилителей каждого канала в цифровую. форму, схемы сравнения и выделения сигналов о дефекте при превышении ими определенных заданных уровней, регистраторы дефектов.

БВЧ 6 канала (фиг.1) снабжен, например, четырьмя каскадами деления, каждый из которых содержит делитель

10 напряжения, регистр 11, инвертор

12 и два аналоговых ключа 13 и 14, информациониными входами соединенных между собой. Делитель 1О напряжения может быть рассчитан на ослабление в

1 дБ, делитель !О напряжения — на

2 дБ, делитель 10 — на 4 дБ, делитель 10 — на 8 дБ и в общем случае делитель 10 напряжения — на 2 " дБ (где i — порядковый номер делителя).

Регистры 11 выполнены в виде триггеров. Входы строба всех регистров 11

БВЧ соединены между собой и подключены к соответствующему данному каналу выходу дешифратора 4. Запись в реристр 11 происходит импульсом с общей магистрали при наличии строба с дешифратора 4, разрешающего запись в данный канал. Цифровой (разрядный) вход регистра 11 каждого каскада деления ДВЧ подсоединен к соответствующему ему разряду общей магистрали.

Например, вход регистра первого каскада деления подсоединен к первому разряду (01 на фиг.1) общей магистрали, вход регистра второго каскада деления — к второму разряду (02 на фиг. 1) и т.д. В каскаде деления вход управления первого аналогового ключа

13 соединен с выходом регистра 11 непосредственно, а вход управления второго аналогового ключа — через инвертор 12. Информационные входы аналоговых ключей 13" и 14" первого каскада деления подсоединены к преобразователю 5. Информационные входы аналоговых ключей 13 и 14 второго каскада деления подключены в первом каскаде деления к выходу первого.аналогового ключа 13 непосредственно и к выходу второго аналогового ключа

14 через делитель 10" напряжения.

Информационные входы аналоговых ключей 13 и 14 третьего каскада деления соединены во втором каскаде деления с выходом первого аналогового ключа 13 непосредственно и с выходом второго аналогового ключа 14

2 через делитель 1О напряжения.,В последнем (четвертом) каскаде деления информационные входы аналоговых ключей 134 и 144 соединены в третьем каскаде с выходом первого аналогового ключа 13 непосредственно и с выходом второго аналогового ключа 14 через з делитель 10 напряжения, выход первого аналогового ключа 13 непосредственно, а второго — через делитель

10 напряжения соединены с входом усилителя 7 . При записи "1" с общей магистрали в регистр 11 каскада деления открывается аналоговый ключ 14 и закрывается аналоговый ключ 13 этого каскада. При записи "0" — наобо30

3 12722 рот: открывается ключ 13 и закрывается ключ 14. Следовательно, кодом в слове на общей магистрали устанавливают определенную степень ослабления сигнала, поступающего на усилитель 7 канала. Например, если в слове на общей магистрали установлены биты

0110101, это может означать следующее: единица в первом справа (младшем) бите — режим выравнивайия чувст10 вительности (режим установки началЬных параметров); 10 в двух следующих битах подает строб через дешифратор

4 на регистры 11 второго канала;

0110 в четырех следующих битах уста 1 навливает на выходах регистров 11 и 11 единицу и на выходах регистров

11 и 11 — нуль, при этом сигнал с и преобразователя 5 второго канала в блоке 6> БВЧ перед поступлением на

20 усилитель 7 будет проходить через делители 10 и 10 напряжения и ослабится на 2+4 6 дБ. Выравняв автоматически таким путем чувствительность, дефектоскоп переводится в режим контроля: на выходах дешифратора 4 стробы не выставляются, запрещая тем самым изменение установленных коэффициентов усиления по каналам.

БД 9 (фиг.2) снабжен резисторами

R„-R„, одним концом соединенными с преобразователем 5 канала, коммута тором 15 аналоговых сигналов, аналоговыми входами подсоединенным к вторым концам соответствующих резисторов R„-R„, а выход заземпен, регист- 5 ром 16, выходом соединенным с разрядными входами коммутатора 15 аналоговых сигналов, первым входом подсоединенным поразрядно к общей магистрали, а вторым входом — к соответствующему выходу дешифратора 4.

Сигнал с преобразователя 5 канала демпфируется одним из резисторов

R<+R> БД 9. Каждый резистор R этого блока 9 рассчитан на определенную степень демпфирования, например R„ на 0 дБ, на 1 дБ,..., R> на 256 дБ.

Заземление того или другого резистора R БД 9 производится коммутатором 15 аналоговых сигналов при поступлении определенного кода на его разрядные входы с выхода регистра

16 БД. Регистр 16 БД может быть выполнен в виде триггеров с входом разрешения, на который подается строб З с дешифратора 4 на время записи в триггеры (переброски триггеров) данного канала. Определенные биты в

23 4 слове на общей магистрали запускают (перебрасывают) соответствующие триггеры регистра 16 и, следовательно, выбирают необходимый резистор R для шунтирования преобразователя 5. Например, если в слове на общей магистрали в соответствующих регистру разрядах появляются биты 011, то открывается третий вход коммутатора 15 и резистор шунтирует преобразователь 5.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Перед контролем иэделия в режиме

\ автоматического выравнивания чувствителвности по каналам производят на эталонном образце установку начальных параметров многоканального дефектоскопа, причем эти начальные параметры должны быть достаточны для выделения и регистрации минимально необходимого дефекта на максимально заданной глубине контроля. При поступлении сигнала с синхронизатора 3 запускается генератор 8 УЗК канала, который генерирует импульсы возбуждения, преобразуемые преобразователем 5 в упругие механические УЗК, распространяющиеся в эталонный образец. Отраженные от минимального заданного отражателя на максимально заданной глубине упругие УЗК преобразуются преобразователем 5 в электрические сигналы, которые без ослабления поступают через БВЧ 6 на усили:тель 7 и усиленные подаются на соответствующий каналу вход блока 1 обработки информации (амплитуды сигналов в каналах сильно различаются из-эа разброса параметров преобразователей). В последнем амплитуды сигналов всех каналов преобразовываются в цифровую форму и подаются по общей магистрали в вычислительный блок 2 управления, в памяти которого они запоминаются, сравниваются в арифметико-логическом устройстве между собой, определяется канал, в котором сигнал наименьший и насколько амплитуда этого сигнала превышает установленный порог регистрации дефекта при заданной степени достоверности. Кроме того, определяется на сколько амплитуда сигнала в каждом канале больше амплитуды в канале,где она наименьшая. Поочередно соответствующая каналу разница в амплитуде автоматически подается на регистры

11 БВЧ 6 данного канала по общей магистрали и через дешифратор 4 стро1272223 бом разрешается запуск триггеров этих регистров. Этим определяется, через какие делители 10 напряжения канала будет пропускаться сигнал на вход усилителя 7. Затем (или в том же слове на общей магистрали) подается код, на регистр 16 блока 9 автоматического демпфирования канала, определяющий степень шунтирования преобразователя канала, т.е. какой резистор R БД 9 10 заземлен (подключен к нулевой шине).

Выравняв автоматически таким путем чувствительность по каналам и доведя ее (уменьшив) во всех каналах до заданной при определенной степени достоверности, дефектоскоп переводится в режим контроля: на выходах дешифратора 4 стробы не выставляются, за— прещая тем самым изменение установленных коэффициентов усиления по каналам. Отраженные от дефектов сигналы принимаются, преобразуются в электрические и усиливаются в каналах, подаются на блок обработки информации, где выделяются в зоне конт- 2 роля и при помощи вычислительного блока 2 управления определяются размеры, глубина и др. параметры дефекта.

Например, если установлено, что для выявления дефектов с заданной достоверностью амплитуда сигнала от них должна быть не менее 10 дБ, а амплитуды принятых сигналов от минимально заданного отражателя на максимально заданной глубине эоны контроля следующие: 20 дБ в первом кана— ле, 16 дБ во втором канале и 23 дБ в третьем канале, то при установке начальных параметров блоком автомати-:

4О ческого выравнивания чувствительности уменьшается усиление в первом канале на 4 дБ, во втором канале — на 0 дБ, в третьем канале — на 7 дБ, а блоком автоматического демпфирования чувствительность во всех каналах уменьша45 ется на 6 дБ, Следовательно, выравнивание чувст вительности по каналам, а именно поканальное измерение усиленных сигналов от эталонного отражателя, сравнение их между собой, отыскание канала с наименьшей величиной сигнала и уменьшение коэффициента усиления в остальных каналах до этой величины, 55 а также демпфирование преобразователя до порога выделения минимального дефекта на максимальной глубине контроля, производится автоматически и быстро, что повышает производительность и делает более достоверной (не зависящей от квалификации оператора) установку начальных параметров контроля, а значит, производительность и достоверность всего автоматизированного контроля. Автоматическое уменьшение чувствительности в каналах до нужной величины блоком автоматического демпфирования повышает достоверность контроля за счет уменьшения мертвой зоны и повышения разрешающей способности. Эти автоматические операции производятся в

64-канальном УЗ дефектоскопе эа доли секунды и определяются в основном количеством каналов, глубиной контроля, материалом контролируемого изделия, вариантом контроля, скоростью преобразования аналоговых величин в цифровые и скоростью обработки информации в вычислительном блоке. Так как эти операции выставления в каналах необходимых чувствительностей производятся достаточно быстро, такую установку начальных параметров контроля можно производить периодически, например раз в 1 ч, пропуская под преобразователями эталонный образец, чтобы поддерживать неизменной достоверность контроля.

Формула изобретения

1. Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий соединенные общей магистралью блок обработки информации и вычислительный блок управления, синхронизатор, два или более одинаковых канала, каждый из которых состоит из преобразователя, подключенного к выходу генератора ультразвуковых колебаний, и усилителя, вход генератора ультразвуковых колебаний каждого ка— нала подключен к соответствующему выходу синхронизатора, выход усилителя каждого канала подключен к соответствующему входу блока обработки информации, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля за счет автоматизации процесса установки начальных параметров устройства, он снабжен дешифратором, а в каждом канале блоком выравнивания чувствительности, выходом подключенчым к усилителю, и блоком демпфирования, аналоговые входы которых подключены к преобразова7 1272 телю, а входы строба — к соответствующим разрядным выходам дешифратора, цифровые входы блоков выравнивания чувствительности, блоков демпфирования каждого канала и дешифратора под5 ключены к общей магистрали.

2. Дефектоскоп по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок выравнивания чувствительности снабжен одним или более каскадами деления, каж- р дый из которых содержит делитель на— пряжения, инвертор, регистр и два аналоговых ключа, информационными входами соединенных между собой, вход управления первого ключа соединен с выходом регистра непосредственно, а вход управления второго ключа — через инвертор, информационные входы аналоговых ключей первого каскада деления подсоединены к преобразователю, информационные входы аналоговых ключей последующего каскада деления подклю чены в предыдущем каскаде деления к выходу первого аналогового ключа непосредственно и к выходу второго аналогового ключа через делитель напря223 жения, в последнем каскаде деления выход первого аналогового ключа непосредственно„ а второго — через делитель напряжения — соединены с входом усилителя, вход регистра каскада деления подсоединен к соответствующему разряду общей магистрали, входы строба всех регистров соединены с соответствующим разрядным выходом дешифратора.

3. Дефектоскоп по п.l, о т л и— ч а ю шийся тем, что блок демпфирования каждого канала снабжен двумя или более резисторами, одним концом соединенными с преобразователем канала, коммутатором аналоговых сигналов, аналоговым входом соединенным с вторым концами соответствующих резисторов, а его выход — с нулевой шиной, регистром, выходом соединенным с разрядными входами коммутатора аналоговых сигналов, первым входом подсоединенным поразрядно к общей магистрали, а вторым входом — к соответствующему выходу дешифратооа.

1272223

cidрагойлггю

Составитель А.Елкин

Редактор А.Козориз Техред Л.Сердюкова Корректор О.Луговая

Заказ 6332/42 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4