Устройство для ультразвукового контроля усилия затяжки резьбовых соединений

 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля физических параметров материалов, основанным на измерении скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале при его нагружении, в частности к ультразвуковому контролю величины напряжений в резьбовых соединениях . Целью изобретения является повьшение точности контроля за счет автоматизации процесса затяжки. Повышение точности достигается за счет учета сдвига фаз при распространении УЗК в материале болта (шпильки), формирования измерительного интервала времени при постоянном отношении порога фop D poвaния к максимальной амплитуде колебания в высокочастотном сигнале, уменьшения случайной ошибки при работе измерителя 7 временных интервалов в режиме умножения периода с дополнительным стробированием меток времени. Постоянное отношение порога формирования к амплитуде сигнала поддерживается введением цифрового управления чувствительностью усилителя 4 с помощью блока 18 регулировки усиления, при этом не требуется перестройка устройства при переходе с одного типоразмера крепежа на другой. Учет сдвига фаз осущестбляется введением в устройство парафа зного каскада усилителя 4, второго формирователя 11 импульсов и схемы 12 совпадения, при этом оба формирователя 5 и 11 импульсов имеют одинаковый и положительный порог , передний фронт измерительного импульса при этом формируется по первому (по времени) импульсу яэ серии приходящих от формирователей 5 и 11 импульсов. 1 ил. (Л с to 00 сд со Од

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU 1280536 А 1 (51)4 С 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3973454/25-28 (22) 19.08.85 (46) 30.12 ° 86. Бюл. N- 48 (72) В.И.Фадеев и Ю.А.Чайка (53) 620. 179. 16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 954820, кл . G 01 N 29/00, 198 1.

Авторское свидетельство СССР

В 575560, кл. G 01 N 29/04, 1975. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО

КОНТРОЛЯ УСИЛИЯ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВЫХ

СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля физических параметров материалов, основанным на измерении скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале при его нагружении, в частности к ультразвуковому контролю величины напряжений в резьбовых соединениях.Целью изобретения является повышение точности контроля за счет автоматизации процесса затяжки. Повьппение точности достигается за счет учета сдвига фаз при распространении

УЗК в материале болта (шпильки), формирования измерительного интервала времени при постоянном отношении порога формирования к максимальной амплитуде колебания в высокочастотном сигнале, уменьшения случайной ошибки при работе измерителя 7 временных интервалов в режиме умножения периода с дополнительным стробированием меток времени. Постоянное отношение порога формирования к амплитуде сигнала поддерживается введением цифрового управления чувствительностью усилителя 4 с помощью блока

18 регулировки усиления, при этом не требуется перестройка устройства при переходе с одного типоразмера крепежа на другой. Учет сдвига фаз осуществляется введением в устройство парафаэного каскада усилителя

4, второго формирователя 11 импульсов и схемы 12 совпадения, при этом оба формирователя 5 и 11 импульсов имеют одинаковый и положительный порог, передний фронт измерительного импульса при этом формируется по первому (по времени) импульсу иэ серии приходящих от формирователей 5 и 11 импульсов. 1 ил.

1280536

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля физических параметров материалов, основанным на ,измерении скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале прй его нагружении, в частности к ультразвуковому контролю величин налряжений в резьбовых соединениях.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет автоматизации процесса затяжки.

На чертеже представлена блок-схема устройства для ультразвукового контроля усилия затяжки резьбовых соединений.

Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь 3, gg усилитель 4 и первый формирователь 5 импульсов, последовательно соединенные спусковой каскад 6 и измеритель

7 временных интервалов и дисплей 8, первый блок 9 запрета, включенный меж.25 ду выходом усилителя 4 и вторым входом первого формирователя 5 импульсов, последовательно соединенные второй блок 10 запрета, второй формирователь

11 импульсов, входами подключенные к . Щ второму выходу усилителя, схему 12 совпадения, второй вход которой подключен к выходу первого формирователя

5 импульсов, и первый селектор 13 импульсов, выходом подключенный к первому входу спускового каскада 6, последовательно соединенные блок 14 пересчета и второй селектор 15 импульсов, выходом подключенный к второму входу спускового каскада 6, блок 16 40 вычислений, включенный между выходом измерителя 7 временных интервалов и дисплеем 8, выносимый пульт 17 управления, выходом подключенный к вТорым входам блока 16 вычислений и измери- д теля 7 временных интервалов и входам .блока 14 пересчета и синхронизатора

1, и блок 18 регулировки усиления, включенный между выходом генератора

2 зондирующих импульсов и вторым 50 входом усилителя 4, выход схемы 12 совпадения подключен к вторым входам второго селектора 15 импульсов и блоков 1Й и 16 пересчета, и регулировки усиления, вторые входы блоков

„-9 и 10 запрета подключены к второму выходу синхронизатора 1. Позицией 19 обозначено контролируемое изделиеболт (шпилька), Устройство для ультразвукового контроля усилия затяжки резъбовых ,соединений работает следующим образом.

С выносного пульта 17 управления вьдаются команды на установку определенного коэффициента деления блока

14 пересчета выполняемой операции (измерение а или ) блоком 15 вычислений, разрешение на работу измерителя 7 временных интервалов и синхронизатора 1. Синхронизатор 1 управляет работой генератора 2 эондирую щих импульсов, измерителя 7 временных интервалов и блоков 9 и 10 запрета.

Импульсы с синхронизатора 1 снимают запрет с формирователей 5 и 11 импульсов и запускают генератор 2 зондирующих импульсов. Генератор 2 зондирующих импульсов возбуждает при помощи ультразвукового преобразователя 3 акустический импульс в контролируемом изделии 19. Отражаясь от противоположного торца изделия 19, акустический импульс поступает вновь на ультразвуковой преобразователь 3, где преобразуется в электрический сигнал и подается на усилитель 4.

Одновременно с возбуждением ультразвукового преобразователя 3 зондирующий импульс поступает на блок 18 регулировки усиления усилителя 4, который изменяет коэффициент усиления усилителя 4 таким образом, что компенсируется изменение амплитуды отраженных импульсов по зависимости, определяемой выражением К:„ = К,1

Pk где К „- значение коэффициента усиления; К, — начальное значение коэффициента усиления," t — время распространения УЗК, с, 8- депремент запускания, приведенный к единице времени распространения 1/с. Сигнал с инверсных выходов усилителя 4 посту пает на входы формирователей 5 и 11 импульсов и входы блоков 9 и 10 запрета, запрещающих повторный запуск формирователей 5 и 11 импульсов. Импульсы отрицательной полярности с формирователей 5 и 11 импульсов поступают на входы схемы 12 совпадений, на выходе которой формируется положительный импульс, информационной частью которого является передний фронт. Сформированный импульс поступает на входы блока 14 пересчета и блока 18 регулировки усиления.

По заднему фронту импульса блок 18 регулировки усиления изменяет чув1280536 ствительность усилителя 4 по зависимости, определяемой выражением К,, К,а ", где а — коэффициент, характеризующий конструктивные условия отражения и распространения УЗК 5 и — номер отражения. Блок 14 пересчета работает по спаду импульса с выхода схемы 12 совпадений. После прохождения первого импульса останавливается селектор 13 импульсов и пропускает второй импульс последовательности на спусковой каскад 6, разрешающий прохождение меток времени. После пересчета до-установленного коэффициента с блока 14 пересчета поступает разрешение на работу второго селектора 15 импульсов, следующий импульс последовательности поступает на спусковой каскад 6 и запрещает прохождение меток времени, задним 20 фронтом этого же импульса блоки 9 и

10 запрета, блок 18 регулировки усиления и блок 14 пересчета устанавливаются в исходное положение. Измеритель 7 временных интервалов измеря- 25 ет временной интервал между передними фронтами импульсов со схемы 12

1 совпадений. Количество усредняемых интервалов задается с выносного пульта 17 управления и подсчитывается по 30 входным импульсам от синхронизатора

1. По окончании процесса измерения измеритель 7 временных интервалов выдает команду на блок 16 вычислений.

В зависимости от выполняемой операции — измерение времени распространения t или измерение приращения времени Л распространения, задаваемой с выносного пульта 17 управления, блок вычисления высвечивает на дисп- 40 лее 8 соответствующее значение и индикацию операции. При выполнении операции измерения времени распространения (7) блок 16 вычислений запоминает значение и преобразует его в - 45 код дисплея 8. При выполнении операции измерения приращения времени распространения (a< ) блок 16 вычислений запоминает значение и осуществляет запоминание начального времени распро 50 странения Й, вычитание его из тео кущего значения, запоминание значения Ы = - и преобразование его в код дисплея 8. При установке в блок 16 вычислений заданного значения 55 а . возможно осуществлять автоматическое выключение устройство по достижению заданного значения затяжки резьбового соединения.

Изобретение позволяет осуществить контроль усилия затяжки болтов (шпилек) резьбовых соединений малых диа-. метров и длин высокой точности за счет учета сдвига фаз при распространении УЗК в материале болта (шпиль-. ки), формирования измерительного интервала времени при постоянном отношении порога формирования к максимальной амплитуде колебания в высокочастотном сигнале, уменьшение случайной ошибки при работе измерителя временных интервалов в режиме умножения периода с дополнительным стробированием меток времени.

Формула изобретения

Устройство для ультразвукового контроля усилия затяжки резьбовых соединений, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генераг тор зондирующих импульсов, ультразву. .ковой преобразователь, усилитель и первый формирователь импульсов, пос- ледовательно соединенные спусковой каскад и измеритель временных интервалов, и дисплей, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено первым блоком запрета, включенным между выходом усилителя и вторым входом первого формирователя импульсов, последовательно соединенными вторым блоком запрета, вторым формирователем импульсов, входами подключенными к второму выходу усилителя, схемой совпадения, второй вход которой подключен к выходу первого формиро-. вателя импульсов, и первым селектором импульсов, выходом подключенным к первому входу спускового каскада, последовательно соединенными блоком пересчета и вторьв селектором импульсов, выходом подключенным к второму входу спускового каскада, блоком вычислений, включенным между выходом измерителя временных интервалов и дисплеем, выносным пультом управления, выходом подключенным к вторым входам блока вычислений и измерителя временных интервалов и входам блока пересчета и синхронизатора, и блоком регулировки усиления, включенным между выходом генератора зондирующих импульсов и вторым входом усилителя, выход схемы совпадения подключен к вторым входам второго селектора им128053б пульсов и блоков пересчета и регулировки ускпения, вторые входы блоков запрета подключены к второму выходу синхронизатора.

Составитель К.Леонов

Техред В.Кадар- Корректор Г.Решетник

Редактор А.Долинич

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7062/50

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