Ультразвуковой дефектоскоп

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано для обнаружения локальных дефектов. Цель изобретения - повьшение разрешающей способности.Генератор зондирующих импульсов с помощью акустического преобразователя зондирует контролируемое изделие, сигнал с которого поступает через формирователь строб-импульса зоны контроля и кольцевой счетчик на п временных се- .лекторов, выходами подключенных через блок измерения амплитуд эхо-сигналов к блоку оперативной памяти. Из него по командам с блока управления сигналы поступают г регистратор для последующей оценки качества изделия.Сигнал с акустического преобразователя через усилитель поступает также на первые входы элемента совпадения и формирователя строб-импульсов на уровне отсечки шумов, выход которого связан с вторым входом указанного элемента совпадения . Выход последнего соединен с вторыми входами п временных селекторов и через последовательно соединенный блок вьщеления экстремумов и блок вьщеления четных импульсов с первым входом смесителя, второй вход которого соединен с выходом формирователя строб-импульсов на уровне отсечки шумов, а выход связан с отдельным входом кольцевого счетчика. Анализ импульсов на наличие точек экстремумов и выделение из них четных импульсов позволяет разделить идущие с небольшим интервалом друг от друга импульсы, что повышает разрешающую способность дефектоскопа. 2 ил. 0

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц 4 G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3880301/25-28 (22) 01.04.85 (46), 07.01.87. Бюл. У 1 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) В ° С. Гаврев, С.Б. Бирюков, .В.Б. Пастернак и Л.И. Трахтенберг (53) 620. 179. 16(088.8) (56) Патент США - 3872715, кл. G 01 Н 29/04, 1975. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ gE@EKTOCKOII (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано для обнаружения локальных дефектов. Цель изобретения — повышение разрешакнцей способности. Генератор зондирующих импульсов с помощью акустического преобразователя зондирует контролируемое изделие, сигнал с которого поступает через формирователь строб-импульса эоны контроля и кольцевой счетчик на и временных се.лекторов, выходами подключенных через ,блок измерения амплитуд эхо-сигналов к блоку оперативной памяти. Из него по командам с блока управления сигна.лы поступают г регистратор для последующей оценки качества изделия. Сигнал с акустического преобразователя через усилитель поступает также на первые входы элемента совпадения и формирователя строб-импульсов на уровне отсечки шумов, выход которого связан с вторым входом укаэанного элемента совпадения. Выход последнего соединен с вторыми входами и временных селекторов и через последовательно соединенный блок выделения экстремумов и блок выделения четных импульсов с первым входом смесителя, второй вход которого соединен с выходом формирователя строб-импульсов на уровне отсечки шумов, а выход связан с отдельным входом кольцевого счетчика. Анализ импульсов на наличие точек экстремумов и выделение из них четных импульсов позволяет разделить идущие с небольшим интервалом друг от друга импульсы, что повышает разрешающую способность дефектоскопа. 2 ил.

128199

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации параметров неопределенного количества беспорядочно расположенных 5 дефектов в автоматических приборах и установках контроля качества материалов и иэделий в машиностроительной, энергетической и других отраслях промышленности. fO

Целью изобретения является повышение разрешающей способности за счет разделения близко идущих импульсов от дефектов.

На фиг. 1 приведена структурная 15 схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 — эпюры выходных напряже,ний, поясняющие работу дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, акустический преобразователь 2, усилитель 3, первый формирователь 4 стробимпульсов на уровне отсечки шумов, кольцевой счетчик 5, второй вход которого электрически связан через второй формирователь 6 строб-импульсов зоны контроля с выходом генератора 1, и временных селекторов 7-9, цифровой ЗО . блок 10 измерения амплитуд эхо-сигналов от дефектов и блок 11 оперативной памяти, второй вход которого электрически связан через блок 12 управления с выходом кольцевого счетчика

5, блок 13 измерения координат дефектов, выход которого подключен к третьему входу блока 11 оперативной памяти, а вход соединен с вторым выходом блока 12 управления, причем второй вход блока 12 управления подключен к выходу генератора 1 зондирующих импульсов, а выход блока 11 — к входу регистратора 14 для оценки качества контролируемых изделий, а так- 45 же последовательно соединенные элемент 15 совпадения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам усилителя 3 и формирователя 4 строб-импульсов на уровне отсечки шумов, а выход соединен с вторыми входами и временных селекторов 7-9, блок 16 выделения экстремумов огибающей сигналов, блок 17 выделения четных импулЬсов и смеситель

18, причем вторые входы блока 17 выделения четных импульсов и смесителя

18 соединены с выходом формирователя

4 строб-импульсов на уровне отсечки г 2 шумов, а выход смесителя 18 соединен с отдельным входом кольцевого счетчика 5.

Блок 10 измерения амплитуд эхосигналов от дефектов может быть выполнен, например, в виде п пиковых детекторов 19-21, входы которых подключены соответственно к выходам п временных селекторов 7-9, а выходы через аналоговый многоканальный коммутатор ?2 подключены к входам аналого-цифрового преобразователя 23, выход которого подключен к входу блока 11 оперативной памяти.

Схема 16 выделения экстремумов огибающей видеосигналов может быть выполнена, например, в виде компаратора 24, первый вход которого соединен с выходом элемента 15 совпадения непосредственно, а второй — через первую линию 25 задержки, выход подключен к входу блока 17 выделения

I четных импульсов.

Блок 17 выделения четных импульсов, соответствующих точкам минимума огибающей видеоимпульсов, может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных триггера 26, счетный вход которого соединен с выходом схемы 16 выделения экстремумов огибающей видеосигналов, формирователя 27, второй линии 28 задержки и схемы 29 антисовпадений, причем разрешающий вход триггера 26 и второй вход элемента 29 антисовпадений соединены с выходом формирователя 4 строб-импульсов на уровне отсечки шумов, а выход схемы 29 антисовпадений соединен с первым входом, смесителя 18.

На фиг. 2 показаны: cf — импульсы возбуждения ультразвуковых колебаний преобразователя, следующие с частотой синхроимпульсов генератора 1 зондирующих импульсов; 8 — видеосигналы на выходе усилителя 3; S — видеосигнал от одиночного дефекта; 3,Ьэ — видеосигналы от двух близко расположенных по глубине залегания дефектов, точка минимума огибающей которых U превышает уровень отсечки шумов Н „ строб-импульсы, сформированные на уровне отсечки шумов, на выходе формирователя 4 строб-импульсов; и видеосигналы на выходе элемента 15 совпадений, отселектированные от шумов; — импульсы на выходе блока 16 выделения экстремумов .огибающей видеосигналов; е — импульсы на выходе триг1281992 гера 26; ж — импульсы на выходе форми— рователя 27, соответствующие четным точкам экстремума (точкам минимума) огибающей видеосигналов b и задним фронтам строб-импульсов о на уровне отсечки шумов;ж, — импульсы на выходе второй линии 28 задержки; ) — импульсы на выходе элемента 29 ВНТНсоВ падений, соответствующие четным точкам экстремума в пределах длительностей 10 соответствующих строб-импульсов (точкам минимума огибающей видеосигналов); о — строб-импульсы на выходе смесителя 18; к — выходной сигнал формирователя 6 строб-импульсов зоны контРолЯ; Л,, Az, Лз — послеДовательность выходных импульсов на выходе кольцевого счетчика 5; м,, М,мз— вьщеленные видеосигналы от дефектов на выходах временных селекторов 7-9; 20

М, — видеосигнал от одиночного дефекта; м и М - разделенные на уровне точки минимума видеосигналы от двух близко расположенных друг к другу по глубине залегания дефектов.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Генератор 1 зондирующих импульсов генерирует импульсы возбуждения а которые преобразуются преобразователем 2 в упругие механические колебания, распространяющиеся через контактную среду в контролируемое изделие. Отраженные от дефектов и дна из- 35 дения упругие колебания преобразуются преобразователем 2 в электрические ультразвуковые сигналы, которые посту- пают на вход усилителя 3. Усиленные и детектированные видеосигналы о с 4р выхода усилителя 3 поступают на нервые входы элемента 15 совпадения и формирователя 4 строб-импульсов, на второй вход которого подается напряжение отсечки шумов Uo, . С выхода фор-45 мирователя 4 строб-импульсы 1, длительности и временные положения кото рых соответствуют длительностям и временным положениям соответствующих видеосигналов 5 на уровне отсечки у подаются на второй вход элемента 15 совпадения, где йроисходит вре,менное селектирование видеосигналов от помех в моменты времени, соответствующие превышению амплитуд видеосигналов 5 над уровнем отсечки помех U . При этом, в отлччие от ви-.:. цеосигнала 81, соответствующего одиночному дефекту, видеосигналы 3 и

Я, отраженные от разных, но близко

1 расположенных друг к другу по глубине залегания дефектов, точка минимума

U „„ц которых на огибающей видеосигналов превышает напряжение отсечки

Н,, на выходе элемента 15, совпадения оказываются неразделенными.Отселектированные видеоимпульсы g c выхода элемента 15 совпадения подаются на первый вход компаратора 24 схемы 16 выделения экстремумов оги— бавщей сигналов непосредственно и на второй вход через линию 25 задержки.

В моменты равенства входных напряжений компаратор вырабатывает короткие и нормированные по амплитуде импульсы а, которые поступают на счетный вход триггера 26 блока 17 вьщеления четных импульсов в пределах длительностей строб-импульсов о, посту.пающих с выхода формирователя 4 стробимпульсов на уровне отсечки шумов на разрешающий вход триггера 26. Последний вырабатывает серию прямоугольных импульсов 8, задние фронты которых соответствуют точке минимума U„ „ огибающей видеосигналов 5 и (и задним фронтам строб-импульсов устанавливающих триггер 26 в исходное состояние. Выходные импульсы е триггера 26 дифференцируются, детектируются и нормируются по амплитуде формирователем 27.

Сформированные таким образом импульсы ж с выхода формирователя 27 через линию 28 задержки поступают на первый вход элемента 29 антисовпадений — с,, на второй вход которой поступают строб-импульсы 6 с выхода формирователя 4 строб-импульсов.На выходе элемента 29 антисовпадений выделяются короткие нормированные по амплитуде импульсы, соответствующие точкам минимума на огибающей видеосигналов О, которые подаются на первый вход смесителя 18, на второй вход которого поступают строб-импульсы о с выхода формирователя 4 стробимпульсов на уровне отсечки шумов.С выхода смесителя !8 строб-импульсы соответствующие видеосигналам F о и 3, поступают на первый вход

2 кольцевого счетчика 5, на второй вход которого поступают строб-импульсы к зоны контроля с выхода формирователя

6 строб-импульсов зоны контроля. Кольцевой счетчик 5 последовательно вырабатывает серию разрешающих импульсов

1281992

h1t hz H h3B пределах строб-импульса

К зоны контроля, которые подаются на первые входы соответствующих временных селекторов 7, 8 и 9, открывая их последовательно для прохождения от..селектированных видеосигналов 2,поступающих с выхода элемента 15 совпадения на вторые входы временных селекторов 7, 8 и 9.

Такой порядок работы, когда первый 10 временной селектор 7 открывается в момент, соответствующий переднему фронту строб-импульса зоны контроля, и остается открытым до приема полного видеосигнала и только .после этого 15 запирается, вызывая в тот же момент отпирание следующего временного селектора 8 и т.д., обеспечивает обнаружение беспорядочно расположенных дефектов. Кольцевой счетчик 5 в предла- 20 гаемом дефектоскопе отсчитывает сигналы от дефектов с учетом наличия точек .минимума на огибающей видеосигналов, что обеспечивает также раздельное выявление дефектов, близко расположенных друг к другу по глубине залегания, неразделяемых на уровне Б„, формирования строб-импульсов. С выходов временных селекторов 7-9 видеосигналы м,, М и М от дефектов поступают в 30 блок 10 измерения амплитуды эхо-сигналов от дефектов, где с помощью пиковых детекторов 19-21, аналогового многоканального коммутатора 22 и аналогоцифрового преобразователя 23 последо- 35 вательно производится преобразование амплитуд входных импульсов в соответствующие цифровые коды, поступающие далее в блок 11 оперативной памяти.

Для упрощения описания работы де- 40 фектоскопа на фиг. 1 приведен вариант его реализации. содержащий три временных селектора 7,8 и 9 и соответственно три пиковых детектора 19, 20 и 21. В общем случае, дефектоскоп может иметь 45 п аналогичных временных селекторов и соответственно и пиковых детекторов, их количество определяется числом, подлежащим раздельному выявлению дефектов в пределах длительности зоны контроля (к).

Одновременно с измерением амплиту=. ды видеосигналов от дефектов на вход блока 13 измерения координат дефектов с выхода блока 12 управления поступают сигналы, определяющие начало и конец отсчета координат соответствующих дефектов, которые в виде цифрового кода поступают с выхода блока 13 измерения координат дефектов в блок

11 опсративной памяти, работа которого синхронизируется с помощью блока

12 управления, управляющие сигналы с выхода которого поступают на третий вход блока 11 оперативной памяти.

Таким образом, с выхода его в регистратор 14 для оценки качества контролируемых изделий, в качестве которого может быть использована, например, мини- или микро-ЭВМ, поступает информация об амплитуде, количестве и местоположении всех дефектов,оказавшихся в зоне контроля, в том числе и от дефектов, расположенных близко друг от друга по глубине залегания и неразделимых известными средствами, что является существенным достоинством предлагаемого дефектоскопа,,повышающим достоверность результатов контроля.

Формула и з обретения

Ультразвуковой дефектоскоп,содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов и акустический преобразователь, последовательно соединенные усилитель, вход которого подключен к выходу акустического преобразователя, и первый формирователь строб-импульсов, последовательно соединенные второй формирователь строб-импульсов, вход которого подключен к выходу акустичес-кого преобразователя, кольцевой счетчик, блок управления, блок оперативной памяти и регистратор, цифровой блок измерения координат дефектов, включенный между вторым выходом блока управления, второй вход которого связан с выходом генератора зондиру ющих импульсов, и вторым входом блока оперативной памяти, п временных селекторов, включенных между разрядными выходами кольцевого счетчика и входами блока измерения амплитуд эхосигналов, выход которого связан с третьим входом блока оперативной памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности за счет разделения близко идущих импульсов от дефектов, он снабжен последовательно соединенными элементом совпадения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам усилителя и первого формирователя строб-импульсов, а выход соединен с вторыми входами и вре! 28199? менных селекторов, блоком выделения экстремумов огибающей сигнала, блоком выделения четных импульсов и смесителем, Выход которого подключен к второму входу кольцевого счетчика, второй выход первого формирователя строб-импульсов соединен с вторыми входами смесителя и блока выцеле— ния экстремумов огибающей сиг нала.

1281 992 вериг.Z

Составитель Л. Кондрыкинская

Редактор И.Николайчук Техред Л.Сердюкова Корректор И. Эрдейи

Заказ 7258/4 1 Тираж 776 Подписное

ВНИИДИ 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