Ультразвуковой дефектоскоп

 

Изобретение относится к области акустических методов контроля. Целью изобретения является повышение производительности и надежности УЗ контроля за счет исключения повторных многократных настроек на движущемся образце и уменьшения погрешностей, вызванных колебаниями параметров узлов электронно-акустического тракта , благодаря калибровке в промежутках между операциями контроля. При первичной настройке на движущемся образце аттенюатором 18 и регулятором 20 производят настройку УЗ дефектоскопа и его блока 5 регистрации дефектов с записью результатов в блок 9 памяти. После первичной настройки (Л ю 00 00 СП 00 б

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (50 4 С 01 N 29/04

ВСГ(.!ЛР"!" :: 1=;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3877576/25 — 28 (22) 05.04. 85 (46) 07.02. 87. Бюл. ¹ 5 (71) Проектно-конструкторский технологический институт Министерства лесной промьппленности УССР (72) В.Я.Собашко и Н.К.Милославская (53) 620. 179. 16 (088. 8) (56) Патент США № 3.423.991, кл. G Oi N 29/04, 1969.

Заявка Японии ¹ 55-45862, кл. С 01 N 29/04, 1980. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к области акустических методов контроля. Целью изобретения является повышение производительности и надежности УЗ контроля за счет исключения повторных многократных настроек на движущемся образце и уменьшения погрешностей, вызванных колебаниями параметров узлов электронно-акустического тракта, благодаря калибровке в промежутках между операциями контроля. При первичной настройке на движущемся образце аттенюатором 18 и регулятором 20 производят настройку УЗ дефектоскопа и его блока 5 регистрации дефектов с записью результатов в блок

9 памяти. После первичной настройки

1 ) производят контроль изделия 34. По окончании контроля изделия производят калибровку. При этом излучатель

2 и приемник 3 вводят в акустический контакт, коммутируемьп дискретный аттенюатор 16 обеспечивает затухание, равное затуханию в контролируемом ранее изделии, а в блок 9 памяти записывается новая информация в случае изменения коэффициента электронно88586 акустического тракта. При дальнейшем контроле изделия 34 в блок 4 автоматической регулировки усиления поступает новое значение записанного блоком 9 памяти сигнала„ компенсирующее изменение коэффициента передачи тракта. В результате контроль выполняется без ошибок, вызванных нестабильностью УЗ дефектоскопа. 2 ил.

1 табл.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии теневым методом различных изделий, например, при помощи катящихся преобразователей с эластичным протектором.

Цель изобретения — повышение производительности и надежности контроля за слет исключения повторных многократных ручных настроек чувствительности и обеспечения оперативного лов лучения информации о неисправности дефектоскопа.

На фиг.1 представлена блок-схема

УЗ дефектоскопа; на фиг.2 — схема блока управления У3 дефектоскопа.

°

УЗ,дефектоскоп;, содержит генератор

1 и соединенный с ним излучатель 2 и последовательно соединенные приемник

3, блок 4 автоматической регулировки усиления (АРУ) и блок 5 регистрации дефектов. УЗ дефектоскоп также содержит блок 6 эталонного сигнала и блок

7 сравнения, входы которого соединены с вторым выходом блока 4 АРУ и выходом блока 6 эталонного сигнала. Кроме того УЗ дефектоскоп содержит последовательно соединенные блок 8 электронных ключей, блок 9 памяти, дополнительный блок 10 электронных ключей, сумматор 11, блок 12 компараторов, блок 13 управления, блок 14 датчиков положения и привод 15. Блок 4 АРУ выполнен в виде последовательно соединенных коммутируемого дискретного аттенюатора 16, регулируемого аттенюатора 17, плавного аттенюатора 18, усилителя-формирователя 19 и регулятора 20 баланса. Вход коммутируемого дискретного аттенюатора является одновременно первым входом блока 4 АРУ, 5 связанным с выходом приемника 3.

Первым выходом блока 4 АРУ, связанным с вхоцом блока 5 регистрации дефектов, является второй выход усилителя-формирователя 19. Вторым выходом блока 4 АРУ, связанным с входом блока 7 сравнения, является выход регулятора 20 балан-.а.

Выходы блока 13 управления соединен с регулирующим входом коммутиру15 емого дискретного аттенюатора 16 и регулггрующюли входами блоков 8 и 10 электронных ключей, а входы этого блока 13 — с выходами блока 14 датчиков положения.

20 . Входы блока 12 компараторов соединены с выходом блока 9 памяти и вторым и третьим выходами блока 6 эталонного сигнала. Вход основного блока

25 8 электронньгх ключей соединен с выхо— дом блока 7 сравнения. Второй вход сумматора 11 соединен с первым выходом блока 6 эталонного сигнала, а выход сумматора 11 соединен с регулиру- ® ющим входом регулируемого аттенюатора

17. Коммутируемый дискретный аттенюатор .16 представляет собой, например, коммутатор 21 и два последовательно соединенных резистора 22 и 23, один

35 конец которых соединен с входом блока 4 АРУ, а другой заземлен. Коммутируемые входы коммутатора 21 соединены с входом блока 4 ЛРУ и со средней точкой резисторов 22 и 23. Каждый из

40 блоков 8 и 10 электронных ключей

1288586 представляет собой, например, пару последовательно соединенных электронных ключей 24 — 25 и 26 — 27, соответственно, причем управляющие входы ключей 24 и 27 подключены к самостоя- 5 тельным выходам блока 13 управления, а управляющие входы ключей 25 и 26 подключены параллельно к одному выходу блока 13 управления. Блок 12 компараторов включает, например, не- 10 посредственно два компаратора 28 и

29 и схему 30 регистрации неисправности. Входы каждого из компараторов 28 и 29 соединены с выходом блока 9 памяти и выходом блока 6 эталонного 15 сигнала, а выходы — с входами схемы

30 регистрации неисправности, выход которой, в свою очередь, являясь и выходом блока 12 компараторов, соеди— нен с приводом 15. Один из выходов 20 блока 13 управления также соединен с. входом привода 15. Бпок 14 датчиков положения включает, например, датчик

31 положения излучателя 2, датчик 32 положения приемника 3 и датчик 33 положения контролируемого изделия

34. Блок 13 управления включает, например, переключатель 35 элементы

И 36 — 39, инверторы 40 и 41, схемы

ИЛИ 42 и 43 и триггер 44. Входы эле- 30 мента И 36 соединены с выходами датчиков 31 и 32 положения излучателя

2 и приемника 3, а выход — с управ— ляющими входами ключей 25 и 26 и входами элементов И 37 и 38. Второй 35 вход элемента И 37 соединен с выходом датчика 33 положения изделия 34, Второй вход элемента И 38 соединен с выходом инвертора 41, вход которого соединен с выходом датчика 33 положения 40 изделия 34. Выход элемента И 38 соединен с входами схемы ИЛИ 43 и триггера 44. Выход элемента И 37 соединен с входом элемента И 39, второй вход которого соединен с выходом инверто- 45 ра 40, а выход — с управляющим входом ключа 27. Вход схемы ИЛИ 42 соединен с выходом датчика 33 положения изделия 34, а выход — с приводом 15. Выход схемы ИЛИ 43 соединен с управляющим входом ключа 24. Второй вход триггера 44 соединен с. выходом инвертора 41, а выходы — с управляющим входом коммутатора 21.

Вход инвертора 40 и вторые входы схем ИЛИ 42 и 43 через переключатель

35 соединяются с источником сигнала логическая " 1" (на чертеже не показан).

УЭ дефектоскоп работает с ëåäóþùèì образом.

В исходном состоянии дефектоскоп отключен, излучатель 2 и приемник 3, например катяшиеся преобразователи с эластичным протектором, разведены, а изделие 34 не оказывает влияния на состояние узлов дефектоскопа. После включения дефектоскопа операции выполняются в следующей последовательности: первичная настройка на движущемся образце, контроль изделия, автоматическая калибровка коэффициента передачи электронно-акустического тракта, дальнейший контроль изделия. Состояние отдельных узлов дефектоскопа при выполнении различных операций приведены в таблице, г;,е знаком "+" отмечено включенное состояние у:.ла, наличие изделия 34, состояние сжатия излучателя 2 и приемника 3, переключение коммутатора 21 на большее затухание.

При первичной настройке на движущемся образце изделия 34 его вводят в промежуток между излучателем 2 и приемником 3, последние прижимают посредством привода 15 к поверхности образца, включают дефектоскоп и подачу образца изделия 34. Переключатель

35 устанавливают в нижнее (по схеме) положение — "ручной режим". При этом на вход инвертора 40, схем ИЛИ 42 и 43 поступает сигнал логической единицы, в результате чего на входе и выходе сумматора 11 присутствует только напряжение выхода блока 6 эталонного сигнала, устанавливающее половину максимального затухания атте— нюатора 17, а коммутатор 21 обеспечивает подключение входа аттенюатора l7 к выходу приемника 3. На установочных входах компараторов 28 и 29 устанавливают сигнал>, равные верхнему и нижнему уровням. Аттенюатором

18 устанавливают на выходе усилителяформирователя 19 сигнал, достаточный для срабатывания блока 5 на дефектных у >астках изделия 34, но не вызывающий его срабатывание на бездефектных участках, Регулятором 20 устанавливают на выходе блока 7 сравнения исходное значение сигнала, равное нулю (половине его динамического диапазона) .

Этот сигнал через закрытые ключи 24 и 25 основного блока 8 электронных ключей записывается в блоке 9 памяти.

1288586

Сигнал, записанный в блоке 9 памяти, аттенюатором 17 не управляет, так как разомкнут электронный ключ 27. При контроле изделия 34 переключатель 35 переводят в верхнее положение — "автоматический режим . B этом случае ключ 24 разомкнут, так как на входах элемента И 38 присутствуют "0" и "1", и цепь записи в блок 9 памяти разомкнута. Ключи 26 и 27 дополнительного блока 10 электронных ключей замкнуты, и сигнал из блока 9 памяти совместно с сигналом блока б эталонного сигнала поступает через сумматор 11 на регулирующий вход аттенюатора 17 и устанавливает в нем затухание, равное первоначальному, полученному при первичной настройке. Автоматическая калибровка коэффициента передачи электронно-акустического тракта дефектоскопа производится при удалении изделия 34 из промежутка между излучателем 2 и приемником 3. Переключатель

35 переводят в замкнутое положение, при этом на привод 15 поступает сигнал включения со схемы ИЛИ 42. Излучатель 2 и приемник 3 прижимаются друг к другу, и коммутатор 21 коммутируемого дискретного аттенюатора

16 соединяет вход аттенюатора 17 со средней точкой резисторов 22 и 23.

Управление коммутатором 21 осуществляется сигналом триггера 44, с прямого выхода которого поступает "0", а с инверсного — "1". В результате аттенюатор 16 обеспечивает затухание, равное затуханию в контролируемом ранее изделии 34, которое выставляют путем проведения предварительных измерений с помощью любого из серийных дефектоскопов с оцифрованными аттенюаторами. например УД 23-УМ. Сигналы на выходе усилителя-формирователя 19 и блока 9 памяти равны величинам, полученным при первичной настройке, в случае неизменности коэффициента передачи электронно-акустического тракта. Ключи 24 и 25 замкнуты, ключ 27 разомкнут, так как на входах элемента

И 39 действуют "1" и "0". Сигнал с выхода блока 7 сравнения повторно записывается в блок 9 памяти. Если за промежуток времени между первичной настройкой и калибровкой коэффициент электронно- акустического тракта изменяется, то на выходе усилителя †формирователя 19, блока 7 сравнения и блока 9 памяти появляется другой уровень сигнала. Затем переключатель 35

В качестве регулируемого аттенюатора могут быть использованы изве— стные схемы на полевых транзисторах, 55 а в качестве плавного аттенюатора и регулятора баланса — обычные переменные резисторы. В качестве усилителя может быть использован усилитель серийного дефектоскопа, например УД235

f5 I0

40 размыкают. При этом излучатель 2 и приемник 3 удаляются друг от друга, так как на входы схемы ИЛИ 42 действуют нули. УЗ дефектоскоп переходит в режим ожидания, при котором блоки

8 и 10 электронных ключей размыкаются, блок 5 регистрации дефектов отключается, коммутатор 21 обеспечивает минимальное затухание дискретного аттенюатора 16 (так как триггер 44 переключается в нулевое состояние нулевым импульсом с выхода элемента И 38).

Последующий контроль изделия 34 происходит при его вдвигании в промежуток между излучателем 2 и приемником 3. На выходе схемы ИЛИ 42 появляется " 1", включается привод 15, излучатель 2 и приемник 3 сближаются, из блока 9 памяти на регулирующий вход аттенюатора 17 блока 4 АРУ поступает новое значение. сигнала, компенсирующее изменение коэффициента передачи тракта, и контроль выполняется без ошибок, вызванных нестабильностью УЗ дефектоскопа. При отклонении коэффициента передачи электронно-акустического тракта УЗ дефектоскопа в ту или другую сторону на выходе блока 9 памяти сигнал также соответственно изменяется. Если это изменение достигает уровня одного из сигналов, поступающих из блока 6 эталонного сигнала на компараторы 28 и 29 блока компара— торов, то один из них срабатывает и включает схему 30 регистрации неисправности. На выходе схемы 30 появляется сигнал, отключающий привод 15, а на табло сигнализации (на чертеже не показано) загорается сигнал "не— исправность". Излучатель 2 и приемник

3 отводятся друг от друга, и дефектоскоп переходит в режим ожидания ремонта. Связь датчика 31 положения излучателя 2, датчика 32 положения приемника 3 и датчика 33 положения изделия 34 блока 14 с входами элементов

И 36 и 3? и инвертора 41 блока 13 управления обеспечивает автоматическую работу УЗ дефектоскопа в том или ином режиме.

12В858б

Контролируемое изделие

Коммутатор

Блок 5

Режим работы

Излучатель

2 и

Электронные ключи регистрации дефектов

25 26

24 приемник 3

Отключено

Включено

УМ. В качестве блока сравнения и сумматора могут быть использованы типовые схемы на операционных усилителях, например на микросхемах серии 574.

В качестве задатчика могут быть испо- 5 льзованы типовые схемы регулируемых стабилизаторов напряжения, в качестве электронных ключей — ключи на полевых транзисторах. Коммутатор может быть выполнен на микросхеме Ê190ÊÒ2. В качестве компараторов могут быть использованы микросхемы K554CAI а в качестве блока памяти — память на базе АЦП-ЦАП серии 572, например

KP572IlBI, KP572IIAIA, или на базе мик — 15 ропроцессора серии К580. Блок регист,рации дефектов включает, например, отметчик дефектов, лампы сигнализации и схемы управления отметчиком и сигнализацией. 20

Применение УЗ дефектоскопа позво— ляет повысить производительность контроля за счет исключения или обеспечения возможности очень редко прово— дить повторные настройки на движущем- 25 ся образце, что значительно снижает трудоемкость настройки, особенно при эксплуатации автоматических многоканальных установок для контроля крупногабаритных плит ДСП, вес образцов 30 для настройки которых достигает

120 кг. Применение УЗ дефектоскопа также позволяет повысить надежность контроля за счет уменьшения погрешностей, вызванных как климатическими факторами, так и временной нестабильностью элементов дефектоскопа, до нескольких процентов и обеспечения контроля исправности электронно-акустического тракта в перерывах между 40 контролем проходящих по конвейеру изделий.

Формула из об ре тения ультразвуковой дефектоскоп> содержащий генератор и соединенный с ним 45 излучатель, последовательно соединенныее приемник, блок автоматической регулировки усиления и блок регистрации дефектов, блок эталонного сигнала и блок сравнения, входы которого соеди— нены с вторым выходом блока автоматической регулировки усиления и выходом блока эталонного сигнала, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности и надежности контроля, он снабжен последовательно соединенными блоком электронных ключей, блоком памяти, дополнительным блоком электронных ключей и сумматором, блоком компараторов, блоком управления и блоком датчиков положения, блок автоматической регулировки усиления выполнен в виде последовательно соединенных коммутируемого дискретного аттенюатора, регулируемого аттенюатора, плавного аттенюатора, усилителя-формирователя и регулятора баланса, первым входом блока автоматической регулировки усиления является вход коммутируемого дискретного аттенюатора, первым выходом — второй выход усилителяформирователя, вторым выходом — выход регулятора баланса, выходы блока управления соединены с регулирующим входом коммутируемого дискретного аттенюатора и регулирующими входами блоков электронных ключей, входы блока управления соединены с выходами блока датчиков положения, входы блока компараторов соединены с выходом блока памяти и вторым и третьим выходами блока эталонного сигнала, вход основного блока электронных ключей соединен с выходом блока сравнения, второй вход сумматора соединен с первым выходом блока эталонного сигнала, а его выход — с регулирующим входом регулируемого аттенюато ра.

1 288586

Продолжение таблицы.

Режим работы

Электронные ключи

25

Первичная настройка +

Контроль

Калибровка

0 и

КГ1

Составитель В. Гондаревский

Техред И.Попович Корректор Л.Патай

Редактор О.Бугир

Заказ 7801/42 Тираж 799

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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

Излучатель

2 и приемник 3

Контролируемое изделие

Блок 5 регистрации дефектов

Коммутатор