Ультразвуковой дефектоскоп

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при контроле толстостенных изделий. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей прибора за счет выравнивания чувствительности контроля слоев различной глубины. При контроле происходит подключение концентрических кольцевых преобразователей и сдвиг строба , синхронный с увеличением мощности акустического луча, компенсирует затухание и рассеяние ультразвука в материале, а строб препятствует влиянию ближней, зоны, отодвигая зону контроля. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3839416/25-28 (22) 04.01.85 (46) 07.01.88. Бюл. Р 1 (71) Научно-производственное объединение "Атомкотломаш" (72) В,Е. Городков и А.В. Медведев (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 675856, кл. G 01 N 29/04, 1979.

Авторское свидетельство СССР

419784, кл. G 01 N 29/04, 1976. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при контроле толстостенных изделий. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей прибора за счет выравнивания чувствительности контроля слоев различной глубины. При контроле происходит подключение концентрических кольцевых преобразователей и. сдвиг строба, синхронный с увеличением мощности акустического луча, компенсирует затухание и рассеяние ультразвука в материале, а строб препятствует влиянию ближней. зоны, отодвигая зону контроля. 3 ил.

1364974

Изобретс ние относится к облас ги н разрушающего контроля и может быть использовано при контроле толстостенных изделий.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей прибора за счет выравнивания чувствительности контроля слоев различной глубины. 10

На фиг. 1 приведена функциональная схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу схемы; на фиг. 3 — криBblc. зависимости размера акустического 15 блока от глубины. ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, коммутатор 2, параллельно включенные п цепей, содержащих и 20 генераторов 3 и п концентрически установленных преобразователей 4,составляющих акустический блок 5, последовательно соединенные усилитель б,автоматический сигналиэатор 7 дефектов и 25 исполнительный механизм 8, индикатор

9, соединенный с выходом усилителя 6, и генератор 10 строба, включенный между коммутатором 2 и вторым входом усилителя 6 и соединенный с синхрониза- Зр тором E, n-1 ключей 11 и сумматор 12, выход которого соединен с усилителем

6, а вход — с выходами ключей 11,входы ключей 11 соединены с нецентральными преобразователями 4, коммутатор

2 выполнен в виде делителя 13 частоты, и-1 схем И 14, выходы которых соединены с генераторами 3, дешифратор

15, вход которого подключен к выходу делителя 13 частоты, à выходы — к 4р входам схем И 14 и управляющим входам ключей 11, одна из п параллельных цепей включена между выходом делителя

13 частоты и входом сумматора 12 и содержит центральный преобразователь 45

4 акустического блока 5, а радиусы преобразователей 4 выбраны так, что площадь акустического блока соответствует уравнению

s s= Кг2п, где 1; — коэффициент пропорциональности; г„ =г — глубина и-го слоя; допустимая погрешность измерений.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Импульсы синхронизатора 1 с частотой f поступают в делитель 13 частоты коммутатора 2, где формируются

fo импульсы с частотой

l 1

fo f, — — — и f = вЂ, где и — колип и 3 и+-1> чество пьезоэлементов в преобразователе 4.

При этом частота f, выбирается в зависимости от величины условного слоя, на которые разбито все сечение контролируемого изделия.

С делителя 13 частоты первый импульс частотой f, поступает в дешифратор 15 коммутатора 2 и формирует на выходе прямоугольный импульс (эпюра а) длительностью Т = 1/f,, одновременно первый импульс частотой f, запускает генератор 3 зондирующих электрических импульсов (эпюра Г1). Генератор 3 возбуждает центральный пьезопреобразователь 4. Диаграмма направленности у малого центрального пьезоэлемента круговая (сферическая), направлена в материал изделия и не имеет ближней зоны. Поэтому центральным преобразователем 4 проверяется приповерхностная зона изделия (примыкающая к акустическому блоку 5) ° Одновременно с импульсом fl с третьего выхода делителя 13 частоты поступает импульс f> на запуск генератора 10 строб-импульса (эпюры f и с), в результате чего вырабатывается прямоугольный импульс с . Длительность этого импульса равна периоду следования синхроимпульсов f, которые поступают на второй вход генератора 10 строб-импульсов. Если в период действия строб-импульса в этом условном слое появляется эхосигнал от дефекта (не показан), последний возбуждает центральный преобразователь 4, работающий в это время приемником,преобразуется им в электрический сигнал, который поступает на вход в сумматор 17, затем на вход усилителя 6, где он селектируется строб-импульсом генератора 10, и, если его амплитуда превышает порог срабатывания блока 7

АСД, включается исполнительный механизм 8,который, например, делает маркиратором отметку на контролируемом изделии (не показаны) или прекращает перемещение изделия. Визуально эхосигнал отображается на индикаторе

9. После этого с первого выхода дели1364974 теля 13 частоты поступает на дешифратор 15 второй импульс f,, в результате чего вырабатывается на выходе прямоугольный импульс b (эпюра Ь) .

Одновременно второй импульс f поступает на схему И 14 при совпадении их с импульсами Ь, проходит на запуск генераторов 3, которые возбуждают одновременно центральный и первый коль- 1О цевой преобразователи 4, в результате чего формируется уже направленный ультразвуковой луч и более мощный„чем точечный, который прозвучивает более глубинный слой материала 15 контролируемого иэделия. Одновременно сп вторым импульсом Г, с третьего выхода делителя 13 частоты на запуск генератора 10 строб-импульсов поступает следующий управляющий импульс Й, 2р который по отношснию к второму импульсу f, сдвинут на промежуток Т, = 1/f, (эпюры Ь и f,), т.е. дпительность и положение строб-импульса охватывает второй условный слой контролируемого 25 материала. 1) этом случае фиксируются только дефекты, находящиеся н преде,пах этого слоя, т.е. выше и ниже этого слсьч дефс.кты фиксироваться не будут, дважды один и тот же дефект не 3П будет зафиксирован,(2-й импульс эпюры c).

Аналогичным образом возбуждаются, подключаясь, все новые и новые кольцевые пьезоэлементы преобразователей 4, одновременно с этим синфазно по временной развертке индикатора 9 перемещается строб-импульс, который осуществляет сброс выходных импульсов и устанавливает дешифратор в ис- 40 ходное состояние. Тем самым подготовлен новый цикл проверки дефектоскопом по слоям контролируемого изделия. Это позволяет выравнивать чувстRHTIJJIüHocòü дефектоскопа к равновеликим дефектам, находящимся на различной глубине (фиг. 3), с помощью изменения площади преобразователя 4 в режимс- излучения и приема. Известно, что амплитуда эхосигнала определяется выражением

Р з sI, -2Ег

Р г с

55 где Р, — амплитуда излученного сигнала;

Р— амплитуда принятого сигнала;

s„ — площадь пьезопреобразонателя;

s — площадь отражателя (дефекта); — длина волны;

r — расстояние до отражатепя; коэффициент затухания.

Зависим ость — = f (r) определяется

Ро известной АРД-диаграммой, но можно с изменением расстояния г изменять в

P так что — = const. Такой случай при1

P о веден на фиг. 3, где s = 3 мм залегает на глубинах от 100 до 500 мм, а размер пьезопреобраэователя меняется от 1, 5 до 10 мм для частоты 2,5 МГц, или от 2 до 14 мм для частоты 1,8 Мгц.

Ероме того, изменение радиуса пьезопреобразователя 4 влияет не только на чувствительность дефектоскопа, но и определяет ближнюю зону преобразоа2 вателя которая равна r †. ТаФ ли ким образом, для контроля оценки размеров дефектов на больших глубинах радиус а увеличивается, но и увеличивается ближняя зона г „, которая не оказывает влияния на результаты контроля. С уменьшением а (для: близкорасположенных дефектов) уменьшается и r«, т.е. неравномерность акустического поля данной зоны опять не оказывает влияния на амплитуды эхосигнала (фиг. 3), что позволяет проводить контроль изделий большой толщины без подстройки, расширяя функциональные возможности прибора.

Формула и э обре т е н и я

Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, коммутатор, параллельно включенные и цепей, содержащих п генераторов и и концентрически установленных преобразователей, составляющих акустический блок, последовательно соединенные усилитель, автоматический сигнализатор дефектов и исполнительный механизм, индикатор,соединенный с выходом усилителя, и генератор строба, включенный между коммутатором и вторым входом усилителя, и соединенный с синхронизатором, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен и-1 ключами и сумматором, выход которого соединсн с. усилителем, а,вход — с выходами ключей, входы ключей соединены с нецент1364974 ральными преобразователями, коммутатор выполнен в виде делителя частоты, и-1 схем И, выходы которых соединены с генераторами, дешифратора, вход которого подключен к выходу делителя частоты,а выходы — к входам схем И и управляющим входам ключей, одна из и параллельных цепей включена между выходом делителя частоты и входом сумма-10 тора и содержит центральный преобразователь акустического блока, а радиусы преобразователей выбраны так, чтобы площадь акустического блока соответствовала уравнению

s„= kI „ где k - коэффициент пропорциональности;

r глубина слоя; г 1

In In- 4 — допустимая погрешнос ть измерений.! 364974

Составитель А. Олохтонов

Техред Л.Сердюкова

Корректор И. Эрдейи

Редактор П. Гунько

Заказ 6591/37 Тираж 847

БПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Произв ;н тн нно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

УОМГУ д

00 .700 4Я 500 g льем

Qluz3