Ультразвуковой дефектоскоп

 

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества материалов и изделий. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет проверки работоспособности дефектоскопа в целом и поддержания стабильными путем автоматической корректировки параметров основных его узлов. В дефектоскопе осуш,ествляется поочередное сравнение параметров основных узлов дефектоскопа с соответствуюш.ими значениями , выдаваемыми имитатором. Проверка работоспособности и параметров узлов дефектоскопа может осуществляться по команде оператора или автоматически в промежутках между рабочими циклами дефектоскопа . 1 3. п. ф-лы, 1 ил. Ф (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5U4 G 01 Х29 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И. ОТКРЫТИЙ (21) 4131776/25-28 (22) 09.07.86 (46) 23.07.88. Бюл. № 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) М. М..Шпинер, В. С. Гаврев, С. Б. Бирюков и В. В. Пастернак (53) 620.179.16 (088.8) (56) Патент США № 3975939, кл. G 01 N 29/00, 1976.

Техническое описание на дефектоскоп ультразвуковой ГСП ЭКОН-4 УД-11УА, ЩЮ 2.048.155 ТО, 1982.

„„SU„,, 1411658 А1 (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества материалов и изделий.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля за счет проверки работоспособности дефектоскопа в целом и поддержания стабильными путем автоматической корректировки параметров основных его узлов. В дефектоскопе осуществляется поочередное сравнение параметров основных узлов дефектоскопа с соответствующими значениями, выдаваемыми имитатором. Проверка работоспособности и параметров узлов дефектоскопа может осуществляться по команде оператора или автоматически в промежутках между рабочими циклами дефектоскопа. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1411658

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества материалов и изделий.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля за счет проверки работоспособности дефектоскопа в целом и поддержания стабильными путем автоматической корректировки параметров основных его узлов.

На чертеже представлена блок-схема ультразвукового дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскон содержит последовательно соединенные генератор 1 ультразвуковых колебаний (УЗК) и пьезопреобразователь 2, усилитель 3, регистратор 4 и глубиномер 5, последовательно соединенные синхронизатор 6, первый формирователь 7 задержки, формирователь 8 зоны контроля и селектор 9, второй вход которого подключен к выходу усилителя 3, а выход— к входам регистратора 4 и глубиномера 5, генератор 10 тактовых импульсов, первый !1 и второй 12 счетчики, аналого-цифровой преобразователь 13, блок 14 сравнения и индикатор 15, последовательно соединенные второй формирователь 16 задержки, имитатор 17 и смеситель 18, второй вход которого подключен к пьезопреобразователю 2, а выход — к первому входу усилителя 3, аналоговый мультиплексор !9, первый вход которого подключен к выходу усилителя 3, второй вход — к выходу селектора 9, выход — к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13, выход последнего подключен к первому входу блока 14 сравнения, первый блок 20 памяти, выходом соединенный с вторым входом блока 14 сравнения, мультиплексор 21, первым входом соединенный с выходом первого счетчика 11, вторым входом — с выходом второго счетчика 12, третьим входом — с выходом глубиномера 5, выходом — с первым входом блока 14 сравнения, второй блок 22 памяти, задатчик 23 кода, выходом подключенный к адресному входу второго блока 22 памяти, выход синхронизатора 1 подключен к входам синхронизации второго формирователя

16 задержки, задатчик 23 кода и второго блока 22 памяти, выход второго формирователя 16 задержки соединен с первым входом генератора I ультразвуковых колебаний, выход генератора 10 тактовых импульсов подключен к первым входам первого 11 и второго 12 счетчиков, выход формирователя 8 зоны контроля подключен к второму входу первого счетчика 11, выход первого формирователя задержки подключен к второму входу второго счетчика 12, выход блока 14 сравнения подключен к индикатору 15, выход второго блока 22 памяти соединен с адресными входами второго формирователя

16 задержки, имитатора 17, генератора 1 УЗК, 5

55 аналогового мультиплексора 19, мультиплексора 21 и первого блока 20 памяти.

Кроме того, дефектоскоп дополнительно содержит демультиплексор 24, информационный вход которого соединен с выходом блока 14 ðàâíåíèÿ, адресный вход — с выходом второго блока 22 памяти, первый выход — с вторым входом генератора

УЗК, второй выход — с вторым входом усилителя 3, третий выход — с вторым входом формирователя 8 зоны контроля, четвертый выход с вторым входом первого формирователя 7 задержки.

Задатчик 23 кода может быть выполнен в виде консоли терминала, и режимы работы дефектоскопа включаются в этом случае при нажатии на ту или иную кнопку консоли, задавая тем самым вручную начальный адрес нужного режима. Задатчик 23 кода может содержать таймер (не показан) и режимы работы переключаются в этом случае периодически по сигналу таймера. И наконец, задатчик 23 кода может содержать датчик сканирующего устройства (не показан), при этом режим диагностики включается в промежутках между проходами сканирования или, например, в промежутках между поступлениями на контроль (в скоростном автоматизированном контроле) труб, листов, рельсов и т. и. Второй 22 и первый 20 блоки памяти могут быть выполнены в виде программируемой логической матрицы или оперативного запоминающего устройства, программу в которое можно периодически записывать и менять.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Перед началом ультразвукового контроля в ячейки первого блока 20 памяти записываются номинальные значения кодов с определенной дискретностью (точностью), соответствующие значениям выходных сигналон диагностируемых узлов при их номинальной работе: усилителя, селектора и т. д. Эти величины определяются при настройке дефектоскопа для работы с определенным видом объекта контроля.

Эти значения заносятся в первый блок памяти с допусками, соответствуюгцими двум возможным вариантам: если действительные величины сигналов не превышают их, то возможна автоматическая корректировка, если же действительные величины сигналов превышают их, то корректировка невозможна и необходим ремонт соответствующего узла дефектоскопа.

В режиме УЗ контроля изделий задатчик 23 кода задает на втором (адресном) входе второго блока 22 памяти начальный адрес записанной в блоке 22 программы этого рабочего режима. Дефектоскоп работает в двух режимах: в рабочем режиме контроля и в режиме диагностирования состояния дефектоскопа, которые включаются периодически. Второй блок 22 памяти вы3!

411658 ставляет на адресной шине код, который определяет: а — включение того или иного блока, подключенного к этой шине; б — прохождение сигналов с входов на выход каждого из этих блоков; в — адреса ячеек памяти первого блока 20 памяти. Причем эти данные могут содержаться в одном выходном слове второго блока 22 памяти (несколько разрядов слова отвечают за то или иное включение) или в нескольких словах, переключаемых сигналами генератора 10 тактовых импульсов, работающего с частотой, примерно на два порядка большей частоты синхронизатора 6 синхронно его сигналам.

В этом рабочем режиме дефектоскопа сигналы синхронизатора 6 запускают с задержкой, выставленной первым формирователем 7 задержки, формирователь 8 зоны контроля, строб с которого поступает на селектор 9. Генератор 1 УЗК без задержки или с задержкой относительно синхроимпульсов, установленной кодом на адресном входе второго формирователя 16 задержки, возбуждает пьезопреобразователем 2 ультразвуковые колебания в контролируемом изделии.

Мощность сигналов с генератора УЗК устанавливается кодом на,адресной шине.

Затем принимают сигналы о дефекте, преобразуют их в электрические, пропускают через смеситель 18, усиливают усилителем 3, селектируют селектором 9 и определяют регистратором 4 амплитуду и другие параметры сигнала о дефекте, а глубиномером 5— глубину залегания дефекта.

В режиме диагностирования состояния дефектоскопа происходит сброс счетчиков 11 и 12 и АЦП 13, а синхроимпульс с синхронизатора 6, задержанный вторым формирователем 16 задержки на величину, заданную кодом с второго блока 22 памяти на его адресном входе, запускает имитатор 17, амплитуда сигнала которого задается также кодом на его адресном входе. Сигнал с имитатора 17 проходит через смеситель 18, т. е. смеситель работает как пропускатель сигналов или с генератора 1 ультразвуковых колебаний или с имитатора 17, усиливается усилителем 3 и через селектор 9 в стробе зоны контроля поступает на регистратор 4 и глубиномер 5. На другой вход селектора 9 подается строб с формирователя 8 зоны контроля, задержанный относительно синхроимпульса формирователем 7 задержки. После первого импульса синхронизаци в режиме диагностирования кодом на адресной шине открывается аналоговый мультиплексор 19 на прохождение сигнала с усилителя 3 на

АЦП 13, где он преобразовывается в цифровую форму. Этот сигнал поступает на первый вход блока 14 сравнения, а на второй его вход подается с первого блока 20 памяти предварительно занесенное в его ячейки значение амплитуды сигнала, соответствующее нормально работающему усилителю 3.

Адрес ячеек первого блока 20 памяти также выставляется на адресной шине. На индикатор 15 с выхода блока 14 сравнения с необходимой точностью подается разность заданной и измеренной величин и выставляется сигнализация о соответствии усилителя требованиям работоспособности. Если эта разность превышает требования,.то усилитель 3 неисправен и дальнейшая работа с дефектоскопом невозможна без его ремонта и настройки усилителя до -получения требуемых параметров. Если эта разность не превышает требования, то можно произвести коррекцию усиления, подав сигнал с блока 14 сравнения через демультиплексор 24 на второй, управляющий вход усилителя 3, (например, на его аттенюатор). Выбор необходимого выхода демультиплесора 24, на который передается сигнал с его входа, устанавливается с второго блока 22 памяти кодом на адресной шине.

Таким образом, изменяя от синхроимпуль са к синхроимпульсу величину сигнала с имитатора 17 и вторым формирователем 16 задержки его задержку относительно синхроимпульса, можно проверить работоспособность усилителя 3 (его коэффициент усиления, линейность) вместе с временной регулировкой чувствительности во всем диапазоне

его работы.

При следующем импульсе синхронизации можно проверить проведенную корректировку. При каждом синхроимпульсе происходит сброс АЦП 13, например, самим синхроимпульсом или передним фронтом строба зоны контроля. Затем при следующем синхроимпульсе режима диагностирования кодом второго блока 22 памяти пропускается сигнал с выхода счетчика 12 через мультиплексор 21 на первый вход блока 14 сравнения, а на информационный вход счетчика 12 подаются импульсы с генератора 10 тактовых импульсов в стробе задержки зоны контроля, поступающем на второй вход счетчика 12. Частота импульсов генератора 10 тактовых импульсов выбирается в зависимости от точности, с которой необходимо контролировать работоспособность формирователей задержки 7 и зоны контроля 8. Счетчики 11 и 12 сбрасываются после принятия с них кода блоком 14 сравнения (например. следующим синхроимпульсом или передним фронтом строба задержки зоны контроля).

На второй вход блока 14 сравнения подается с первого блока 20 памяти предварительно занесенное в его ячейки по адресу., выставленному вторым блоком 22 памяти, такое значение длительности задержки зоны контроля, чтобы считать работу первого формирователя 7 задержки нормальной. Разность значения на входах блока 14 сравнения выводится на индикатор 15. Для автоматической подрегулировки длительности задержки, которая может измениться в про1411658, цессе работы (например, от изменения темПературы окружающей среды), через демуль иплексор 24 по коду, установленному на адресной шине вторым блоком 22 памяти, на г1ервый формирователь 7 задержки с блока 14 равнения поступает сигнал корректировки. сли полученная на выходе блока 14 равнения разность превышает требования, о дальнейшая работа дефектоскопа должна

ыть прекращена до устранения неисправости первого формирователя 7 задержки. сли значение на выходе блока 14 сравнеия не превышает требуемое, то при следуюем синхроимпульсе режима диагностироваия неисправности кодом на адресном вхое мультиплексора 21 йропускается сигнал с счетчика 11 на первый вход блока 14 с авнения. На первый информационный вход с етчика 11 поступают импульсы с генерат ра 10 тактовых импульсов в стробе зоны к контроля, подающемся на второй вход счетч ка 11. На второй вход блока 14 сравнения 20 и ступает с первого блока 20 памяти предв рительно занесенное в его ячейки по адр су, выставленному на его адресном вход, требуемое значение длительности зоны к нтроля. Если полученная на выходе блока

1 сравнения разность превышает требован я, то дальнейшая работа дефектоскопа д лжна быть прекращена до устранения неи правности в формирователе 3 зоны. Если р зность на выходе блока 14 сравнения не и евышает требования, то для автоматич ской подрегулировки длительности зоны к нтроля, которая может измениться в процессе работы, через демультиплексор 24 по кЬду, установленному на его адресном вход, на формирователь 8 зоны контроля @ступает сигнал корректировки. При следук щем синхроим пульсе режима диагностиррвания неисправности кодом на адресном в) оде аналогового мультиплексора пропускается сигнал с селектора 9 на АЦП 13 и с него — на первый вход блока 14 сравнения.

На второй его вход подается с первого 4О блока 20 памяти предварительно занесенн(е в его ячейки по адресу, выставленному на его адресном входе, требуемое значение амплитуды на выходе селектора 9 при заданной заранее амплитуде сигнала с имитатора 17 и коэффициенте усиления усилителя 3.

Если полученная на выходе блока 14 с1 авнения разность превышает требования, т дальнейшая работа дефектоскопа должна быть прекращена и селектор 9 требует ремонта и настройки до получения необходимых параметров. Если разность на выходе блока 14 сравнения не превышает требованйя, то при следующем импульсе синхронйзации режима диагностирования кодом на а,пресном входе мультиплексора 21 пропус- 55 к; ется через него сигнал с глубиномера 5 нф первый вход блока 14 сравнения. На второй его вход подается с первого блока 20

6 памяти предварительно занесенное в его ячейки по адресу, выставленному на его адресном входе, значение глубины, соответствующее задержке сигнала с имитатора. Если получецная на выходе блока 14 сравнения разность превышает требования, то необходим ремонт и настройка глубиномера 5. Если разность на выходе блока 14 сравнения не превышает требования, то при следующем импульсе синхронизации кодом на адресной шине отключается имитатор 17, включается с заданным ослаблением генератор 1 УЗК и аналоговый мультиплексор 19 на прохождение сигнала с усилителя 3 на АЦП 13.

С первого блока 20 памяти по адресу, выставленному на его адресном входе, выводятся предварительно занесенные туда требуемые при этом режиме значения с выхода АЦП 13.

Если сигнал с выхода АЦП 13 превышает заданное значение на определенную величину, то неисправен или оборван преобразователь. Если сигнал с выхода АЦП 13 меньше заданного значения на определенную величину, то неисправен генератор 1 ультразвуковых колебаний. Когда преобразователь 2 расположен на изделии, то можно контролировать наличие и качество акустического контакта, сравнивая отраженный от дна сигнал с требуемым. Если величины сигналов на первом входе блока 14 сравнения удовлетворяют требованиям и проведены необходимые корректировки, то на выходе второго блока 22 памяти устанавливается код, переводящий дефектоскоп в рабочий режим, т. е. режим контроля изделия. Каждый этап в режиме диагностирования может повторяться по несколько раз и в блоке 14 сравнения усредняться, тогда будет сравниваться, например, среднее значение за этап с данными из блока 20 памяти. Порядок этапов диагностирования блоков дефектоскопа тоже может изменяться. На индикаторе последовательно могут выводиться разности заданных и предварительно занесенных в память величин для каждого диагностируемого блока и другая информация (например, указывающая о необходимости ремонта и настройки какого-либо блока или о том, что автоматически произведена подрегулировка усиления и т, п.).

Такая автоматическая диагностика работоспособности дефектоскопа в целом и основных его узлов занимает единицы миллисекунд и, практически не влияя на производительность УЗ контроля, может производиться периодически в течение рабочей смены (например, каждый час или в промежутках времени между поступлениями на контроль деталей).

Таким образом, при использовании изобретения повышается достоверность результатов контроля за счет проверки работоспособности дефектоскопа в целом и поддержания стабильными (путем автоматической корректировки) параметров основных его

1411658

Формула изобрпетения

В11ИИГ114 Заказ 3648/40 Тираж 847 11одписное

Производственно-полиграфическое презпринти» г. ()).I()()().L. (.1. (1росктиан. 4 узлов. Повышается производительность УЗ контроля, так как ускоряется процесс диагностики работоспособности дефектоскопа и, следовательно, его можно проводить периодически в короткие паузы УЗ контроля.

Уменьшается время поиска неисправности в дефектоскопе за счет быстрого определения дефектного его узла.

l. Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор ультразвуковых колебаний и пьезопреобразователь, усилитель, регистратор и глубиномер, последовательно соединенные синхронизатор, первый формирователь задержки, формирователь зоны контроля и селектор, второй вход которого подключен к рыходу усилителя, а выход — к входам регистратора и глубиномера, генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, аналогоцифровой преобразователь, блок сравнения и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности представления результатов контроля, он снабжен последовательно соединенными вторым формирователем задержки, имитатором и смесителем, второй вход которого подключен к пьезопреобразователю, а выход — к первому входу усилителя, аналоговым мультиплексором, первый вход которого подключен к выходу усилителя, второй вход — к выходу селектора, выход — к входу аналого-цифрового преобразователя, выход последнего подключен к первому входу блока сравнения, первым блоком памяти, выходом соединенным с вторым входом блока сравнения, мультиплексором, первым входом соединенным с выходом первого счетчика, вторым входом — с выходом второго счетчика, третьим входом — с выходом глубиномера, вы5 ходом — с первым входом блока сравнения, вторым блоком памяти, задатчиком кода, выходом подключенным к адресному вхо.гу второго блока памяти, выход синхронизатора подключен к входам синхронизации второго формирователя задержки. задатчика кода и второго блока памяти, выход. второго формирователя задержки соединен с первым входом генератора ультразвуковых колебаний, выход генератора тактовых импульсов подключен к первым входам первого и второго счетчиков, выход формирователя зоны контроля подключен к второму входу первого счетчика, выход первого формирователя задержки подключен к второму входу второго счетчика, выход блока сранения подключен к индикатору, выход второго блока памяти соединен с адресными входами второго формирователя задержки, имитатора, генератора ультразвуковых колебаний, аналогового мультиплексора, мультиплексора и первого блока памяти.

2. Дефектоскоп по п. 1, от гггчаюй иис» тем, что он снабжен демультиплексором, информационный вход которого соединен с выходом блока сравнения, адресный вход— с выходом второго блока памяти, первый выход — с вторым входом генератора ультразвуковых колебаний, второй выход— с вторым входом усилителя, третий выход— с вторым входом формирователя зоны контроля, четвертый выход — с вторым входом первого формирователя задержки.