Ультразвуковой дефектоскоп

 

Изобретение относится к области неразрушагащего контроля и может быть использовано при. разработке установок автоматизированного упьтразвуко- ,вого контроля изделий. Целью изобретения является повьшение надежности контроля изделий плоскостной формы с изменяющейся толщиной за счет учета толпщны контролируемого изделия в окрестности прозвучиваемого участка. Синхронизатор 1 запускает генератор 2, который возбуждает преобразователь 3. Эхо-сигналы от передней, задней кромок изделия.и дефекта, усиленные усилителем 6, поступают на блок 7 выделения дефекта и временной селектор 13 донного сигнала. Блок 4 вьщепяет эхо-сигнал от передней кромки изделия. Бпок 11 вычисляет длину зоны контроля и формирует импульс управления триггером 5 зоны дефекта, выходом соединенным с управляющим входом блока 7 выделения дефекта, который поступает на регистратор 8. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИX

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 И 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP (21) 4250659/25-28 (22) 27.05.87 (46) 23.12.88. Бюл. 9 47 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72} К. Е,Аббакумов, Д.Д.Добротин, С.К.паврос и А.В.Топунов (53) 621, 179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 789735, кл. G 01 И 29/04, 1980. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при разработке установок автоматизированного ультразвуко.вого контроля изделий. Целью изобретения является повышение надежности контроля изделий плоскостной формы

„„SUÄÄ 1446558 А1 с изменяющейся толщиной за счет учета толщины контролируемого изделия в окрестности прозвучиваемого участка.

Синхронизатор 1 запускает генератор

2, который возбуждает преобразователь 3. Эхо-сигналы от передней, задней кромок изделия.и дефекта, усиленные усилителем 6, поступают на блок

7 выделения дефекта и временной селектор 13 донного сигнала. Блок 4 выделяет эхо-сигнал от передней кромки изделия. Блок 11 вычисляет длину зоны контроля и формирует импульс управления триггером 5 зоны дефекта, выходом соединенным с управляющим входом блока 7 выделения дефекта, ко- а торый поступает на регистратор 8. з.п. ф-лы, 3 ил.

1446558

Изобретение относится к неразрушающему контроля и может быть использовано при разработке установок автоматизированного ультразвукового контроля изделий.

Целью изобретения является повышение надежности контроля изделий плоскостной формы эа счет учета изменения толщины контролируемого иэделия в ок-10 рестности прозвучиваемого участка.

На фиг. 1 представлена структурная схема дефектоскопа; на фиг. 2 и

3 — временные диаграммы, поясняющие его работу. I5

Ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 ультразвуковых колебаний 2, преобразователь 3, блок 4 выделения поверхностного сиг- 20 нала, второй вход которого подключен к первому выходу синхронизатора 1, и первый триггер 5,.последовательно соединенные усилитель 6, первый вход которого подключен к преобразо- 25 вателю 3, а второй вход — к второму выходу блока 4 выделения поверхност;ного сигнала, блок 7 вьщеления дефекта, второй вход которого соединен с выходом первого триггера 5,-и регистратор 8, второй вход которого подключен к первому выходу синхронизатора 1, последовательно соединенные второй триггер 9 первый вход которого соединен с выходом блока 4 выделения поверхностного сигнала, первую схему И 10, второй вход которой соединен с вторым выходом синхронизатора 1, блок 11 вычисления длительности зоны контроля, первый выход ко-4О торого соединен с вторым входом первого триггера 5, а второй вход — с первым входом второго триггера 9, последовательно соединенные генератор

12 строб-импульсов, вход которого 45 соединен с выходом первого триггера

5, временной селектор 13, второй вход которого соединен с вьиодом усилителя

6, схему ИЛИ 14, второй вход которой соединен со вторым выходом блока 11 О вычисления длительности зоны контроля, а вьиод — со вторым входом второго триггера 9, последовательно соеди-. ненные третий триггер 15, первый вход которого соединен с выходом временного селектора 13, а второй вход—

)5 с первым выходом синхронизатора 1, схему НЕ 16 и вторую схему И 17, выход которой соединен с третьим входом схемы ИЛИ 14, причем выходы вто рого триггера 9 и генератора 12 ! строб-импульсов через схему И-НЕ 18 соединены с третьим входом блока 11 вычисления длительности эоны контроля, а выход селектора 13 и выход схемы И-НЕ 18 соединены через третью схему И 19,со вторым входом второй схемы И 17.

Блок 11 вычисления длины зоны контроля выполнен иэ последовательно соединенных приемного счетчика 20, реверсивного счетчика 21 и дешифратора

22, первым входом блока 11 является счетный вход счетчика 20, вторым входом — вход R приемного счетчика 20, третьим входом — вход С реверсивного счетчика, первым выходом — вьиод дешифратора, вторым выходом - выход приемного счетчика 20. Позициями 2343 обозначены выходные сигналы блоков дефектоскопа.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов 23 длительностью Т (фиг.2), минимальная длительность которых определяется точностью отсчета М. протяженности зоны контроля и должна удовлетворять соотношению

С ((ЛЬ где С,„ — скорость продольных волн в металле листа.

Генератор 2 запускается от выхода синхронизатора 1 с частотой сигнала

24 B 1 раз меньше частоты сигнала 23 и .возбуждает в преобразователе 3 импульсы 26 ультразвуковых колебаний.

3хо-сигналы 28, 27 и 29, отраженные соответственно от дефекта, передней и задней граней иэделий, принимаются преобразователем 3, преобразуются им в электрические сигналы и подаются на усилитель 6 и блок 4 вьщеления поверхностного сигнала. На первом выходе блока 4, управляемого импульсами

24 синхронизатора 1, вьщеляются сиг-. налы, отраженные от передней грани изделия, и подаются в виде сигналов

30 на управляющий вход усилителя 6.

С помощью этих сигналов определяется момент начала временной регулировки чувствительности усилителя 6. Эхосигналы 27-29 с выхода усилителя 6 подаются на входы блока 7 вьщеления з 1446 дефекта и временного селектора 13 донного сигнала. Со второго выхода блока

4 снимаются сигналы 31, отраженные от передней грани, задержанные на ин5 тервал времени, не меньший, чем длительность импульса, отраженного 1 от передней грани. Величина -«2- См

1 составляет протяженность приповерхностной "мертвой" зоны дефектоскопа.

Сигнал 28 поступает на первые входы триггеров 5 и 9 и второй вход блока вычисления длительности зоны контроля. Триггер 5 и 9 переводятся в единичное состояние и определяют начало зоны контроля.

Задним фронтом сигнала 31, подаваемого на второй вход блока t1 приемный счетчик 20 устанавливается в "0". 20

Одновременно с этим сигнал с выхода триггера 9 поступает на первый вход схемы И 10, на второй вход которой поступают тактовые импульсы 23 периода Т с второго выхода синхронизато- 25 ра 1 °

При контроле на участке, соответствующем временному интервалу и (фиг . 2), наблюдается наличие как сигнала от дефекта Э;, так и значи- 30 тельного по амплитуде донного сигна-. ла D;, превышающего порог срабатывания триггера дониого сигнала 17. Для правильной работы устройства в реверсивный счетчик 21 предварительно записывают число m, соответствующее о ориентировочной толщине изделия

t в точке контроля, которое определяется по формуле

2 L;

m м что гарантирует попадание донного сигнала D; в "окно" строба Т, „ „„ц 45

В этом случае донный сигнал 29 проходит через селектор 13 "дна", схему ИЛИ 14 и переключает второй триггер 9 зоны дефекта, обрывая стробсигнал 32, определяющий число импульсов ш; 33 на приемном счетчике 20.

Одновременно с началом счета на счет чике 20 начинается вычитание числа импульсов, поступивших на вход ре-. версивного счетчика 21 от числа mo предварительно записанного в нем.

Эквивалент двоичного числа разности с адресных выходов реверсивного счетчика поступает на дешифратор 22. При

558 этом сигнал на выходе и дешифратора появляется тогда, когда разность

m, — òï,. будет равна и. Соответствующий сигнал 34, поступая на второй вход первого триггера 5 зоны дефекта, переключает его в исходное состояние, обрывая импульс 35 зоны дефекта. Таким образом, величина придонной "мертI

tt

1 вой зоны составляет — — С T n. Be2 и чина п устанавливается в соответствии с техническими условиями на контроль. Задним фронтом импульса 35 запускается генератор 12 строба донного сигнала. Длительность формируемого им импульса 36 выбирается из соотношения Tc poge дя, — — 2 Т.п.

Строб-импульс 36 поступает на управляющий вход временного селектора

13, который проттускает донный сигнал

D; на схему ИЛИ 14 и триггер 15 "дна"..

Сигналы 32 и 36 объединяются по И на схеме 18 а после .объединения инвертируются. Сигналы 38 и Зб объединяются по И на схеме 19 и в виде импульсов 39 поступают на второй вход схемы И 17. Сигналы 38 поступают >. на третий вход блока 11, на который записывается число импульсов 40 с счетчика 20.

Большой по амплитуде донный сигнал 4 1 перебрасывает триггер 15 в единичное состояние. Сигнал 40 после инвертирования 42 схемой НЕ 16 объединяется с сигналом 39 схемой

И 17. Нулевой выходной уровень 43 в момент t подается на,второй вход схемы ИЛИ 14. В исходное состояние третий триггер 15 возвращается импульсами 24.

Моменты времени,.„„., ;+, хаток, рактериэуются ослаблением донного сигнала ниже порога срабатывания триггера 15 "дна". В этом случае, импульс 32 триггера 9 эоны дефекта не может прерваться импульсом донного сигнала 29, для чего формируется специальный сигнал. Так как после

1 предыдущего такта в реверсивном счетчике 21 записано число m;, то с момента прерывания строба 32 начинается процесс прямого счета числа ш;+, в счетчике 20 и числа m,-тл;+, в счетчике 2 I При достижении счетчиком 21 числа m;-m; „= n с выхода дешифратора 22 появляется сигнал 34, превьппающий импульс 35 первого триггера 5, на выходе которого формирует5 i 446558 6

40

Формула

55,ся импульс длительностью Т„, I

= Т (m;-и) . При этом длительность строба Т;, оказывается равной Т„, т.е. длительности строба зоны дефекта в предыдущем такте.

Аналогично формируется сигнал 38, задний, фронт которого соответствует моменту прихода сигнала D; в предыдущем такте. Так как триггер 15 "дна" остался в исходном состоянии 4 1, то на второй вход схемы И 17 с выхода схемы HK 16 поступает разрешающий уровень 42. В результате на первый вход схемы И 17 поступает сигнал 39 с выхода схемы И 19. Сигнал 43 совпадения через схему ИЛИ 14 перебрасывает триггер 9, запрещая прохождение импульсов 23 на вход счетчика 21.

Переднему фронту импульса 43 соответствует число m,,„ = m,. Число m „., по заднему фронту импульса 38 переписывается в реверсивный счетчик 21.

Таким образом, в случае пропадания донного сигнала строб донного сигнала 36 сохраняет свое положение. В обоих случаях t „ и t"+, импульсы от дефекта Э; через блок 7 выделения дефекта, стробируемый импульсами 35, в случае превышения порогового уровня U,» Э;, фиксируются как дефектные 37 в блоке 8 регистрации. Таких дефектов в зоне импульса 35 может быть несколько. В обоих случаях задний фронт импульса 31 сбрасывает в ноль счетчик 20 па второму входу перед началом счета.

Если в промежуток времени (фиг. 3) донный сигнал D;,z 29 появился, но сместился в сторону, со.ответствующую увеличению толщины изделия, то строб 32, обрываемый донный сигналом D„,,<, разрешает прохож- дение через схему 10 m;,< -импульсов на вход прямого счетчика 20. Поскольку из предыдущего такта в реверсивном счетчике 21 было записано число

m;+, (m;,< то импульс 34 с дешифратора 22 оборвет импульс 35 с выхо-да триггера 5 на длительности 7;« =Т (m -n). B этом случае длина неконтролируемой "мертвой" зоны состав-. ляет 2 СмТ (m;+ -т;+, +п) . По зад1 нему фронту импульса 35 в реверсив ный счетчик 21 переписывается число

m;+ . Работа остальных блоков в этот

1 период времени аналогична их работе в промежуток времени t;.

Если в промежуток времени t „з толщина изделия уменьшается и донный сигнал D;+ смещается относительно своего положения D; в предыдущем такте ближе к импульсу от передней грани (диаграмма 25, фиг. 3, t;. ), то строб Т,р, ;, — 32 также обрывается донным сигналом D i, На счет-. чик 20 проходят импульсы m, c m; .

Длительность зоны дефекта Т ф

Т" (m;, -n) будет больше, чем в предыдущем случае. Величина неконтролируемой придонной "мертвой" зоны составляет в этом случае величи-.

1 ну — — — С (m -m . +и) меньшую

1+э i+ g Э чем для промежутков времени i; i+1;

i+2.Ïî заднему фронту импульса 38 в реверсивный счетчик 21 переписывается число m, далее аналогично интервалу t, Резкие уменьшения толщины, сопровождающиеся выходом донного сигнала за зону своего строба, будут регистрироваться как дефекты до тех пор, пока донный сигнал снова не возвратится в зону своего строба.

Ультразвуковой дефектоскоп позволяет контролировать практически весь обьем прозвучиваемого металла листового проката, за исключением извест- . ных заранее и регулируемых приповерхностной и придонной "мертвой" зон, автоматически перестраивать зону контроля в зависимости от изменения толщины контролируемого изделия, причем пропадание донного сигнала не сказывается на результатах контроля. изобретения

1, Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний, преобразователь, блок выделения поверхностного сигнала и первый триггер, последовательно соединенные усилитель, блок выделения дефекта и регистратор, второй вход блока выделения поверхностного сигнала подключен к первому выходу синхронизатора, первый вход усилителя подключен к преобразователю, второй вход — к второму выходу блока выделения поверхностного сигнала, второй вход блока выделения дефекта соединен с выходом первого триггера, а второй вход регистратора подключен. к

7 1446 первому выходу синхронизатора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, он снабжен последовательно соединенными вторым триггером, первой схемой

И и блоком вычисления длительности зоны контроля, последовательно соединенными генератором строб-импульсов

) временным селектором и схемой ИЛИ, последовательно соединенными третьим триггером, схемой НЕ и второй схемой

И и последовательно соединенными схемой И-НЕ и третьей схемой И, первой вход второго триггера соединен с.вы- 5 ходом блока выделения поверхностного сигнала, второй вход первой схемы

И соединен с вторым выходом синхронизатора, первый выход блока вычисления длительности зоны контроля соеди- 2О нен с вторым входом первого триггера, второй вход — с первым выходом бпока выделения поверхностного сигнала, вход генератора строб-импульсов соединен с выходом первого триг- 26 гера, второй вход временного селектора соединен с выходом усилителя, второй вход схемы ИЛИ соединен с вторым выходом блока вычисления длительности зоны контроля, выход — с вторым дд входом второго тригГера и первым вхо558,,8 дом блока вычисления длительности зоны контроля, первый вход третьего триггера соединен с выходом временного селектора, второй вход — с первым выходом синхронизатора, выход второй схемы И соединен с третьим входом схемы ИЛИ, первый вход схемы ИНЕ соединен с выходом генератора строб-импульсов, второй вход — с выходом второго триггера, второй вход третьей схемы И соединен с выходом временного селектора, выход — с вторым входом второй схемы И, а выход схемы И-НЕ соединен с третьим входом блока вычисления длительности эоны контроля.

2. Дефектоскоп по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок вычисления длительности зоны контроля выполнен в виде последовательно соединенных приемного счетчика, реверсивного счетчика и дешифратора, первым входом блока вычисления длины зоны контроля является счетный вход приемного счетчика, вторым входом—

R-вход приемного счетчика, третьим входом - С-вход реверсивного счетчика, первым выходом — выход дешифратора, а вторым выходом — выход приемного счетчика.

1446558

Ц

29

Составитель И.Соколов

Редактор Г.Волкова Техред Л.Сердюкова Корректор И.Муска

Заказ 6743/50 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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