Приемо-передающее устройство ультразвукового дефектоскопа

 

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для контроля качества материалов, изделий и элементов конструкций. Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет более полного подавления зондирующего сигнала на входе усилителя и улучшения согласования усилителя с приемо-передающим преобразователем в режиме приема слабых сигналов. Устройство снабжено симметричным параллельным ограничителем, на котором выделяются слабые сигналы, принимаемые преобразователем и поступающие на вход усилителя, и первым и вторым тиристорами, обеспечивающими оптимальный режим возбуждения преобразователя. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5)) 5 G 01 N 29!04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 )ЛЩ

) .,-„-) . .- 1 сл, - Е,-, Г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4350189!25-28 (22) 28.12.87 (46) 07.04.90. Рюл. ¹ )3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) Г.В. Цвей и В.С.Гаврев (53) 620,) 79.) 6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 926596, кл. G 01 N 29/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 474359, кл. В 06 В ) /06, 1975. (54) ПРИЕИОПЕРВДА)0ЩЕЕ УСТРОЙСТВО

УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДЕФЕКТОСКОПА (57) Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для контроля качества материалов, иэделий и элементов конструкций.

Цель изобретения — повышение надежности устройства за счет более полного подавления зондирующего сиг,нала на входе усилителя и улучшения согласования усилителя с приемопередающим преобразователем в режиме приема слабых сигналов.

На чертеже представлена блоксхема приемопередающего устройства ультразвукового дефектоскопа.

Устройство содержит генератор 1 зондирующих импульсов, трансформатор 2, приемопередающий преобразователь 3, усилитель 4, первый 5 и второй 6 резисторы, симметричный параллельный ограничитель 7, первый 8 и

„„ЯО„„1555663 А 1 и может быть использовано для KQHTроля качества материалов, изделий и элементов конструкций. Цель изобретения — повьппение надежности устройства за счет более полного подавления зондирующего сигнала на входе усилителя и улучшения согласования усилителя с приемопередающим преобразователем в режиме приема слабых сигналов, Устройство снабжено симметричным параллельным ограничителем, на котором выделяются слабые сигналы, принимаемые преобразователем и поступающие на вход усилителя, и первым и вторым тиристорами, обеспечивающими оптимальный режим возбуждения преобразователя. 1 ил. второй 9 тиристоры, трансформатор

2 выполнен с пятью обмотками 10-14, выход генератора 1 связан с первой обмоткой l 0 трансформатора 2, первая обкладка приемопередающего преобразователя 3 — с первым выводом второй обмотки 11, первый вывод входа усилителя 4 подключен к второй обкладке приемопередающего преобразователя 3, симметричный параллельный ограничитель 7 включен между вторым выводом второй обмотки 11 и.второй обкладкой приемопередающего преобразователя 3, первый 8 и второй 9 тиристоры соединены встречно-параллельно между собой и параллельно с симметричным параллельным ограничителем 7, второй. вывод второй обмотки

)1 соединен с первыми выводами третьей

12 и пятой 14 обмоток, второй вывод третьей обмотки 12 подключен через

1555663 первый резистор 5 к управляющему входу первого тиристора 8, первый вывод четвертой обмотки 13 подключен через второй резистор б к управляющему вхо5 ду второго тиристора 9, а вторые выводы четвертой 13 и пятой 14 обмоток подключены соответственно к первому и второму выводам входа усилителя 4.

Симметричный параллельньп» ограни- 10 читель может быть выполнен, например, из двух встречно-параллельно соединенных цепочек, состоящих из последовательно соединенных диодов.

УстроРство работает следующим образом.

Генератор 1 зондирующих импульсов вырабатывает затухающие зондирующие импульсы с высокочастотным заполне-, нием, определяЮщим частоту работы преобразователя, которые выделяются на первой обмотке 10 трансформатора 2 °

В состав генератора 1 зондирующих импульсов может входить, например, задающий мультивибратор, 25

За счет индуктивной связи между первой 1 0 и Ъторой 11 обмотками трансформатора 2 колебания ультразвуковой частоты возбуждаются во вторичном контуре, состоящем из индуктивности второР обмотки 11 трансформатора 2, емкости преобразователя 3 и симметричного параллельного ограничителя 7, состоящего например из и последовательно соединенных диодов, включенных встречно-параллельно.

Присоединение преобразователя 3 к генератору 1 зондирующих импульсов через трансформатор 2 обеспечивает получение зондирующего импульса ультразвуковых колебаний с узкимспектром частот.

В результате воздействия на обкладки преобразователя 3 переменного напряжения ультразвуковой частоты он 45 возбуждает в контролируемом изделии (не показано) импульс ультразвуковых колебаний. Отраженный от дна дефектов или иных неоднородностеР иэделия эхо-сигнал принимается тем же преоб50 разователем 3, работающим в совмещенном режиме, и возбуждает во .вторичном контуре электрические колебания той же частоты, амплитуда которых пропорциональна величине принятого эхо-сигнала.

При протекании через симметричный параллельный ограничитель 7 малого тока падение напряжения на нем прямо пропорционально току. При увеличении последнего зависимость падения напряжения от протекающего тока приобретает нелинеРный характер и, достигнув порога ограничения (зависит, например, от числа и типа используемых диодов)„ устанавливается на уровне практически не зависящем от величины тока.

Зхо-сигналы от малых или глубоко расположенных дефектов, принятые преобразователем 3, возбуждают во вторичном контуре трансформатора 2 электрические колебания ультразвуковой частоты малой амплитуды. Если величина последней меньше указанного порога ограничения, то все напряжение этих сигналов как положительной, так и отрицательной полуволн, выделяется на симметричном параллельном ограничи теле 7, а следовательно, и на входе усилителя 4, Колебания с большеР амплитудой, т.е. возбуждаемые во вторичном контуре эхо-сигналами от крупных или близкорасположенных дефектов, на входе усилителя 4 ограничиваются на этом же уровне, а напряжение, соответствующее разности между абсолютными величинами амплитуд этих колебаний и уровнем ограничения, падает на второй обмотке 1 1 трансформатора 2.

При этом зондирующий импульс ограничивается в значительной мере.

Для увеличения добротности вторичного контура во время возбуждения преобразователя 3 генератором 1 зондирующих импульсов, т.е. для уменьшения суммарного последовательного сопротивления вторичного контура и уменьшения напряжения, поступающего на вход усилителя 4 во время зондирующего .импульса, параллельно диодным цепочкам ограничителя 7 включены два встречно-параллельных тиристора 8 и

9, управляющие входы которых через резисторы 5 и 6 и третью 12 и четвертую 13 обмотки трансформатора 2 соответственно подключены.к их катодам, Причем начала второй 11, третьей 1 2 и четвертой 13 обмоток трансформатора

2 должны быть сфазированы таким образом, что если начало второй обмотки

11 подключено непосредственно к параллельно включенным диодным цепочкам ограничителя 7, то начало третьей обмотки 1 2 подклкчено к катоду первого тиристора 8, а начало четвертой

1555663

50

1 обмотки 13 через резистор 6 — к управляющему входу второго тиристора 9.

Если при возбуждении преобразователя 3 высокочастотным напряжением генератора 1 зондирующих импульсов в первом ноложительном полупериоде колебании во второй обмотке .11 трансформатора 2 наводится электродвижущая сила (ЭДС) такой полярности, что вывод A обмотки оказывается более положительным, чем вывод F, то в течение этого полупериода открытой оказывается диодная цепочка, потенциал анода которой выше потенциала катода, а вторая диодная цепочка за- . крыта. Одновременно за счет индуктивной связи между первой 10 и третьей

12 обмотками в последней наводится

ЭДС такой полярности, что управляющий вход первого тиристора 8 приобретает более положительный потенциал, чем

его катод, что приводит к открытию первого тиристора 8 и шунтированию им открытой диодной цепочки ограничителя 7. В то же время, ЭДС, наводимая в четвертой обмотке 13, имеет такую полярность, что управляющий вход второго тиристора 9 оказывается более отрицательный, чем его катод, что препятствует его открытию. Аналогично для второго отрицательного полупериода колебаний во вторичном контуре открыта вторая диодная цепочка и закрыта первая цепочка ограничителя 7. Кроме того, за счет ЭДС в четвертой обмотке 13 открывается второй тиристор 9, шунтирукщий открытую диодную цепочку. Первый тиристор

8 закрыт за счет ЭДС обратной полярности в третьей обмотке 12 трансформатора 2. В следующем полупепиоде вновь открыта первая диодная цепочка ограничителя 7 и первый тиристор 8, а закрыты вторая диодная цепочка ограничителя 7 и второй тиристор 9 и т.д.

Так как прямое сопротивление пере- хода управляющий электрод тиристора— его катод мало, то чтобы не происходило шунтирования обмоток 12 и 13 трансформатора малым сопротивлением перехода при включении тиристоров 8 и 9., используются резисторы 5 и б соответственно, задающие необходимый ток включения.

При работе преобразователя 3 на прием амплитуда колебаний возбуждаеS

25.

35 мых во вторичном контуре эхо-сигнала— ми от дефектов меньше суммарного порога ограничения п последовательно соединенных диодов ограничителя 7, поэтому они полностью выделяются на последнем и, следовательно, на входе усилителя 4, а в обмотку 11 не проходят, тем самым ЭДС в обмотках 12 и

13 не наводится и тиристоры не открываются, что исключает шунтирование входа усилителя 4 во время работы устройства на прием, Таким образом, вклнчение двух встречно-параллельных тиристоров 8 и

9 параллельно диодным цепочкам ограничителя 7 позволяет уменьшить суммарное последовательное сопротивление вторичного контура за счет поочередного шунтирования в каждом полупериоде .открытой диодной цепочки малым сопротивлением открытого тиристора, гораздо меньшим, чем прямое сопротивление п последовательно соединенных диодов, что увеличивает добротность вторичного контура в момент возбуждения преобразователя 3 напряжением генератора 1 зондирующих импульсов независимо от частоты заполнения и длительности зондирующего импульса, а следовательно, увеличивает амплитуду и мощность зондирующего импульса. Это повышает чувствительность приемопередающего устройства ультразвукового дефектоскопа и, следовательно, достоверность контроля.

Вместе с тем, шунтирование не происходит во время работы устройства на прием, что исключает искажение. принимаемых эхо-сигналов на входе усилителя 4.

Кроме того, это уменьшает напряжение, поступающее на вход усилителя 4 во время зондирующего импульса, за счет шунтирования входа усилителя в каждом полупериоде малым сопротивлением открытого тиристора гораздо меньшим, чем суммарное сопротивление и последовательно соединенных диодов.

При излучении зондирующего импульса максимальная амплитуда как положительной, так и отрицательной полуволн остаточного синусоидального напряжения высокой частоты между второй обкладкой преобразователя 3 и вторым выводом второй обмотки ll трансформатора 2 равна, напряжению на открытом тиристоре. Для более полного подавления остаточного напряжения зондирую1555663 щего импульса на входе усилителя 4 и увеличения чувствительности приемо- передающего устройства ультразвукового дефектоскопа к близкорасположенным к поверхности ввода ультразвуковых колебаний дефектам, сокращения мертвой

I зоны, последовательно с вторым выво" дом входа усилителя 4 включена пятая обмотка 14 трансформатора 2 таким образом, что ее начало подключено к началу второй обмотки 11, а конец— к второму выводу входа усилителя 4.

В момент зондирующего импульса за счет индуктивной связи обмоток 10, 11 и 14 трансформатора 2 в обмотке

14 наводится ЭДС, направленная встречно ЭДС обмотки 11, и суммируясь с остаточным синусоидальным напряжением на тиристорах 8 и 9, подавляет его, причем количество витков этой обмотки должна быть достаточным, чтобы наводимая в ней ЭДС максимально подавляла остаточное напряжение зондирующего импульса на входе усилителя 4. Вместе с тем, действие пятой обмотки 14 не сказывается во время эхо-сигналов, так как послед, ние, выделяясь на диодных цепочках ограничителя 7, не проходят в обмот- 30 ку 11 и не наводят встречно-направленную ЭДС в обмотке 14.

Таким образом, изобретение позволяет устранить прохождение остаточного напряжения зондирующего импульса на вход усилителя в совмещенном режиме работы преобразователя, улучшить согласование усилителя с приемопередающим преобразователем в режиме 40 приема слабых сигналов, что повышает достоверность контроля.

Формула изобретения

Приемопередающее устройство ультразвукового дефектоскопа, содержащее генератор зондирующих импульсов, трансформатор с тремя обмотками, приемоп е редающий п реоб ра зов атель, ус илитель и первый и второй ре з ис торы, выход генератора связан с первой обмоткой трансформатора, первая обкладка приемопередающего преобразователя— с первым выводом второй обмотки трансформатора, а первый вывод входа усилителя подключен к второй обкладке приемопередающего преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно снабжено симметричным параллельным ограничителем, первым и вторым тиристорами, трансформатор снабжен четвертой и пятой обмотками, симметричный параллельный ограничитель включен между вторым выводом второй обмотки трансформатора и второй обкладкой приемопереданщего преобразователя, первый и второй тиристоры соединены встречно параллельно между собой и Параллельно с симметричным параллельным ограничителем, второй вывод второй обмотки соединен с первыми выводами третьей и пятой обмоток, второй вывод третьей обмотки подключен через первый резистор к управляющему входу первого тиристора, первый вывод четвертой обмотки подключен через второй резистор к управляющему входу второго тиристора, а вторые выводы четвертой и пятой обмоток подключены соответственно к первому и второму выводам входа усилителя, )555ббЭ

Составитель С. Ховинская

Редактор Н. Бобкова Техред А. Кравчук Корректор С. Б!евкун

Заказ 553 Тираж 502 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета о изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, I01