Акустическое устройство для контроля качества поверхности цилиндрических изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля состояния поверхности цилиндрических изделий и определения местонахождения локальных повреждений. Цель изобретения - повышение надежности контроля за счет уменьшения влияния шумового сигняла переменной интенсивности на результаты измерений, что достигается формированием Плавающего порога сравнения в амплитудном дискриминаторе устройства , формирующем сигнал дефекта. Регистрация амплитуды сигнала, превышающего плавающий порог сравнения, дает информацию о размерах локального дефекта , огибающая сигнала (плавающий уровень сравнения) дает интегральную оценку состояния поверхности изделия . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

F Х v ßSÎÌ

ОИРУ?Е- Ы! Я3Ц3

:.. Б 49 J EгaA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

h =2лЧlи, (21) 4677042/28 (22) 11.04.89 (46) 15.01.91. Бюл. М 2 (72) В.И,Артюхов, С.A,Màíæàé, С,А.Тарараксин и И.А.Тутнов (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1116388, кл. G 01 N 29/04, 1983. (54) АКУСТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля состояния поверхности цилинИзобретение относится к технике нераэрушающего контроля и может быть использовано для KoHTpoëÿ состояния поверхности цилиндрических изделий и определения местонахождения локальных повреждений.

Цель изобретения — повышение надежности контроля за счет уменьшения влияния шумового сигнала переменной интенсивности на результаты измерений.

На чертеже представлена блок-схема акустического устройства для контроля качества поверхности цилиндрических изделий.

Акустическое устройство для контроля качества поверхности цилиндрических изделий содержит механизм 1 сканирования поверхности контролируемого изделия, щуп

2 с акустическим преобразователем 3, механически связанные с механизмом 1 сканирования, последовательно соединенные предварительный усилитель 4, полосовой фильтр 5, выпрямитель 6, фильтр 7 нижних Ы 1620933 А1 дрических изделий и определения местонахождения локальных повреждений. Цель изобретения — повышение надежности контроля за счет уменьшения влияния шумового сигнала переменной интенсивности на результаты измерений, что достигается формированием Плавающего порога сравнения в амплитудном дискриминаторе устройства, формирующем сигнал дефекта.

Регистрация амплитуды сигнала, превышающего плавающий порог сравнения, дает информацию о размерах локального дефекта, огибающая сигнала(плавающий уровейь сравнения} дает интегральную оценку состояния поверхности изделия. 1 ил, частот(ФНЧ), усилитель 8, амплитудный дискриминатор 9, затягивающий узел 10 и регистратор 11 и последовательно соединенные блок 12 опорного напряжения, компаратор 13 и индикатор 14, второй вход амплитудного дискриминатора 9 соединен с выходом полосового фильтра 5, вторые входы регистратора 11 и компаратора

13 соединены с выходом усилителя 8. Позицией 15 обозначено контролируемое изделие.

Ъ

Устройство работает следующим образом.

Механизм 1 сканирования осуществляет поступательно-вращательное перемещение щупа 2 с акустическим преобразователем 3 по поверхности контролируемого изделия по спиралеобразной траектории с шагом, определяемым по формуле

1620933 где Ч вЂ” скорость поступательного перемещения щупа 2 и акустического преобразователя 3 вдоль изделия 15; в — угловая скорость вращения изделия.

При этом осуществляется механическое взаимодействие щупа 2 с рельефом кбнтролируемой поверхности: областями отслаивания (или наслоения), трещинами и т.п.

Электрический сигнал, снимаемый с акустического преобразователя 3, усиливается предварительным усилителем 4. Полосовой фильтр 5 выделяет сигналы в рабочей поло се частот (при этом подавляются помехи, обусловленные низкочастотной вибрацией оборудования и электрическими наводками). Выпрямитель 6 и ФНС 7 выделяют огибающую сигнала, Величина сигнала на выходе ФНЧ 7.характеризует качество контролируемого в данный момент участка-поверхности (целесообразно выбрать постоянную времени ФНЧ 7 равную времени одного или нескольких оборотов изделия

15), При прохождении щупа 2 по участку поверхности с дефектом типа трещины происходит резкое изменение траектории движения конца щупа 2. При этом в щупе 2 (являющемся также волноводом) возникает и распространяется к акустическому преобразователю 3 всплеск акустических волн, который и приводит к повышению электрического сигнала на выходе акустического преобразователя 3, Амплитудный дискриминатор 9 пропускает только ту часть амплитуды, которая превышает усиленную в заданное число раз с помощью усилителя 8 величину огибающей сигнала, Для обеспечения записи значения амплитуды регистратором 11 затягивающий узел 10 затя гивае г спад сигнала с выхода амплитудного дискриминатора 9. При этом постоянную времени спада выбирают немногим больше времени прохождения щупом 2 продольной трещины максимальной ширины, Регистратор 11 под одному каналу записывает огибающую сигнала, которая позволяет оценивать общее состояние поверхности контролируемого изделия. Регистрация по другому каналу сигналов, превышающих в заданное количество раз огибающую сигHBла, позволяет определить местоположение локального повреждения поверхности (типа трещины), а по амплитуде сигнала можно оценить степень повреждения.

При нарушении процесса контроля, на пример, из-за отсутствия контакта щупа 2 с поверхностью происходит уменьшение величины огибающей сигнала. При снижении величины до порогового значения, определяемого блоком 12 опорного напряжения, компаратор 13 вырабатывает сигнал, по которому включается индикатор 14.

В предлагаемом устройстве в качестве механизма 1 сканирования, обеспечивающего поступательно-вращательное перемещение щупа 2 с акустическим преобразователем 3 относительно поверхности контролируемого изделия, можно использовать, например, токарный станок (при этом контролируемое изделие крепят в патроне, а щуп 2 и акустический преобразователь 3 устанавливают на резцедержателе). Вращательное движение изделия относительно щупа 2 обеспечивается патроном, а поступательное — за счет подачи резцедержателя вдоль оси изделия.

В качестве óïa 2 и акустического преобразователя 3 может быть использован пьезоэлектрический адаптер типа ГЗК вЂ” 661, Предварительный усилитель 4 и усилитель 8 могут быть выполнены на микросхемах

К544УД1. Полосовой фильтр 5 и ФНЧ 7 представляют собой активные RC-фильтры, выполненные, например, на операционных усилителях (OY) К544УД1, Выпрямитель 6 представляет собой ОУ К544УД1 с диодом, включенным в обратную связь. Амплитудный дискриминатор 9 собран по схеме вычитающего 0У, В качестве двухканального регистратора 1 1 может быть использован самописец типа Н вЂ” 327. Блок 12 опорного напряжения представляет собой резистивный делитель, включенный между шинами питания и нулевого потенциала. Компаратор 13 выполнен на микросхеме К521СА1. B качестве индикатора 14 может быть использован светодиод АЛ307. По сравнению с известным предлагаемое устройство позволяет контролировать поверхность цилинд40 рических иэделий, обеспечивает .локализацию дефектов. Использование для амплитудного дискриминатора плавающего порогового уровня (усиленного сигнала с выхода ФНЧ 7) позволяет устройству автоматически адаптироваться к рельефу поверхности и на фоне шумового сигнала (например, наслоения) выделять импульсный сигнал от локального дефекта (например, трещины). Регистрация амплитуды сигнала, превышающего плавающий порог, дает информацию о размерах локального дефекта, В то же время запись огибающей устройства данных при периодически повторяемом контроле эксплуатируемых изделий позволяет судить о развитии дефектов, о появлении новых дефектов, сигнала дает интегральную оценку состоя55 ния поверхности изделия, Сравнение получаемых с помощью предлагаемого

1620933

Составитель Г.Максимочкин

Редактор А.Огар Техред M.Моргентал Кооректор С,Шекмар

Заказ 4243 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Устройство позволяет существенно повысить надежность KoHTpoëÿ за счет применения следящего порога, позволяющего плавно отслеживать состояние поверхности и с помощью индикатора оперативно диаг- 5 ностировать сам процесс контроля.

Формула изобретения

Акустическое устройство для контроля качества поверхности цилиндрических из- 10 делий, содержащее последовательно соединенные акустический преобразователь и предварительный усилитель, а также усилительи компаратор,отличающееся тем, что, с целью повышения надежности 15 контроля, оно снабжено щупом, соединенным с акустическим преобразователем, механизмом сканирования, осуществляющим поступательно-вращательное перемещение щупа с акустическим преобразователем 20 относительно поверхности контролируемого изделия, последовательно соединенными полосовым фильтром, выпрямителем и фильтром нижних частот, пос; едовательно соединенными с амплитудным дискриминатором, затягивающим узлом и двухканальным регистратором, блоком опорного напряжения и индикатором, выход предварительного усилителя соединен с входом полосового фильтра, выход которого соединен с первым входом амплитудного дискриминатора, выход фильтра нижних частот соединен с входсм усилителя, выход последнего соединен с первым входом компаратора и вторыми входами амплитудного дискриминатора и двухканального регистратора, второй вход компаратора соединен с выходом блока опорного напряжения, а выход кампаратора соединен с входом индикатора,