Способ ультразвукового контроля изделий (его варианты) и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s 6 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3314175/28 (22) 13.07.81 (46) 28.02,91. Бюл. М 8 (71) Научно — производственное объединение "Атомкотломаш" (72) В,Е. Городков, А.В. Медведев и А.М. Гусаченко (53) 620.179.16 (088.8) Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано при ул ьтразвуковом контроле тол стостен н ых изделий.

Цель изобретения — повышение качества контроля в толстостенных изделиях, расположенных на разной глубине.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 — режимы работы отдельных элементов устройства.

Устройство содержит синхронизатор 1, усилитель 2, индикатор 3, один вход которого соединен с синхронизатором 1, а второй через усилитель 2 с пьезопреобразователем

4, расположенным в корпусе 5. Устройство снабжено температурным и электрическим деполяризаторами пьезопреобразователя

4. Температурный деполяризатор содержит установленный в корпусе 5 пьезопреобразователя 4 нагревательный элемент 6 и блок

7 питания, соединенный электрически с нагревательным элементом с помощью регулятора 8. Электрический деполяризатор содержит блок 9 высокого электрического напряжения с формирователем 10 напряже,. Ж о 1631402 А1 (56) Авторское свидетельство СССР

N 785749, кл. G 01 N 29/04, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 725018, кл. G 01 N 29/04, 1978. (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ (ЕГО ВАРИАНТЫ ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ния, регулятор 11 его амплитуды и переключатель 12 режима работы, Выход блока 9 высокого напряжения соединен с пьезопреобразователем 4.

Электрический деполяризатор одно- Я временно служит генератором зондирующих импульсов и поляризующим элементом пьезопреобразователя 4.

Возбуждающим импульсом служит задний фронт пилообразного высокого напряжения, а поляризующим — его передний фронт.

Подключенный к синхронизатору 1 формирователь 10 напряжения имеет генератор (не показан) прямоугольных импульсов "в, предназначенный для управления ключевой схемой выработки "пьедестала" длительностью t блоком 9 высокого напряжения.

Регулятор 11 амплитуды зондирующих импульсов предназначен для выбора величины заднего фронта е"пилообразного высокого напряжения г или д" для выработки пьезопреобразователем 4 зондирующего импульса гж". Кроме того, блок 9 высокого напряжения имеет регулятор коэффициента нелинейности переднего фронта"е"пилообразного с "пьедесталом" напряжения (не по1631402

10 казан), который предназначен для выравнивания чувствительности к равновеликим дефектам, расположенным на различном расстоянии от пьезопреобразователя 4. На эпюрах напряжения показаны импульсы "к" и "л" эхо — сигналов от равновеликих дефектов, расположенных на различной глубине в контролируемом изделии.

Переключатель 12 режима работы выполняет три функции: устанавливает блок 9 в режимы деполяризации, поляризации и подачи на пьезопреобразователь 4 в зависимости от толщины контролируемого изделия однополярного" г" или биполярного д" пилообразного напряжения.

Для поляризации пьезопреобразователя 4 предназначен формирователь 10 напряжения, который управляет выработкой блоком 9 высокого напряжения пилообразного с "пьедесталом" однополярного"г и биполярного д напряжений, Для возбуждения зондирующих ультразвуковых импульсов"жп ьезопреобразователя 4 предназначен крутопадающий задний фронт"е пилообразного напряжения, амплитуда которого устанавливается с помощью регулятора 11 амплитуды блока 9 высокого напряжения. Регулятор 11 амплитуды выполнен в виде, например, регулируемого делителя напряжения, Выравнивание чувствительности к дефектам осуществляется регулированием коэффициента нелинейности переднего фронта"з пилообразного напряжения с помощью установленного в блоке 9 высокого напряжения регулятора нелинейности переднего фронта пилообразного напряжения.

Импульсы "а синхронизатора 1 служат для управления формирователем 10 напряжения и запуском генератора развертки индикатора 3, который вырабатывает импульсы б пилообразного напряжения.

Способ ультразвукового контроля изделий по первому варианту осуществляется следующим образом.

Перед подачей импульса а от синхронизатора 1 на вход формирователя 10 напряжения пьезопреобразователь 4 предварительно располяризовывают, Для этого включают переключателем 12 режима работы электрический деполяризатор. Для этого на пьезопреобразователь 4 от блока высокого напряжения подают располяризующее пилообразное напряжение 1,сформированное формирователем 10 напряжения путем переключения переключателя 12 режима работы из положения, например, "положительная" поляризация, в положение

"отрицательная" поляризация и обратно, 15

Одновременно с этим регулятором 11 амплитуды уменьшают величину заднего фронта"е пилообразного напряжения после каждого переключения переключателя 12 режима работы. Эти операции проводят до тех пор, пока через усилитель 2 индикатором 3 не будут фиксироваться зондирующие импульсы ж".

После проведенной деполяризации пьезопреобразователя 4 и перед поиском дефектов проводят предварительную настройку устройства. Переключателем 12 режима работы устанавливают форму и полярность напряжения (эпюра r или д, фиг.

2) блока 9 высокого напряжения в зависимости от толщины контролируемого изделия.

При небольшой толщине (до 60 мм) переключателем 12 режима работы подают на пьезопреобразователь 4 высокое напряжение"г, при этом пьезопреобразователь 4 не доводят до режима полной поляризации.

При толщине более 60 мм подают напряжение "д" и пьезопреобразователь 4 поляризуется полностью, что позволяет обнаруживать дефекты 1, находящиеся на большом удалении от пьезопреобразователя 4, После этого в блоке 9 высокого напряжения регулятором коэффициента нелинейности устанавливают величину нелинейности персднего фронта е"пилообразного напряжения г или д" из того расчета, что, чем выше затухание ультразвуковых колебаний в материале изделия, тем более

"выпуклым" будет передний фронт з"высокого пилообразного напряжения, а чем меньше — тем более "вогнутым", Это позволяет выравнивать чувствительность устройства к дефектам независимо от глубины их залегания, При послойном контроле изделий регулятором 11 амплитуды зондирующего импульса устанавливают вначале амплитуду заднего крутопадающего фронта "е"пилообразного напряжения "г"или "д"минимальной величины, но достаточной для обнаружения приповерхностных дефектов, а для более глубоко расположенных амплитуду увеличивают, Для безгистерезисного возбуждения пьезопреобразователя 4 на него поступает пилообразное"г"или д"напряжение с "пьедесталом", величину которого устанавливают в зависимости от величины коэрцитивного. поля материала пьезопреобразователя.

В результате чего процесс поляризации идет по предельной кривой петле гистерезиса, что позволяет избежать ошибки при определении величины дефекта по амплитуде сигнала, отраженного от его поверхности.

1531402

20

35

В результате проведенных действий пьеэопреобразователь 4 наполяризовывается до определенной наперед заданной величины и при достижении пилообразным напряжением своего заднего фронта, например, в точке е"пьезопреобразователем 4 возбуждается зондирующий импульс"ж (возбуждение осуществляется задним фронтом пилообразного напряжения блока 9 высокого напряжения). В результате чего генерируется ультразвуковой импульс, который поступает в контролируемое изделие и, отразившись от дефекта, возвращается на тот же пьезопреобразователь 4, При этом на пьезопреобразователь воздействуют восходящим передним фронтом з" высокого напряжения пилообразного и, с которым суммируются каждый импульс к"и "л "сигналов от дефектов, поступивших на пьезопреобразователь. По величине амплитуды ЕА судят о величине, а по положению на временной развертке индикатора 3, создаваемой генератором развертки, который вырабатывает импульсы "б пилообразного напряжения, судят о глубине залегания дефектов, Способ ультразвукового контроля изделий по второму варианту осуществляется тем же устройством следующим образом, Так же, как и при реализации первого варианта способа, перед подачей от синхронизатора 1 на генератор развертки индикатора 3 и на вход формировате sl0 напряжения импульса а "и ьезопреобразователь 4 предварительно располяризовывают, Для этого включают температурный деполяризатор. Его применяют преимущественно тогда, когда поиск дефектов проводится в нагретых изделиях до температуры, не превышающей температуру точки Кюри материала пьезопреобразователя 4, Для этого пьезопреобразователь 4 нагревают элементом 6, находящимся в одном корпусе 5с пьезопреобразователем, Нагрев осуществляют от блока 7 питания, а температуру нагрева устанавливаюг регулятором

8 и поддерживают ее выше точки Кюри s течение всего времени поиска дефектов.

В этом случае под действием теплового поля пьезопреобразователь 4 располяризовывается и его поляризация в режиме поиска дефектов осуществляется только электрическим полем блока 9 высокого напряжения. Этим достигается безгистерезисное возбуждение пьезопреобразователя

4.

Как и при реализации первого варианта способа, проводят предварительную HBстройку устройства, Переключателем 12 режима работы устанавливают форму и полярность напряжения (эпюры г"или g блока 9 высокого напряжения в зависимости QT . толщины контролируемого изделия. После этого в блоке 9 высокого напряжения регулятором коэффициента нелинейности устанавливают величину нелинейности переднего фронта "з" пилообразного напряжения" г или "д! При послойном контроле иэделий регулятором 11 амплитуды зондирующе о импульса устанавливают ам-: плитуду пилообразного высокого напряжения г" или "д" такой, которая была бы достаточной для обнаружения приповерхностных дефектов изделия, а для более глубинных слоев эту амплитуду увеличивают до максимальной величины.

После этого осуществляется поляризация пьезопреобразователя 4, с блока 9 поступает сформированное формирователем

10 пилообразное напряжение "г" или д" без

"пьедестала", так как в этом случае величина коэрцитивного поля пьезопреобразователя равна нулю. В результате чего пьезопреобразователь наполяризовывается, а при достижении максимальной величины переднего фронта з"пилообразного напряжения его задний крутопадающий фронт возбуждает в пьезопреобразователе зондирующий импульс ж" .В результате чего генерируется ультразвуковой импульс, который проникает в контролируемое изделие, и, отразившись от дефекта, поступает на тот же пьезопреобразователь 4, При этом на него воздействуют восходяьцим передним фронт fl

ToI высокого пилообразного напряжения и, >I ч то же самое г или д," с которым суммируются преобразованные в электрические импульсы прошедшие усилитель 2 сигналы к"и h от дефектов. По величине амплитуды EA судят о величине, а по положению их на временной развертке б" индикатора 3 судят о глубине залегания дефектов, После проверки контролируемого изделия пьезопреобразователь, находящийся под действием температурного деполяриэующего поля, располяризовывается установкбй регулятора 11 амплитуды в нулевое положение. В результате чего индуцированная вышеприведенным способом поляризация исчезает, так как температура пьезопреобразователя выбрана равной или большей температуры Кюри для данного материала пьезопреобразователя, Формула изобретения (57) 1. Способ ультразвукового контроля иэделий, заключающийся в том, что пьеэопреобразователем излучают в контролируемое изделие зондирующие ультразвуковые импульсы, периодически подают на пьезопреобразователь смещающее и поляризующее

1631402 напряжения, принимают прошедшие через контролируемое изделие импульсы и по параметрам этих импульсов определяют дефектность контролируемого изделия, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения качества контроля толстостенных иэделий, пьезопреобразователь перед излучением располяризовывают электрическим полем, а в режиме излучения и приема зондирующих импульсов на него подают смещающее и поляризующее напряжения, при этом величину смещающего напряжения устанавливают. равной напряжению смещения предельной кривой петли гистерезиса пьезопреобразователя, а величину поляризующего напряжения увеличивают пропорционально увеличению расстояния распространения зондирующих импульсов в контролируемом изделии.

2. Способ по и. 1, заключающийся в том, что ньезопреобразователем излучают в контролируемое изделие зондирующие ультразвуковые импульсы, периодически подают на пьеэопреобраэователь смещающее и поляризующее напряжения, принимают прошедшие через контролируемое изделие импульсы и по параметрам этих импульсов определяют дефектность контролируемого изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения качества контроля толстостенных изделий, расположенных на разной глубине„пьезопреобразователь перед излучением располяриэовывают температурным полем, а в режиме излучения и приема зондирующих импульсов на него подают поляризующее напряжение, величи5 ну которого изменяют пропорционально изменению расстояния распространения зондирующих ультразвуковых импульсов в контролируемом изделии, 3. Устройство для ультразвукового кон10 троля изделий, содержащебунхрониэатор, усилитель, индикатор, к входам которого подсоединены выходы синхронизатора и усилителя, установленный в корпусе пьезопреобразователь, соединенный с усили15 Фелем, и регулятор временной регулировки чувствительности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества контроля путем повышения равновероятного выявления дефектов толстостенных изделий, рас20 положенных на разной глубине, оно снабжено температурным деполяриэатором в виде последовательно соединенных нагревателя, регулятора и блока питания и электрическим деполяризатором в виде со25 единенного с пьезопреобразователем блока высокого напряжения, формирователя пилообразного напряжения, переключателя режима работы и регулятора, соединенных со входами блока высокого

30 напряжения, при этом формирователь пилообразного напряжения соединен с выходом синхронизатора, 1631402

Составитель

Техред М.Моргентал

Редактор М, Товтин

Корректор С. Шекмар

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

Заказ Ц40 Тираж 390 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1h3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5