Устройство для контроля качества материалов

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковыми методами и может быть использовано для контроля качества материалов. Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет одновременной регистрации временных и амплитудных характеристикотраженных акустических сигналови увеличения рабочего диапазона частот. Устройство обеспечивает возбуждение образца ультразвуковыми импульсами и анализ принятых акустических сигналов, отраженных от поверхностей контролируемого образца , Сигнал анализируется выборками, получаемыми за счет стробировзния. Для каждой последующей выборки положение строба сдвигается на величину длительности строба, обеспечивая анализ амплитудно-временных характеристик излученного и отраженного сигналов Результаты анализа выводятся через магистраль данных во внешнюю систему обработки данных 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 4468912/28 (22) 01.08.88 (46) 28.02.91. 6юл. № 8 (71) Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола и И нститут геологии и геофизики им, 60 — летия Союза СССР (72) Г.Д. Ушаков, M,Ã. Тищенков, С.В. Шугуров и М.Г, Ушаков (53) 620.179.16 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 894552, кл. G 01 N 29/00, 1981, Авторское свидетельство СССР

N 903760, кл. G 01 N 29/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковыми методами и может быть использовано для контроля

Изобретение относится к нераэрушающему контролю ультразвуковыми методами и может быть использовано для контроля качества материалов, Цель изобретения — расширение области применения устройства за счет одновременной регистрации временных и амплитудных характеристик отраженных акустических сигналов и увеличения рабочего диапазона частот.

На чертеже приведена блок — схема устройства для контроля качества материалов, Устройство для контроля качества материалов содержит излучатель 1 и приемник 2 ультрузвуковых колебаний, акустически связанную с последними линию 3 задержки, „„Я. ÄÄ 1631408 А1 качества материалов. Целью изобретения является расширение области применения устройства за счет одновременной регистрации временных и амплитудных характеристик отраженных акустических сигналов и увеличения рабочего диапазона частот. Устройство обеспечивает возбуждение образца ультразвуковыми импульсами и анализ принятых акустических сигналов, отраженных от поверхностей контролируемого образца. Сигнал анализируется выборками, получаемыми за счет стробирования. Для каждой последующей выборки положение строба сдвигается на величину длительности строба, обеспечивая анализ амплитудно — временных характеристик излученного и отраженного сигналов. Результаты анализа выводятся через магистраль данных во внешнюю систему обработки данных. 1 ил, предназначенную для установки на поверхность контролируемого образца 4, генератор 5 импульсов возбуждения, генератор 6 импульсов сопровождения, блок 7 стробирования, измеритель 8 временных интервалов, осциллограф 9, источник 10 опорной частоты, входной регистр 11, управляемый блок 12 задержек, синхронизатор 13, аналого — цифровой преобразователь (АЦП) 14, магистраль 15 данных, один из выходов которой служит выходом устройства и предназначен для подключения к внешней системе обработки данных (ЭВМ), выход генератора 5 импульсов возбуждения соединен с излучателем 1 ультразвука, выходы первого и второго генераторов 5, 6 импуль1631408 сов подключены соответственно к входам

" Старт" и "Стоп" измерителя 8 интервалов времени, выход источника 10 опорной частоты подключен к входу синхронизатора 13, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим входам блока 12 задержек, а третий выход подключен к первому входу магистрали 15 данных, первый выход блока 12 задержек соединен с входом первого генератора 5 импульсов, второй выход — с входами синхронизации 7 стробирования, второго генератора 6 импульсов и осциллографа 9, приемник 2 ультразвуковых колебаний соединен с первыми входами блока 7 стробирования и осциллографа

9, вторые входы последних подключены к выходу второго генератора 6 импульсов, первый выход блока 7 стробирования подключен к информационному входу АЦП 14, второй и третий выходы 4 — соответственно к первому и второму входам входного регистра 11, третий вход последнего подключен к первому входу АЦП 14, второй выход последнего подключен к второму входу магистрали 15 данных, а управляющий вход — к первому выходу входного регистра 11, второй выход последнего и третий выход блока

12 задержек подключены соответственно к третьему и четвертому входам магистрали

15 данных.

Устройство работает следующим образом.

Режим настройки. Через выход 16 и магистраль 15 данных с помощью внешней системы обработки данных (на чертеже не показана) на вход управления блока 12 задержек подают управляющие сигналы, подбирая величину задержки таким образом, чтобы отсечь неинформативную начальную часть регистрируемого на осциллографе 9 процесса. После чего полученное значение задержки считывают с выхода измерителя 8 временных интервалов и вводят в память внешней системы обработки данных.

Режим регистрации. Регистрация осуществляется в интервале времени, устанавливаемом генератором 6 импульсов сопровождения. По управляющим сигналам, поступающим на третий вход блока 12 задержек, обеспечивается сдвиг точки начала регистрации на величину указанного интервала с последующим циклом повторения. В.этом случае при шаге дискретизации (5 — 10 нс) представляется возможность регистрировать временные процессы длительностью до десятков миллисекунд, С источника 10 опорной частоты сигнал калиброванной частоты подается на вход синхронизатора 13. С первого выхода синхронизатора 13 на первый вход управляемоro блока 12 задержек поступают- сигналы опорной частоты с периодом порядка 1 мкс, а на второй вход его запуска в это время подаются импульсы с второго выхода синхронизатора с периодом следования порядка

500 мкс. При этом период запуска выбирается большим, чем время регистрации одной дискретной точки, С приходом импульса запуска управляемый блок 12 задержек вырабатывает импульс "Начало временного

10 интервала", который поступает на вход запуска генератора 5 импульсов возбуждения, с выхода этого генератора импульсы возбуждения поступают на излучатель 1, ге15 нерирующий звуковые колебания в ультразвуковой линии 3 задержки и в образец 4

По окончании временного интервала, который устанавливается программным путем с помощью внешней системы обработки данных, блок 12 задержек вырабатывает импульс "Конец временного интервала", поступающий на входы синхронизации ос20 филлографа 9, блока 7 стробирования и BTQрого генератора б импульса, Отраженный сигнал от поверхностей образца 4 принимается приемником 2 и подается на первые входы осциллографа 9 и

25 блока 7 стробирования, а на их вторые входы посылается импульс сопровождения, 30 формируемый вторым генератором 6. Блок

7 стробирования преобразует высокочастотный отраженный сигнал и импульс сопровождения в их низкочастотные аналоги, представляющие собой ступенчатую функцию, Количество ступеней в низкочастотном аналоге определяется количеством стробточек в развертке сигнала на выходе блока 7 стробирования, Поскольку временной интервал регистрации определяется длитель35 руемых блоком 7 стробирования, изменяется и шаг дискретизации, Длительность низкочастотного аналога в реальном времени определяется произве45 дением периода повторения регистрируемых сигналов на количество точек регистрации.

Низкочастотный аналог отраженного сигнала с выхода блока 7 стробирования поступает на вход АЦП 14, а низкочастотный аналог импульса сопровождения и выходные синхроимпульсы с выходов блока 7 стробирования поступают на входы регистра 11. Следует отметить, что выходные синхроимпульсы блока 7 стробирования определяют начало ступеньки низкочастотного аналога.

С приходом переднего фронта импульса сопровождения на вход регистра 11 разре50

40 ностью импульса сопровождения, то с изменением количества стробточек, форми1631408 шается прохождение выходных синхроимпульсов блока 7 стробирования на вход запуска аналого — цифрового преобразователя

14. После окончания цикла преобразования

АЦП 14 выдает на входной регистр 11 сигнал готовности, по которому происходит вывод кода с выхода АЦП 14 через магистраль 15 на внешнюю систему обработки данных.

Длительность ступени и период следования выходных синхроимпульсов блока 7 стробирования определяется периодом повторения исследуемого отраженного сигнала, который равняется нескольким сотням микросекунд, а время преобразования и время цикла измерения у АЦП 14 составляет десятки микросекунд. Эта длительность ступени больше времени преобразования ее в цифровой код и времени вывода данных. С приходом очередного синхроимпульса на запуск АЦП 14 цикл преобразования и считывания возобновляется.

Количество ступеней низкочастотного аналога, преобразованных АЦП 14 в цифровые коды с последующим считыванием, определяется количеством синхроимпул ьсов, прошедших на запуск АЦП 14 до момента прихода заднего фронта низкочастотного аналога импульса сопровождения на входной регистр 11, По заднему фронту низкачастатна,а аналога импульса сопровождения запрещается прохождение выходных синхраимпульсов блока 7 стробиравания и таким образом прекращается регистрация процесса, После этого посредством блока 12 задержек производится сдвиг выборки, определяемой длительностью импульса сопровождения на величину, равную длительности этого импульса, и процесс регистрации выборки повторяется. Количестве циклов сдвига и регистрации выборок повторяется да тех пор, пока не будет паоизведена регистрация необходимого временного процесса, Обратная связь системы обработки данных с входным регистром 11, управляемым блоком 12 задержек и АЦП 14, осуществляется посредством соответствующего интерфейса, например, крейт-контроллера КАМАК.

Блоки устройства могут быть выполнены в следующем виде. Генератор 5 импульсов возбуждения Г5-54, генератор 6 импульсов сопровождения — Г5 — 78, блок 7 стробирования — С1 — 70/3, измеритель 8 временных интервалов Ч3-47А, осциллограф 9 — С1 — 93, источник 10 опорной частоты — 4 ЧЗ вЂ” 54, входной регистр 11 — 5Р.850.16 системы КАМАК. управляемый блок 12 задержек — "таймер"" 5Р,435,44 системы КАМАК, синхронизатор 13 — 5Р.850.12, АЦП 14—

5Р.850,47. В качестве внешней системы аб5

50 работки данных может быть использована микроЭВМ типа ДВК вЂ” 2 с крейт — контроллером 5Р,850,35.

Использование изобретения обеспечивает получение амплитудных и временных характеристик отраженных акустических сигналов при расширении диапазона частот до нескольких десятков мегагерц, дает возможность судить о структуре материала (зернистости, фазовом состоянии, дефектности).

Формула изобретения

Устройство для контроля качества материалов, содержащее синхронизатор, последовательно соединенные первый генератор импульсов и излучатель ультразвука, приемник ультразвуковых колебаний и осциллограф, блок задержек и измеритель временных интервалов, а тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, оно снабжено линией задержки, акустически связанной с излучателем и приемником ультразвука, блоком стробирования, вторым генератором импульсов, источником опорной частоты, аналого — цифровым преобразователем, входным регистp0f4, магистралью данных, один из выходов которой служит выходам устройства и предназначен для подключения к внешней системе обработки данных, блок задержек выполнен управляемым, ныхадь; п рнаго и второго генераторов импуllhcoB;".oäêëþ÷åны соответственна к входя .. "Стар-." и

"Стоп" измерителя временных интервалов, выход источника опopHQA частоты падкл ачен к входу син .ранизатара, первь,й и нтарой выходы которого па„-ключены к соответствующим вхадгм блока задержек, а третий выход падкл.ачен к первому входу магистрали данных, первый выход блока задержек соединен с входом первого генератора импульсов, второй выход — с входами синхронизации блока страбиравания, второго генеаатора импульсов и осциллографа, приемник ультразвуковых коле аний соединен с первыми входами блока стробирования и осциллографа, вторые входы последних подключены к выходу второго генератора импульсов, первый выход блока страбирования подключен к информационному входу аналого — цифрового преобразователя, второй и третий выходы соответственно к первому и второму входам входного регистра, третий н,<ад последнего подключен к первому выходу аналого — цифрового преобразователя, второй выход последнего подключен к второму входу магистрали дBHHblx, а управляющий вход— к и ерному выходу входного регистра, второй

1631408

Составитель Г. Максимочкин

Техред М. Моргентал КоРРектоР М, Щароши

Редактор М, Товтин

Заказ 540 Тираж 392 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 выход последнего и третий выход блока за- третьему и четвертому входам магистрали держек подключены соответственно к данных.