Способ ультразвуковой дефектоскопии трехслойных конструкций и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля . Целью изобретения является повышение достоверности определения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

assis G 01 N 29/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 ) Г21, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4617969/28 (22) 12,12.88 (46) 07,03.91. Бюл. М 9 (72) Е.А. Пахомов (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 560179, кл, G О1 N 29/04, 1975, Авторское свидетельство СССР

N. 926595, кл. G 01 N 29/04, 1980.

„„Я3 „„1633354 А1 (54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ТРЕХСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение достоверности определения

1633354 глубины залегания дефектов в конструкциях переменной толщины благодаря измерению толщины конструкции в зоне прозвучивания и учету измеренной толщины при стробировании прошедших через конструкцию импульсов ультразвуковых (УЗ) колебаний, Излучающие преобразователи 3, 4 и приемные преобразователи 5, 6 устанавливают на фиксированном расстоянии один от другого по разные стороны конструкции 43 так, что пары преобразователей 3 — 5 и 4 — 6 акустически соосны. Синхронизатор 1 возбуждает генератор 2 УЗ-импульсов и генераторы 11 и 10 строб — импульсов дешифратора

9. Под действием генератора 2 преобразователи 3 и 4 излучают импульсы УЗ-колебаний в конструкцию 43, которые, пройдя через нее, поступают на преобразователи 5

Изобретение относится к области акустических методов нераэрушающего контроля и может быть использовано при теневой ультразвуковой(УЗ)дефектоскопии трехслойных конструкций.

Цель изобретения — повышение достоверности определения глубины залегания дефектов в конструкциях переменной толщины путем исключения ошибок при определении стороны залегания дефекта между слоями конструкции переменной толщины следствие измерения толщины конструкции в зоне прозвучивания и учета измеренной толщины при стробировании прошедших через конструкцию импульсов

УЗ-колебаний, На чертеже представлена блок-схема устройства для УЗ-дефектоскопии трехслойных конструкций.

Устройство для УЗ-дефектоскопии трехслойных конструкций содержит последовательно соединенные синхронизатор 1 и генератор 2 УЗ вЂ” импульсов, Устройство также содержит пару излучающих преобразователей 3 и 4, пару приемных преобразователей 5 и 6, пару усилителей 7 и 8 и четырехканальный дешифратор 9 с двумя управляемыми генераторами 10 и 11 стробимпульсов. Кроме того, устройство содержит датчик 12 толщины, соединенный с его выходом формирователь 13 управляющих сигналов и регистратор 14, входы которого соединены с выходами дешифратора 9. Акустические оси преобразователей 3 и 4 параллельны, а преобразователи 3, 5 и 4, 6 установлены акустически соосно. Входы преобразователей 3 и 4 соединены с выхо5

35 и 6. Одновременно датчик 12 измеряет толщину конструкции 43 в зоне контроля и через формирователь 13 управляет местоположением строб — импульсов, вырабатываемых управляемыми генераторами

11 и 10. Регулируемое положение непересекающихся строб-импульсов позволяет отдельно фиксировать дешифратором 9 для каждого преобразователя 5 и 6 принятые импульсы прямого прохождения от соответствующего соосного преобразователя 3 и 4 и импульсы перекрестного прохождения от несоосного преобразователя 4 и 3. Измеряют дешифратором 9 амплитуду принятых зафиксированных импульсов, по ней с помощью регистратора 19 определяют наличие и местоположение дефекта. 2 с. и. ф — лы, 1 ил. дом генератора 2, а выходы преобразователей 5 и 6 — с входами усилителей 7 и 8 соответственно. Каналы дешифратора 9 включают последовательно соединенные схему совпадений, обозначенную для каналов с первого по четвертый позициями 15—

18 соответственно, пороговую схему 19 — 22, одновибраторы 23 — 26 и триггеры 27 — 30, В регистратор 14 входят пять схем И 31 — 35, две схемы ИЛИ 36 и 37, два триггера 38 и 39, два индикатора 40 и 41 и схема 42 задержки, Позицией 43 на чертеже обозначена контролируемая конструкция. Входы схем 15 и 16 совпадений дешифратора 9 соединены с выходом усилителя 7, а входы схем 17 и 18 совпадений дешифратора 9 — с выходом усилителя 8. Основные входы генераторов 10 и

11 дешифратора 9 соединены с выходом синхронизатора 1, а их управляющие входы— с выходом формирователя 13.

Способ УЗ-дефектоскопии трехслойных конструкций осуществляется следующим образом, На контролируемой конструкции устанавливают две пары акустически соосных излучающих и приемных преобразователей так, что излучающие и приемные преобразователи располагаются на противоположных сторонах конструкции на фиксированном расстоянии один от другого. Соответствующими преобразователями излучают и принимают импульсы УЗ вЂ” колебаний и сканируют ними конструкцию. В ходе сканирования в зоне прозвучивания преобразователями измеряют толщину конструкции и фиксируют принятые импульсы колебаний в двух непересекающихся интервалах вре1633354

10

55 мени, положение которых соответствует прямому и перекрестному прохождению импульсов УЗ-колебаний в конструкции и измеренной ее толщине. Амплитуду зафиксированных принятых импульсов колебаний измеряют и с ее помощью определяют наличие и местоположение дефекта, По оазные GTQDQHbl контролируемой трехслойной конструкции 43 устанавливают две пары соосных УЗ-преобразователей

3, 5 и 4, 6 таким образом, чтобы излучающие преобразователи 3 и 4 находились по одну сторону конструкции 43, а приемные преобразователи 5 и 6 — по другую сторону. Установленные преобразователи 3 — 6 жестко закрепляются на фиксированных расстояниях один от другого таким образом, чтобы в процессе сканирования их взаимное расположение не менялось. В месте расположения преобразователей 3 — 6 устанавливают датчик 12 толщины, в качестве которого могут быть использованы, например, потенциометрические датчики, датчик альбедного гамматолщиномера АГАТ вЂ” 1, датчик вихретокового толщиномера 54-362, используемый совместно с электропроводящей металлической подложкой, или датчик электромагнитного толщиномера ЭМТ вЂ” 4.

Датчик 12 толщины может быть установлен в непосредственной близости от одного из преобразователей 3 — 6 в направлении сканирования, Синхронизатор 1 запускает генераторы 10 и 11 строб — импульсов дешифратора 9, выполненные, например, в виде последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения, компаратора и одновибратора, причем основным входом в этом случае является вход генератора пилообразного напряжения, а управляющим входом — второй вход компаратора.

Синхронизатор 1 запускает также генератор 2, который возбуждает УЗ-преобразователи 3 и 4. Последние излучают в конструкцию 43 импульсы УЗ вЂ” колебаний.

Прошедшие через конструкцию 43 импульсы УЗ-колебаний принимаются преобразователями 5 и 6, преобразуются ими в электрические сигналы, усиливаются усилителями 7 и 8 и поступают на первые входы схем 15 — 18 совпадений дешифратора 9, на вторые входы которых поступают стробирующие импульсы генераторов 10 и 11, Сигнал, пропорциональный толщине конструкции 43, с выхода датчика 12 поступает на вход формирователя 13, выполняемого, например, для сигнала переменного напряжения (датчик вихретокового толщиномера или электромагнитного толщиномера) в виде последовательно соединенного детектора и согласующих каскадов или для

45 сигнала постоянного напряжения (потенциометрический датчик или датчик альбедного гамма-толщиномера) в виде только согласующих каскадов. Формирователь 13 обеспечивает получение на выходе электрического сигнала, амплитуда которого пропорциональна толщине конструкции 43 в зоне контроля. С выхода формирователя 13 управляющие сигналы поступают на соответствующие входы генераторов 10 и 11. С помощью этих сигналов при изменении толщины конструкции 43 осуществляется соответствующий временной сдвиг строб — импульсов на выходах генераторов 10 и 11.

Схемы 15 — 18 совпадения пропускают сигналы, поступающие на их первые входы с усилителей 7 и 8 при поступлении на их вторые входы стробирующих импульсов с выходов генераторов 10 и 11, При отсутствии стробирующих импульсов на вторых входах схем 15 — 18 на их выходах устанавливается сигнал с нулевой амплитудой, Сигналы с выходов схем 15 — 18 поступают на пороговые схемы 19 — 22, где осуществляется их сравнение с пороговыми уровнями сигналов. При превышении сигнала на входе порогового уровня на выходе схемы 19—

21 или 22 формируется сигнал логического нуля, в противном случае — сигнал логической единицы. Сигналы с выходов пороговых схем 19 — 22 поступают на одновибраторы 23 — 26, которые при переходе логической единицы в логический нуль формируют на выходе импульс положительной полярности длительностью, равной длительности стробирующих импульсов, На первые входы триггеров 27 — 30 поступают сигналы с одновибраторов 23 — 26, а на вторые входы — стробирующие импульсы генераторов 10 и 11.

Триггеры 27 — 30 при переходе сигнала на втором входе из логического нуля в логическую единицу обеспечивают запись и хранение логического сигнала, поступающего на их первый вход. Сигналы с выхода триггера 28 поступают одновременно на первые входы схем И 31,35 схемы 42 задержки и вторые входы схем И 32 и 34. Сигнал с первого выхода триггера 27 поступает одновременно на вторые входы схем И 33 и 35. Сигнал с второго инверсного выхода триггера 27 поступает на второй вход схемы И 31, Сигнал с инверсного выхода триггера 29 поступает на третьи входы схем И 31 — 35, Сигнал с первого выхода триггера 30 поступает одновременно на четвертые входы схем 31 и

35. Сигнал с второго инверсного выхода триггера 30 регистратора 14 поступает на четвертый вход схемы И 33. При этом при обнаружении дефекта парой соосно уста1633354

55 новленных преобразователей 3 и 5 в случае его нахождения со стороны излучающего преобразователя 3 на выходе схемы И 31 формируется сигнал логической единицы, а на выходах схем И 33 и 35 формируется сигнал логического нуля. В случае нахождения дефекта со стороны приемного преобразователя 5 на выходе схемы И ЗЗ формируется сигнал логической единицы, а на выходах схем И 31 и 35 формируется сигнал логического нуля.

В случае нахождения дефекта как со стороны излучающего преобразователя 3, так и со стороны приемного преобразователя 5 на выходе схемы И 35 формируется сигнал логической единицы, а на выходах схем И 31 и 33 формируется сигнал логического нуля. Сигналы с выходов схем И 31—

35 через схемы ИЛИ 36 и 37 поступают на первые входы триггеров 38 и 39, на вторые входы которых поступает сигнал с выхода схемы 42 задержки, которая обеспечивает задержку сигнала, поступающего на ее вход на время срабатывания схем И 31 — 35 и схем ИЛИ 36 и 37. При изменении сигнала на втором входе триггеров 38 и 39 из логического нуля в логическую единицу триггеры

38 и 39 обеспечивают запись и хранение логических сигналов, поступающих на их первые входы. С выходов триггеров 38 и 39 сигналы через схемы И 32 и 34 поступают на входы индикаторов 40 и 41, которые обеспечивают индикацию наличия и стороны залегания дефекта между слоями контролируемой трехслойной конструкции 43, Управление датчиком 12 толщины конструкции 43 генераторами 10 и 11 позволяет получить в ходе контроля не совпадающие во времени стробируемые диапазоны фиксирования прямого и перекрестного прохождения УЗ вЂ” импульсов, т. е. фиксирование сигнала, прошедшего от преобразователя 3 к преобразователю 5, а также от преобразователя 4 к преобразователю 6 одним строб — импул ьсом и фиксирование сигнала, прошедшего от преобразователя 3 к преобразователю 6, а также от преобразователя 4 к преобразователю 5 другим строб-импульсом при любой изменяющейся толщине конструкции 43, что исключает ошибки при определении стороны залегания дефекта между слоями конструкции 43 переменной толщины.

Ф о р мул а изобретен ия

1. Способ ультразвуковой дефектоскопии трехслойных конструкций, заключающийся в том, что устанавливают на контролируемой конструкции две пары акустически соосных излучающих и приемных преобразователей так, что излучающие и приемные преобразователи располагаются на противоположных сторонах конструкции на фиксированном расстоянии один от другого, излучают и поринимают соответствующими преобразователями импульсы ультразвуковых колебаний, сканируют преобразователями конструкцию, измеряют амплитуду принятых импульсов колебаний в двух интервалах времени и с ее помощью определяют наличие и местоположение дефекта, отличающийся тем,что,сцелью повышения достоверности определения глубины залегания дефектов в конструкциях переменной толщины, в ходе сканирования дополнительно измеряют толщину конструкции в зоне прозвучивания преобразователями, liо измеренной толщине определяют два непересекающихся интервала времени, соответствующих прямому и перекрестному прохождению импульсов ультразвуковых колебаний в конструкции, а определение наличия и местоположения дефекта определяют по амплитуде принятых импульсов колебаний, измеренных в двух определенных непересекающихся-интервалах времени.

2. Устройство для ультразвуковой дефектоскопии трехслойных конструкций, со- . держащее соединенные последовательно синхронизатор и генератор ультразвуковых импульсов, пару излучающих преобразователей, вход которых соединен с выходом генератора ультразвуковых импульсов, а их акустические оси параллельны, пару приемных преобразователей, установленных акустически соосно излуЧающим преобразователям, пару усилителей, входы которых соединены с выходами приемных преобразователей, четырехканальный дешифратор с двумя генераторами строб-импульсов и регистратор, выходы которого соединены с выходами дешифратора, вход каждой пары каналов дешифратора соединен с выходом одно о из усилителей„входы генераторов строб — импульсов дешифратора соединены с выходом синхронизатора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности определения глубины залегания дефектов а конструкциях переменной толщины, оно снабжено датчиком толщины, установленным между парой преобразователей, и формирователем управляющих сигналов, вход которого соединен с выходом датчика толщины, генераторы строб — импульсов дешифратора выполнены управляемыми. а их управляющие входы соединены с выходами формирования управляющих сигналов.