Электромагнитно-акустический дефектоскоп

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактной теневой ультразвуковой дефектоскопии металлических изделий. Цель изобретения - повышение точности за счет исключения влияния зазора между преобразователем и контролируемым изделием. Перед контролем изделия настраивают дефектоскоп в зависимости от величины зазора. Для этого, меняя зазор, производят запись в оперативное запоминающее устройство кода, меняющего коэффициент передачи усилителя. В процессе контроля при разомкнутом выключателе амплитуда полезного сигнала с усилителя не будет зависеть от величины зазора. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (()) (я)ю G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕН(ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 794491 (21) 4630563/28 (22) 02.01.89 (46) 15.03.91. Бюл, М 10 (71) Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И. Ленина (72) С.В. Чабан (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 794491, КЛ. G 01 N 29/04, 1978. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ

ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть исИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для бесконтактной теневой ультразвуковой дефектоскопии металлических материалов и изделий.

Цель изобретения — повышение точно. сти за счет исключения влияния зазора между преобразователем и контролируемым иэделием.

На фиг. 1 изображена блочная электрическая схема предлагаемого дефектоскопа; на фиг. 2 — временные характеристики работы дефектоскопа в районе зондирующего импульса; на фиг. 3 — зависимость частоты резонанса электромагнитно-акустического преобразователя от величины рабочего зазора: на фиг. 4 — один из возможных вариантов схемного решения блока запуска измерений;

Дефектоскоп содержит генератор 1, усилитель 2, электромагнитно-акустический преобразователь 3, состоящий иэ изолированных проводников 4-6, представляющих пользовано для бесконтактной теневой ультразвуковой дефектоскопии металлических изделий. Цель изобретения — повышение точности за счет исключения влияния зазора между преобразователем и контролируемым изделием. Перед контролем изделия настраивают дефектоскоп в зависимости от величины зазора. Для этого, меняя зазор, производят запись в оперативное запоминающее устройство кода. меняющего коэффициент передачи усилителя, В процессе контроля при разомкнутом выключателе амплитуда полезного сигнала с усилителя не будет зависеть от величины зазора. 4 ил. собой катушку индуктивности, нормально закрытых ключей 7-12 и конденсаторов 1315, К-разрядный измеритель 16 длительности периода синусоидального сигнала. блок

17 запуска измерений, оперативное запоминающее устройство 18 (ОЗУ), пиковый детектор 19, компаратор 20, эадатчик 21 уровня компарирования, реверсивный счетчик 22, тактовый генератор 23, блок 24 управления записи и выключатель 25, концы которого соединены с блоком 24 управления записи, Т-разрядный выход ОЗУ 18 которого соединен с управляющим входом усилителя 2, выход усилителя 2 через пиковый детектор 19 соединен с первым входом компаратора 20, второй вход которого соединен с выходом задатчика 21 уровня компарирования, а выход компаратора 20 — со входом выбора направления счета реверсивного счетчика 22, счетный вход которого, соединен с выходом тактового генератора 23, Т-разрядный выход реверсивного счетчика

22 соединен с Т-разрядным информационНЫМ I)XOfg(ti 1 ьн ;II: l Н:„„

) устройства IO !(-)),1; 3> которого cît,ftt.ttt(ttt ( измери(елл 36 длине tl

C0ItIQBrft tIOI Г I, соединен; стиче(.когг), i p

ЦИОН) It:t!1, с Вь ход(л i ()ло":

Вход блока 17;".;;,: с выходом f еtlpр,:, магнитно- i!<ус-«,ч; l:

ДЕФС" f (;(l 1.: разом.

На фи- ., эона))сiio i

СТИЧ:C!(0 I P:t :f: рабочего эазг)р зондирую)ций дит схему преобрп.)l:;:i, у л ь т р а Гн 3 у! (1:! (" I блок 17 эаг)усi ПОСЛЕ ОКО| ЛН I ключи 7 — Iг р но-акустичсско if »

ОСТдТОЧНОй З),Е):, ;

СЛЕДНЕМ f)Ott П;Г: пулы B,, ».:: I!) I< rt, затухакид)х ко иК . )енса:)tt.(t Грома(,, oQpBBол.) g )лл (ф)1Г.."::) .1Т():;:.,),.Е "

НОШЕ)C (.!1

2.Г

f л "л

Одновременно f»r.ot(3 ния разрешает гфл;. 2c) р (; :;, го измерителя дли Гол си нусоидал ь ного с)1Г) )а)1 а. .: . );:: и ) . з

BT ДЛИТЕЛЬНОС1 f)PP!1Or)а B, :,;, tt.:C. результат замера в К-раэрч коде на адресную,)1)лн и минающего устройства.

Длительнг)с ь (1ери 1 .. тухающих колебании не .„. «.. л: ности периода 1 зонд 1 ( зависит, как правилп, рабочего зазора. Га) «, ставляемпе К-pBBpл,».::-Д Л И Т Е fl Ь Н Г) (. Г И П f

СИГHBflB На:)Д) -.t помина)(.» ".: ответс; вует . -. 1

При ззь)ь

24 управлен:;.: разрешаюн )й) минающее iсг -i, CTB9lfPHftOtt l ° ., jicIIotIt tl i счетчиком 22. (°,;1,, iir л)нас(работать 3(онтур, .,<;, ";л ), который представляет со

1 i; fl 3. ) t! (.(; коГО регулирования у,: )лип лл 2, Г1аксималь;л,)ГГ;л 2 запоминае)ся пикор-:.1 ), п((..ле чо(з компаратор

:; о ) у. о; нем з..датчика 21 и ,:. :",)е с:1.". BI;ду, управляющую на.l;„1;, .",lli:)м (;:I!rrB реверсисного счетчика

: к гi...м импульсое, ) ос)упающих ре)ЗГ. (1С).1внь и счетчик 22

,l. е )л .Г н))форм-)ц1)О на сво

::-.::.)г н.,:.; зап > )и);ающее ус)б, 1 ., tl(3 запись л аi 1 ).) t «I)»PM BI! It! Io ... ).: .е) «н))о фи;(сирул ее .",Н.1n.ti указан на адрес. "(к)л. о,, состояние ревер;;.а 22 определяет уl 1 ri16)ilt 2. Это со... н:: ..: до тех flop, пока, - 2;)(yr Гановитсл сиГк()мпарирования,после ,; .-Г)(.ивнî; четчика 22, а ,; о фл ициен) ))ередачиycu,(ЛЬЗ! lP)).:ГС:) С ТОЧНОСТЬЮ, (;,зол у реверсивного

) н))(;ИЗЛОжеННОГО, ПРИ ()""зн) ) ) )воеводе заэонои в личины в

,:" Г:,-ttt Г) !1 ЛЧЕйКах ОпЕРаСГР )йС1ва ОСЯ

O. ltI1ТИMBЛЬНЫХ

;:. ))) „ll:;()н; ) и(редачи у или.;,olо ))ыклto÷àòåëü 25 размы, „..:,.)в )()екрацрет "самообучение" и

ill) вкус-.vl I(.cêfié дефекто..". )т в «в Гоматическом режиt .,3"! .,oc::.oгi : используется два иэвеенл ре) улнрпванил: регулирова;-,".;i t;n и рг)гулирование по ,;„, -:,вый пр )нцип, принцип ре),; :«. Но от лонени)о, используется в

-",с)р и;, 1 "самообучения" дефек:1 пл);"..;i i том же участке изделия, ; с .; д йстлие на контур "само:; -л гполн»уе)")ых возмущений, -.Ической неоднородноПр . том сознательно вноЗа:л;)×BЮЩЕЕСЛ В .-) бОЧЕ Г З За ЭО ра. 3a:ГГ ) УД(,PwB)ьамплИтуду . П;:. ЛЛ l-га ВЫХОдв уСИЛИтЕЛя 2 На .)р()в) . -)езависимо от величины

=;;:- -)е).lll1l коэФфициента переда; --,—,, .))--Че ти уt;BBI!!fop корректирую1635124 щее значение в ячейку ОЗУ, номер которой соответствует текущей величине зазора, После раэмыкания выключателя 25 вышеупомянутый контур размыкается, в результате чего запись в ОЗУ 18 прекращается. С этого момента схема переходит в режим регулирования по возмущению. Теперь измеряется величина зазора, выбирается ячейка ОЗУ, в которой записано оптимальное корректирующее воздействие и сообразно изменяется коэффициент передачи усилителя. Таким образом, в ходе контроля изделия метрологические характеристики дефектоскопа перестают зависеть от рабочего зазора, Величина рабочего зазора измеряется при помощи К-разрядного измерителя 16 длительности периода синусоидального сигнала. Блок 17 запуска измерений формирует на своем выходе сигнал. разрешающий работу К-разрядного измерителя 16 длительности периода синусоидального сигнала, который в свою очередь выделяет иэ свободных гармонических колебаний (фиг.

2в) один иэ периодов (Тц) и согласно указанному выражению (3) просчитывает число импульсов кварцевого внутреннего генератора за время Тц. Подсчитанное значение является кодом величины рабочего зазора. Это код выставляется на адресную шину ОЗУ.

Применение ЦАП для формирования управляющего напряжения на усилитель 2 не только нецелесообразно, но и в ряде случаев невозможно, в силу того, что регулирование следует выполнять с точностью до долей децибела, а диапазон регулирования, как правило, достигает несколько десятков децибел, т.е указанное напряжение должно изменяться в 100 — 1000 раз. Кроме того, как от ЦАП, так и от регулирующего органа требуется высокая параметрическая стабильность. Прямое цифровое управление коэффициента передачи усилителя на несколько порядков упрощает задачу, Достигается это путем введения в схему усилителя

2 управляемого аттенюатора, который может быть выполнен по любой известной схеме кнопочного аттенюатора в коде "1", "2", "4", "8" и т.д. Вместо кнопок применяют электронные ключи или электромагнитные реле. Указанный аттенюатор может быть расположен в различных точках приемного усилителя, а наиболее оптимальным вариантом, как показывает практика, является включение после предварительных каскадов усиления.

Считывание информации из ОЗУ производится непрерывно и выполняется в каждом конкретном случае в соответствии с

55 описанием конкретного типа микросхем..При изменении состояния на шине адреса

ОЗУ 18 (при изменении зазора) мгновенно меняется информация на выходной шине.

Запись информации в ОЗУ 18 производится с помощью блока 24 управления записи, который включается при замыкании выключателя 25. При размыкании выключателя 25 настройка прекращается и дефектоскоп (как уже отмечалось выше) работает используя принцип регулирования по возмущению.

Процесс подготовки к контролю осуществляют следующим образом. Оператор замыкает выключатель 25 и плавно с помощью регулировочных элементов механического отслеживающего устройства изменяет величину рабочего зазора между преобразователем 3 и иэделием от минимального до максимального возможных значений. Поскольку быстродействие контура "самообучения"достаточно велико (на практике около 0.1с), то указанный контур успевает скомпенсировать изменение зазора во всем диапазоне его изменения и попутно записать корректирующие значения в соответствующие ячейки ОЗУ. Затем оператор размыкает выключатель 25, обычным образом устанавливает порог срабатывания на дефект и приступает к контролю. В процессе контроля (в случае неконтролируемого изменения зазора) дефектоскоп GBMocTQAтельно выбирает из соответствующих ячеек

ОЗУ информацию об оптимальной коррекции коэффициента передачи усилителя и вводит эту коррекцию. При этом амплитуда сигнала на выходе усилителя будет зависеть только от качества контролируемого изделия и никоим образом от величины рабочего зазора. В ходе контроля запись в ОЗУ 18 не осуществляется, поскольку выключатель 25 разомкнут.

Принцип работы контура "самообучения" таков. После приема и усиления полезного сигнала его амплитуда "запоминается" пиковым дефектором 19 до следующего такта зондирования и сравнивается с уровнем компарирования в компараторе 20, Если амплитуда сигнала выше заданного уровня, то компаратор 20 включает реверсивный счетчик 22 на прямой счет, в результате чего число в счетчике под действием импульсов генератора 25 тактовых импульсов прстепенно увеличивается и через ячейку ОЗУ. соответствующую текущему зазору, поступает на управляющий вход усилителя 2, что в свою очередь вызывает увеличение ослабления, вносимого в канал усиления и соответственно постепенное уменьшение амплитуды на выходе усилителя. Этот про1635124 цесс продолжается до тех пор, пока амплитуда полезного сигнала не станет ниже заданного уровня. В этот момент компаратор

20 включает реверсивный счетчик 22 на обратный счет, в результате чего число в счет- 5 чике постепенно уменьшается и через ячейку ОЗУ, соответствующую текущему зазору поступает на управляющий. вход усилителя 2, что вызывает уменьшение ослабления вносимого в канал усиления и 10 соответственно постепенное увеличение амплитуды на выходе усилителя. Этот процесс продолжается до тех пор, пока амплитуда полезного сигнала снова не станет выше заданного уровня. Состояние ревер- 15 сивного счетчика 22, коэффициент передачи усилителя 2, а следовательно, и амплитуда полезного сигнала на выходе усилителя 2 застабилизируется с точностью, равной младшему разряду реверсивного счетчика 20

22. Указанный процесс протекает только в том случае, если выключатель 25 замкнут, Если изменять зазор, то в соответствующих ячейках ОЗУ (как уже отмечалось выше) будут "защелкиваться" оптимальные коррек- 25 тирующие воздействия для управления коэффициентом передачи усилителя 2, Информативным параметром сигнала в предлагаемом дефектоскопе является амплитуда (например, амплитуда донного сиг- 30 нала), Как в любом другом дефектоскопе полезный сигнал выделяется иэ временного ряда при помощи стробирующего импульса.

Формула изобретения

Электромагнитно-акустический дефектоскоп поавт, св. М794491,отл ича ющи йся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен последовательно соединенными блоком запуска, вход которого подключен к выходу генератора, измерителем длительности периода синусоидального сигнала, второй вход которого подключен к выходу преобразователя, и оперативным запоминающим устройством, выход которого связан с управляющим входом усилителя, эадатчиком уровня, последовательно соединенными пиковым детектором, вход которого связан с выходом усилителя, компаратором, второй вход которого подключен к выходу задатчика уровня, и реверсивным счетчиком, выход которого связан с информационным входом оперативного запоминающего устройства, тактовым генератором, подключенным к счетному входу реверсивного счетчика, и блоком управления записи с выключателем, связанным с управляющим входом оперативного запоминающего устройства, 1635124

1635124

Составитель Л.Кондрыкинская

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Черни

Редактор А.Ревин

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

Заказ 754 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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