Ультразвуковой дефектоскоп

 

Изобретение сльос с° к обгасти неразрушающих испытаний ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля Maiepi -алов г изд:тии Цель изобретения - повышение цо оворности онтроля за счет учета а зктическай амплитудной характеристик , приемного тракта дефектоскопа Цифровое преобразование сигналов во всем требуемом динамическом диапазоне амплиг д г одновре ie жым пр.ччедением реальное ампл тднои харчктер/сгики приемного тракта де р, ,госког N ной амплитудной харак в реальном масштабе времени позволяет повысить достоверность и псоизводмтегьнрсть контроля 2 ил

. СОК1 С()ВЕ iС:КИХ

СОЦИАЛИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ам г 01 N 29./04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4643022/28 (22) 30.01.89 (46) 07.05.91. Бюл. N. 17 (71) Всесоюзн ый научно-исследовател ьский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля и качества ма, териалов (72) Л. В. Козлов, А. Н. Ралдугин и В. С, Гаврев (53) 620.179. 16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1024828, кл. G 01 К 29/04. 1983.

Авторское свидетельство СССР

Я 1385064, кл. G 01 N 29/04, 1988. (54) УГ!ЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕcDЕКТОСКОП

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля материалов и иэделий в машиностроении, энергетике и других о. раслях промышленности, например, при контроле плит, труб, элементов конструкций различных сооружений, энергетического оборудования и т.д.

Целью изобретения является повышение достоверности, контроля за счет учета фактической амплитудной характеристики приемного тракта дефектоскопа.

На фиг. 1 представлена функциональная схема ультразвукового дефектоскопа. на фиг, 2 — временные диаграммы. поясняющие его работу.

Ультразвуковой дефектоскоп содержит (фиг. 1) синхронизатор 1, распределитель 2 импульсов, генераторно-приемный блок 3, „Г,И2,„, 1Ь4:3 :.г А1 (57) Изобретение о1носл1ся к области керазрушающих исг ытаний ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля ма ериa/10Б Y i 3ä:=. ий. Цель изобретения — повышение достоь,-.рности контроля за счет учета с;актической амплитудной характеристики приемного тракта дефектоскопа. Цифровое преобразование сигналов во всем требуемом динамическом длапаэоне a iln»òóð =. одновре;ленным -ip. Låäåiièем реальной амплитудной характерис- ики приемного тракта де:рз",Tîcêîëà к расчетНОй аМПЛИтУДНОй ХаРаК1ЕРИСТИКЕ В РЕаЛЬном масштабе времени позволяет повысить достоверность и пооиэводительность кон-,— роля, 2 ил. аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

4, первое и второе cïeðà1I .;;I-:ûå запоминающие устройства 5 и б сумк,атер 7, первый блок 8 сравнения, элемен1 9 совпадения, регистр 10, кварцевый генератор 11, счетчик

12 импульсов, второй oilc к !3 сравнения, третье оперативное эапоминаioùåe устройство 14 и цифровой преобразователь 15.

Выход кварцевого генератора 11 соединен с первыми входами АЦП 4. счетчика 12 импульсов, элемента 9 совпадения и с входом синхронизатора 1, выход которого подключен к второму входу счетчика 12 импульсов, к первому входу регистра 10 и к входу распределителя 2 импульсов, подсоединенного выходами к первым i1 входам оперативных запоминающих устройств 5, 6 и 14 и цифрового преобразователя 15 и к входам генератооно-приемного блока 3, выход которого соединен с вторым входом

АЦП 4.

1647386

Генераторно-приемный блок 3 состоит из п генераторов 16-18 зондирующих импульсов, л ультразвуковых преобразователей

19-21, коммутатора 22 и усилителя 23, выход которого является выходом блока. Генераторы 16-18 зондирующих импульсов, входы которых являются входами блока, подсоединены входами к первым и входам коммутатора 22 и выходами — к входам соответствующих л ультразвуковых преобразователей 19-21, выходы которых соединены с остальными 2п входами коммутатора 22, подключенного выходом к входу усилителя 23.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом, Кварцевый генератор 11 вырабатывает высокостабильные высокочастотные импульсы (фиг, 2а), иэ которых в синхронизаторе 1 формируются синхроимпульсы.

Поступая на первый вход счетчика 12 импульсов, они служат импульсами отсчета координаты (времени распространения), поступая на первый вход АЦП 4; служат импульсами анолого-цифрового преобразования, а проходя через элемент 9 совпадения на пятый вход регистра 10, они являются

Счетчик 12 импульсов подключен выходом к (и+1)-му входу первого оперативного запоминающего устройства 5 и к второму входу регистра 10, Выход АЦП 4 соединен с (n+1)-м входом цифрового преобразователя 5

15, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков 8 и 13 сравнения и к третьему входу регистра 10.

Второй блок 13 сравнения подсоединен вторым входом к выходу оперативного зало- 10 минающего устройства 5 и выходом — к (л+1)-му входу оперативного запоминающего устройства 14, к второму входу элемента

9 совпадения и к четвертому входу регистра

10, подключенного пятым входом к выходу элемента 9 совпадения, первым выходом— к (n+2)-му входу третьего оперативного запоминающего устройства 14 и к (и+1)-му входу оперативного запоминающего устройства 6 и вторым выходом — к первому входу сумматора 7 и к второму входу блока

8 сравнения, выход которого соединен с третьим входом элемента 9 совпадения.

Сумматор 7 подсоединен вторым входом к выходу второго оперативного запоминающего устройства 6 и выходом — к (л+3)-му входу третьего оперативного запоминающего. устройства 14, выходная шина которого является выходом дефектоскопа и соединена с регистратором (на фиг. 1 не обозначен}, информационная шина которого предназначена для подключения к датчикам пространственных координат. импульсами записи в регистр 10 текущих параметров сигнала. Синхроимпульсы с выхода синхронизатора 1(фиг, 2 б) распределяются распределителем 2 (фиг. 2в) по каналам генераторно-приемного блока 3, например, циклически последовательно и определяют начало циклов прозвучивания, запуская соответствующий генератор 16 — 18 зондирующих импульсов, который, в свою очередь, возбуждает соответствующий ультразвуковой преобразователь t9-21. Этими же импульсами сбрасывается в ноль счетчик

12 импульсов по второму входу и регистр 10 по первому входу, Распространяющиеся,в контролируемый объект ультразвуковые колебания отражаются от его неоднородностей-и принимаются соответствующим ультразвуковым преобразователем. Эхо-сигналы поступают через открытый канал коммутатора 22 на вход логарифмического усилителя 23, в котором они усиливаются и производится двухполупериодное детектирование сигнала. Видеосигнал с выхода генераторно-приемного блока 3 поступает на второй вход

АЦП 4, где оцифровывается с частотой импульсов кварцевого генератора 11. Цифровой код текущего значения амплитуды принимаемого оцифровываемого сигнала с выхода АЦП 4 одновременно преобразуется в цифровом преобразователе 15 (фиг. 2г, сигнал I) по заранее записанной в него функции преобразования. Данная функция записывается в цифровой преобразователь 15 перед началом контроля с помощью известного программатора (не показан) и рассчитыватся из условия получения требуемой (расчетной амплитудной характеристики приемного тракта из его Реальной (фактической) амплитудной характеристики.

Преобразованный код текущего значения амплитуды сигнала поступает на вход регистра 10 по третьему входу, а также на вход второго блока 13 сравнения, в котором в текущем времени сравнивается в цифровом виде с кривой уровня регистрации, Кривая уровня регистрации поступает с выхода первого оперативного запоминающего блока 5 (фиг. 2 r, сигнал 1!), куда записывается перед началом контроля с помощью известного программатора. При превышении в такте преобразования принятым сигналом уровня регистрации на выходе второго блока 13 сравнения (фиг. 2 д) появляется высокий логический уровень. В первом блоке 8 сравнения сравниваются текущее значение амплитуды сигнала с выхода цифрового преобразователя 15 и содержимое регистра 10, куда записывается наибольшее текущее

"6-" " <86

30

50

55 значение амплитуды обрабатываемого сиг нала.

Низкий логический уровень на выходе первого блока 8 сравнения появляется во время превышения текущим значением амплитуды обрабатываемого сигнала значения амплитуды, содержащегося в данном такте преобразования в регистре 10. Этим логическим уровнем стробируется работа элемента 9 совпадения, который при наличии низкого логического уровня на его третьем (стробирующем) входе работает как логический элемент И по его первому и второму входам. Поэтому при превышении обрабатываемым сигналом уровня регистрации и до достижения сигналом своего максимума импульсы с выхода кварцевого генератора 11 будут проходить через элемент 9 совпадения и поступать на вход регистра 10 в качестве импульсов записи.

При снижении амплитуды обрабатываемого сигнала от зарегистрированного в регистре 10 максимума до уровня регистрации текущее значение амплитуды сигнала меньwe амплитуды, записанной в регистре 10, и высокий логический уровень с выхода первого блока 8 сравнения (фиг. 2, е) блокирует элемент 9 совпадения, В регистре 10 параметры максимума обрабатываемого сигнала сохраняются до момента записи их в третье оперативное запоминающее устройство 14. С первого выхода регистра 10 (фиг. 2 ж) код координаты максимума извлекает из второго оперативного запоминающего устройства 6 соответствующее значение коррекции амплитуды сигнала, учитывающее фактическую чувствительность преобразователя. Кривая учета фактической чувствительности преобразователя записывается во второе оперативное запоминающее устройство 6 перед началом контроля с помощью программатора.

Скорректированное на сумматоре 7 значение зарегистрированного максимума амплитуды сигнала поступает с его выхода на вход оперативного запоминающего устройства 14, куда также поступают значения его координаты (времени распространения) с первого выхода регистра 10 и информация в виде цифрового кода от датчиков пространственных координат положения преобразователей 19-21. При снижении амплитуды обрабатываемого сигнала эа уровень регистрации фронтом изменения уровня на, выходе блока 13 сравнения (фиг. 2 д, сигнал

1) производится запись параметров дефекта в третье оперативное запоминающее устройство 14, затем производится сброс в ноль регистра 10 (фиг 2 д, сигнал il), чем подготавливается схема дефектоскопа к регистрации следующего эхо-сигнала, Третье оперативное запоминающее устройство 14 выполнено с последовательной записью (выборкой), т.е. после очередной записи параметров открывается следующая ячейка для новой записи. Объем третьего оперативного запоминающего устройства 14 определяется необходимым количеством регистрируемых дефектов, а также воэможностями оперативного считывания иэ него информации на регистратор. В качестве регистратора может выступать. например, ЭВМ со своими периферийными устройствами, которая одновременно может также являться и программатором при записи кривых в цифровой преобразователь 15 и оперативные запоминающие устройства 5 и 6.

В случае одноканального варианта дефектоскопа (при n=1) его схема упрощается, а также отпадает надобность в распределителе 2 импульсов и коммутаторе 22.

Использование изобретения позволяет повысить достоверность и производительность контроля за счет цифрового преобразования сигнала с одновременным приведением реальной амплитудной характеристики приемного тракта дефектоскопа к расчетной в реальном масштабе времени.

Формула изобретения. Ул ьтразву ко вой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор и распределитель импульсов, аналого-цифровой преобразователь, первое и второе оперативные запоминающие устройства, сумматор, первый блок сравнения. элемент совпадения, регистр и генераторно-приемный блок, и входов которого подключены к соответствующим выходам распределителя импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет учета фактической амплитудной характеристики приемного тракта дефектоскопа, он снабжен счетчиком импульсов, вторым блоком сравнения третьим оперативным запоминающим устройством, цифровым преобразователем и кварцевым генератором, выход которого соединен с входом синхронизатора и с первыми входами элемента совпадения, аналогоцифрового преобразователя и счетчика импульсов, подключенного вторым входом к выходу синхронизатора и к первому входу регистра. выходом — к второму входу регистра и к (и+1)-му входу первого оперативного запоминающего устройства, первые и входов которого соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов. с и входами цифрового преобразователя и с первыми и входами второго и третьего оперативных запоминающих устройств, выход генераторно-приемного блока соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к 5 (и+1)-му входу цифрового преобразователя, подсоединенного выходом к первому входу первого блока сравнения. к третьему входу регистра и к первому входу второго блока сравнения, подключенного вторым входом 10 к выходу первого оперативного запоминающего устройства. выходом — к (и+1)-му входу третьего оперативного запоминающего устройства, к второму входу элемента совпадения и четвертому входу регистра, сое- 15 диненного пятым входом с выходом элемента совпадения, первым выходом — с (п+2)- м входом третьего оперативного запоминающего устройства и с (о+1)-м входом второго оперативного запоминающего устройства, вторым выходом — с первым еходом сумматора и вторым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом элемента совпадения, сумматор подсоединен вторым входом к выходу второго оперативного запоминающего устройства, выходом — к (n+3)-му входу третьего оперативного запоминающего устройства, информационная шина которого предназначена для подключения к датчикам пространственных координат, а выходная шина является выходом дефектоскопа.

1б47386

ЯЬг.2

Составитель И.Ардашева

Редактор А.Шандор Техред М. Моргентал Корректор С.Шевкун

Заказ 1394 Тираж 401 .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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