Устройство для ультразвукового контроля материалов и изделий

 

Изобретение относится к технике неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в различных областях машиностроения для контроля качества материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука. Цель изобретения - повышение разрешающей способности ультразвукового контроля и расширение области применения за счет формирования в передающем тракте сложномодулированного сигнала с одной только верхней, боковой полосой и оптимальной фильтрации регистрируемого сигнала. На выходах первого и третьего балансных модуляторов 7 и 16 формируются двухполосные сигналы с подавленной несущей. Сигналы нижних боковых полос взаимно компенсируются, верхних боковых полос синфазно суммируются сумматором и поступают через первый полосовой фильтр 18 на вход аналогового ключа 4, формирующего зондирующий радиоимпульс. Принятый сигнал после усиления и фильтрации поступает на вход второго балансного модулятора 9, осуществляющего демодуляцию регистрируемого сигнала, фильтр 10 нижней частоты выделяет из последнего псевдослучайный сигнал, который "сжимается" во времени оптимальным фильтром 11. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 (7 4

О (Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4719675/28 (22) 14,07.89 (46) 15.08,91. Бюл. N. 30 (71) Московский энергетический институт (72) И,В. Соколов, А.И. Питолин и А,Ю, Завьялов (53) 620.179.16(088.8) (56) Теория и практика ультразвукового контроля. Ермолов И,Н. M. Машиностроение, 1981. с. 95.

Авторское свидетельство СССР

N. 1190254, кл. G 01 N 29/04, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к технике нераэрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в различных областях машиностроения для контроля качества материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука, Цель изобретения — повышение разрушающей споИзобретение относится к технике неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в различных областях машиностроения дпя контроля качества материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука, Цель изобретения — расширение области применения и повышение разрешающей способности устройства за счет формирования в передающем тракте сложномодулированного сигнала с одной верх» . Ж 1670584 А1 собности ультразвукового контроля и расширение области применения за счет формирования в передающем тракте сложномодулированного сигнала с одной только верхней, боковой полосой и оптимальной фильтрации регистрируемого сигнала. На выходах первого и третьего бапансных модуляторов 7 и 16 формируются двухполосные сигналы с подавленной несущей. Сигналы нижних боковых полос взаимно компенсируются, верхних боковых полос синфаэно суммируются сумматором и поступают через первый полосовой фильтр 18 на вход аналогового ключа 4, формирующего зондирующий радиоимпульс. Принятый сигнал после усиления и фильтрации поступает на вход второго балансного модулятора 9, осуществляющего демодуляцию регистрируемого сигнала, фильтр 10 нижних частот выделяет иэ последнего псевдослучайный сигнал, который "сжимается" во времени оптимальным фильтром 11. 1 ил, ней боковой полосой и оптимальной фильтрации регистрируемого сигнала.

На чертеже изображена структурная схема устройства ультразвукового контроля материалов и иэделий.

Устройство ультразвукового контроля материалов и изделий содержит генератор

1 синусоидапьного сигнала, последовательно соединенные формирователь 2 псевдослучайной кодовой последовательности, формирователь 3 периода, а алоговой ключ

4, усилитель 5 мощности и излучающий

1670584

55 электроакустический преобразователь 6, первый балансный модулятор 7, входной усилитель 8, последовательно соединенные второй балансный модулятор 9, фильтр 10 нижних частот, оптимальный фильтр 11 и измеритель 12 временных интервалов, первый вход второго балансного модулятора 9 соединен с выходом генератора 1 синусоидального сигнала, генератор 13 прямоугольных импульсов, первый фазовращатель 14, последовательно соединенные второй фазовращатель 15, третий балансный модулятор 16, сумматор 17 и первый полосовой фильтр 18, приемный электроакустический преобразователь 19 и второй полосовой фильтр 20, вход первого фазовращателя 14 и второй вход третьего балансного модулятора 16 объединены и соединены с выходом генератора 1 синусоидального сигнала, вход второго фазовращателя 15 соединен с выходом формирователя 2 псевдослучайной кодовой последовательности, второй выход второго фазовращателя 15 соединен с первым входом первого балансного модулятора 7, второй вход которого соединен с выходом первого фазовращателя 14, а выход соединен с вторым входом сумматора

17, выход первого полосового фильтра 18 соединен с вторым входом аналогового ключа 4, выход генератора 13 прямоугольных импульсов соединен с входом формирователя 2 псевдослучайной кодовой последовательности, вход второго усилителя 8 соединен с приемным электроакустическим преобразователем 19, а выход — с входом второго полосового фильтра 20, выход которого соединен с вторым входом второго балансного модулятора 9, а второй вход измерителя 12 временных интервалов соединен с выходом формирователя 3 периода.

Устройство работает следующим образом, Сигнал с выхода генератора 1 гармонических сигналов поступает на вход первого фазовращателя 14 и на один из входов первого балансного модулятора 7. Сигнал с выхода формирователя 2 псевдослучайного сигнала поступает на вход второго фазовращателя 15. На входы первого балансного .модулятора 7 поступают сигнал кода с фазой 0 и сигнал несущей с фазой 90, На входы третьего балансного модулятора 16 поступают сигнал кода с фазой 90 и сигнал несущей с фазой О, На выходах модуляторов 7 и 16 формируются двухполосные сигналы с подавленной несущей, идентичные с точки зрения амплитудных характеристик частотного спектра и отличающиеся тем, что фазы сиг5

45 налов нижней боковой полосы на выходах первого и третье о балансных модуляторов

7 и 16 отличаются на 180", и таким образом, на выходе сумматора 17 они взаимно компенсируются. Сигналы верхних боковых полос синфазно суммируются сумматором 17 и поступают на вход первого полосового фильтра 18. Полная компенсация нижних боковых полос возможна лишь при условии равенства их амплитуд на выходах балансных модуляторов, а разность фазовых сдвигов при этом составляет точно 180 . На практике эти условия не выполняются и подавляемая нижняя боковая полоса компенсируется не полностью. Для дополнительного подавления нерабочей боковой полосы в состав п редлагаемого технического решения включен первый полосовой фильтр 18, Псевдослучайный сигнал с выхода формирователя 2 подается также на вход формирователя 3 периода, который формирует импульс длительностью, равной длительности реализации псевдослучайного сигнала и с требуемым периодом повторения. Указанная последовательность импульсов управляет состоянием аналогового ключа 4, формирующего радиоимпульс, После усиления усилителем 5 мощности зондирующий сигнал возбуждает излучающий пьезоэлектрический преобразователь 6.

Принятый приемным пьезоэлектрическим преобразователем 19 регистрируемый сигнал усиливается входным усилителем 8.

Фильтруется вторым tloflocoBblM фильтром

20 и подается на второй вход второго балансного модулятора 9, на первый вход которого поступает сигнал с выхода генератора 1 синусоидального сигнала, Фильтр 10 нижних часот выделяет из регистрируемого сигнала псевдослучайный сигнал, который

"сжимается" во времени оптимальным фильтром 11. Измерител ь 12 временного интервала измеряет время задержки регистрируемого сигнала относительно зондирующего и может быть выполнен на базе электроннолучевого осциллографа.

Использование изобретения обеспечивает преимущества, так как по сравнению с прототипом в два раза уменьшается длительность "сжатого" оптимальным фильтром регистрируемого сигнала при постоянных LUèðoêoïîëocíocòè электроакустического тракта и чувствительности контроля, В результате в два раза повышается разрешающая способность, что в свою очередь повышает надежность ультразвукового неразрушающего контроля и расширяет область применения устройства.

1670584

Формула изобретения

Устройство для ультразвукового контроля материалов и изделий, содержащее генератор синусоидального сигнала, последовательно соединенные формирователь псевдослучайной кодовой последовательности, формирователь периода, аналоговый ключ, усилитель мощности и излучающий злектроакустический преобразователь, первый балансный модулятор, входнойусилитель, последовательносоединенные второй балансный модулятор, фильтр нижних частот, оптимальный фильтр и измеритель временных интервалов, вход второго балансного модулятора соединен с выходом генератора синусоидального сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения разрешающей способности ультразвукового контроля эа счет использования сложномодулированного зондирующего сигнала с одной верхней боковой полосой и оптимальной фильтрации принимаемых сигналов, оно снабжено генератором прямоугольных импульсов, первым фазовращателем, последовательно соединенными вторым фаэовращателем, третьим балансным модулятором, сумматором и первым полосовым фильтром, приемным электроакустическим преобразователем и вторым полосовым фильтром, вход первого фазов5 ращателя и второй вход третьего балансного модулятора объединены и соединены с выходом генератора синусоидального сигнала, вход второго фазовращателя соединен с выходом формирователя

10 псевдослучайной кодовой последовательности, второй выход вторго фазовращателя соединен с первым входом первого балансного модулятора, второй вход которого соединен с выходом первого фазовращателя, а

15 выход соединен с вторым входом сумматора, выход первого полосового фильтра соединен с вторым входом аналогового ключа, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом формирователя псевдо20 случайной кодовой последовательности, вход входного усилителя соединен с приемным злектроакустическим преобразователем, а выход — с входом второго полосового фильтра, выход которого соединен с вторым входом

25 второго балансного модулятора, а второй вход измерителя временных интервалов соединен с выходом формирователя периода.