Многоканальное устройство для ультразвукового контроля изделий

 

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля изделий ультразвуковым методом и может найти применение в различных отраслях промышленности, например в металлургии, энергомашиностроении, при ультразвуковом контроле ребристых (плавниковых) труб, арматуры для железобетона и других изделий со сложным (ребристым) профилем. Цель изобретения - повышение качества контроля за счет исключения механического сканирования. Устройство снабжено делителем , кольцевым генератором, регуляторами амплитуды в каждом измерительном канале и блоками управления исполнительными механизмами. Каждый блок управления выполнен в виде регистра сдвига и схемы И с инвертором, а каждый регулятор амплитуды - в виде последовательно соедицифроаналогового преобразователя и дешифратора. 2 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ . СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4758758/28 (22) 13.11.89 .(46) 07,05.92. Бюл. № 17

В (71) Научно-производственное объединение

"Атомкотломаш" (72) B,Å.Ãoðîäêîâ, H,Å,Êîñèâöîâ и А.В,Медведев (53) 620.179. l 6 (088.8) (56) Алешин Н.П., Белый BE., Вопилкин А.Х. и др. Методы акустического контроля металлов.. — М,: Машиностроение, 1989, с. 340—

345.

Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 1990, ¹ 2, с, 55 — 59.

Патент Японии

N . 59-4663, кл, G 01 N 39/04, 1985. (54) МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля качества изделий ультразвуковым методом и может найти применение в различных отраслях промышленности, например, в металлургии, энергомашиностроении при ультразвуковом контроле ребристых (плавниковых) труб, арматуры для железобетона и других изделий со сложным (ребристым) профилем.

Плавниковые трубы применяются для изготовления поверхностей нагрева котельных агрегатов тепловых электроносителей, В процессе производства таких труб в них появляются дефекты типа нарушения сплошности (трещины, закаты и т.д.), которые в процессе эксплуатации котелbHblx агрегатов развиваются и приводят к аварийной обстановке, „„, Ж„„1732259 А1 (57) Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля изделий ультразвуковым методом и может найти применение в различных отраслях промышленности, например в металлургии, энергомашиностроении, при ультразвуковом контроле ребристых (плавниковых) труб, арматуры для железобетона и других изделий со сложным (ребристым) профилем.

Цель изобретения — повышение качества контроля за счет исключения механического сканирования. Устройство снабжено делителем, кольцевым генератором, регуляторами амплитуды в каждом измерительном канале и блоками управления исполнительными механизмами, Каждый блок управления выполнен в виде регистра сдвига и схемы И с инвертором, а каждый регулятор амплитуды — в виде последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя и дешифратора. 2 ил.

Сложная геометрическая форма плавниковой трубы, обусловленная наличием продольных ребер (плавников), затрудняет высоко качестве н н ый контрол ь существующими устройствами ввиду наличия ложных сигналов, которые зачастую трудно отделимы от полезных сигналов (от дефектов).

Известно механическое устройство контроля качества арматуры железобетона, содержащее механизм крепления и перемещения пьезоэлектрических преобразователей, соединенных с дефектоскопической аппаратурой, а также механизм центровки преобразователей и устройство удержания контактной жидкости, Поиск дефектов осуществляется в зеркально-теневом варианте.

Недостаток этого устройства заключается, в том, что практически трудно опр ее1732259 лить местонахождение д дефекта кроме того, кового контроля изделий, содержащее в выявляются только поперечные д чные ефекты и каждом канале последовательно соединеназноориентированные, так ные генератор зондирующих импульсов, не выявляются разн об азователь и как ст ойство содерж ржит только один канал электроакустическии пре р у р

5 усилитель, исполнительный механизм и обобна жения дефектов. ру е изве- щие для всех каналов последовательно соеТакого недостатка лишено другое извстное многоканальное устроиство (), о (2) со- диненные генератор синхроимпульсов, е устройство и генератор развертки и индикатор, генерадержащее сканирующее уст е ное ст ойство, т ехканальный дефекто к фектоскоп в каждом ка- тор стробимпульсов и буферное у р

Р ато зонди- 10 снабжено общими для всех каналов делитенале которого содержатся генератор зондP ующих импульсов, прео образователь и лем и распределителем импульсов, а кажу силитель, выход каждого из них соед соединен дый канал снабжен регулятором амплитуды соеди- сигнала, выполненным из последовательно с формирователями, выходы которых соединены с логическим устрой с ройством индикатора, соединенных дешифраторов и цифроаналов тельно

Провисания сварного шва г шва являются не- 15 гового преобразователя, и последо а д У оп стимыми дефектами изд зделий поверх- соединенными аналоговым ключом, регистотра и ром сдвига, инвертором и элементом И, выности которых недоступны для осмот а ремонта, кроме того, выявля ьявляются дефекты ход которого подключен к входу мехатипа смещение кромок свариваемых иваемых дета- соответствующего исполнительного м лей, что приводит к уменьшению тол ю толщины 20 низма, вход инвертора подключен к выходу изделия в зоне сварного шва и может жет при- регистра сдвига с номером, соответствуювести к поломке изделия в пр оцессеэксплу- щим номеру данного канала, а остальные выходы регистра сдвига подключены к соотатации, ы

Недостаток этого устроиства ст ойства состоит в ветствующим входам элемента И, выход едусмотрен анализ и 25 распределителя импульсов подключены к том, что в нем не предус выделение сигнала на фоне фоне случайных по- входам генераторов зондирующ у сов соответствующих измерительных канаИзвестно многоканальное устройство лов, выходы генератора строб-импульсов для ультразвукового контроля плавник ковых подключены к входам управления аналогоб е жа ее измерительные каналы, в 30 вых ключей и к первым входам демпфрактокаждом из которых последовательно соеди- ра соответствующ нены генератор зондирующи ющих импульсов, цифроаналогового преобразователя в кажэлектроакустическии прео р еоб азователь и дом канале подключен куправляющему вхокаждого из них соединен ду усилителя, выход которого соединен с усилитель, выход каж выхо гене атос исполнительным механизм еханизмом и общие для 35 входом аналогового ключа, д р ам всех каналов последовательн о соединен- ра синхроимпульсов подключен к вход м ные генератор синхро м оимпульсов, генератор распределителя импульсов, генератора развертки с индикатором, тором генератор стро- строб-импульсов, делителя, к вт рь бимпульсов и буферное устройство. дам дешифратора и к управляющему входу

Недостаток этого многок канального уст- 40 регистров сдвига всех каналов, выход делиройства заключается в том, что ска м что сканирова- теля подключен к вторым входам регистров ние осуществляется механич ханическим сдвига, а выход буферного устройства к втоперемещением преобразователей, что со- рому входу индикатора. к контактной жид- На фиг. 1 представлена блок-схема мноздает турбулентный поток контактной с едовательно, снижает качество 45 гоканального устройства для ультразвукоконтроля, Кроме того, качество контроля вого контроля изделии; на ф . — р снижается за счет работы преобразовате- напряжений, лей в совмещенном режим, режиме в этом случае Многоканальное устройство для ультрапоявляются на индикатор ре акустические звукового контроля иэделий содержит в шумы, обусловленные длит л е ительнымзвучани- 50 каждом канале соединенные последоваем пьезоэлементов после тов после воздействия на тельно: один иэ генераторов — зондиру— них зон и ющего электрического импуль- щих измерительных импульсов, них зондирующег са, это увеличивает мертвую зону контроля, соответствующий у р у ем элект оак стический что в свою очередь снижает качеств ачество конт- преобразователь 5-8 акустического блока 9

55 и усилитель 10 — 13, выход которого связан с роля. ия сост ж соЦель изо ретения сост б ия состоит в повышении последовательно соединенными ме ду качества контроля за ч т р за счет исключения меха- бой аналоговым ключом 14 — 17, регистром нического сканирования. 18-21 сдвига, инвертором 22 — 25 и элеменПоставленная цельдостигается тем,что том И 26 — 29, выход которого подключен к многоканальное устройств тройство для ультразву- входу соответствующего механизма 30 — 33,5

1732259

10

25

35

45

55 исполнения, в каждом канале включен один из регуляторов 34 — 37 амплитуды сигнала, выполненный из последовательно соединенных дешифратора 38 и цифроаналогового преобразователя 39, Устройство снабжено общими для всех каналов последовательно соединенными генератором 40 синхроимпульсов, генератором 41 развертки и индикатором 42, а также имеет генератор 43 строб-импульсов, буферное устройство 44, распределитель 45 импульсов и делитель 46 импульсов, Вход инвертора 22 — 25 подключен к выходу регистра сдвига с номером, соответствующим номеру данного канала, а остальные выходы регистра 18 — 21 сдвига подключены к соответствующим входам элемента И 26 — 29 данного канала, выходы распределителя 45 импульсов подключены к входам генераторов 1 — 4 зондирующих измерительных импульсов соответствующих каналов, выходы генератора 43 строб-им.— пульсов подключены к входам управления аналоговых ключей 14 — 17 и к первому входу дешифратора 38 соответствующего канала, выход цифроаналогового преобразователя

39 в каждом канале подключен к управляющему входу соответствующего усилителя

10 — 13, выход генератора 40 синхроимпульсов подключен к входу распределителя 45 импульсов, входу генератора 43 строб-импульсов, делителя 46, к второму входу каждого из дешифраторов 38 и к управляющему входу регистров 18 — 21 сдвига всех каналов, выход делителя 46 подключен к вторым входам регистров 18 — 21 сдвига, а выход буферного устройства 44 подключен к второму входу индикатора 42.

Электроакустические преобразователи

5-8 имеют на изделии 47 зоны 48-51 действия.

Устройство для ультразвукового контроля изделий работает следующим образом, - Электроакустические преобразователи

5 — 8 соединены по раздельной схеме, где периодически каждый преобразователь работает в режиме излучения, а остальные — в режиме приема.

Относительно акустического блока 9 перемещается контролируемое изделие 47, при этом поиск дефектов (не показано) ведется электронным сканированием последовательно в каждой из зон 48 — 51 изделия

47. Это осуществляется следующим образом, С помощью генератора 40 синхроимпульсов запускается распределитель 45 импульсов, с первого выхода которого подается импульс на вход генератора 1 зондирующих импульсов, B результате этого соединенный с ним преобразователь 5 начинает излучать в изделие 47 ультразвуковые колебания (не показано). При этом генератором синхроимпульсов 40 запускается генератор 43 строб-импульсов. Первым синхроимпульсом СИ (фиг. 2) запускается генератор 43 (эпюра СТ1), в результате чего аналоговый ключ 14 закрыт, а ключи 15 — 17 — открыты. В это время преобразователи

6 — 8 работают в режиме приема сигналов от дефектов (не показано). Если появляется в зоне 49 сигнал от дефекта, он поступает на преобразователь 6 (эпюра П2), работающий в режиме приема, после чего усиленный сигнал усилителем 11 поступает через открытый аналоговый ключ 15 на вход сдвигового регистра 19, а через буферное устройство 44 — на индикатор 42, развертка которого формируется генератором 41 развертки, запускаемым первым импульсом СИ генератора

40 синхроимпульсов.

На входе регистров 18 — 21 установлены формирователи импульсов (не показано), выполненные, например, в виде триггеров

Шмитта. Нормированные импульсы записываются и продвигаются по команде синхроимпульсов генератора 40. Информация с выхода регистра 19 в параллельном коде подается на вход элемента И 27, третий выход регистра соединен со схемой И через инвертор, так как во втором такте второй преобразователь работает только в режиме излучения, и эхо-импульсы при приеме от него не проходят на вход регистра. Поэтому отсутствие информации в этом такте в виде нуля инвертируется инвертором 23, а полученная единица — на вход схемы 27. Если в течение всех четырех тактов была записана информация, то на выходе схемы И вырабатывается импульс наличия дефекта в контролируемой трубе, который включает механизм 31 исполнения. Если хоть в одном такте, кроме второго, отсутствует информация, то на выходе 27 нет импульса.

Установка регистра 18-21 в исходное состояние после четырех тактов осуществляется блоком 46.

Для выравнивания амплитуды сигналов от дефектов к управляющему коэффициентом усиления входу каждого усилителя 10—

13 подключены регуляторы 34 — 37 амплитуды сигнала.

С выходов распределителя 45 импульсы (эпюры Г1 — Г4) поочередно запускают генераторы 1-4 зондирующих импульсов, которые в свою очередь возбуждают соответствующие электрические преобразователи 5 — 8. При этом во время работы одного преобразователя в режиме излучения, остальные преобразователи работают в режи1732259 ме приема, Каждый преобразователь настроен на прием эхо-сигналов из определенной зоны 48 — 51 цилиндрической части изделия 47. Например (фиг, 2), преобразователь П5 — из зоны 48 (фиг. 1), П6 — из зоны 5

49, П7 — из зоны 50, П8 — из зоны 51, Принятгяе эхо-сигналы (не показано) с преобразователей поступают через соответствующие усилители 10-13 на вход аналоговых ключей

14 — 17, которые управляются строб-импуль- 10 сами (эпюры СТ1 CT4) генератора 43 блока, т.е. ключ того канала, преобразователь которого излучает, закрыт, а остальные открыты.

Если в цилиндрической части изделия 15 дефекты отсутствуют, то на вход регистров

18 — 21 сдвига сигналы не поступают, на выходе элементов И 26 — 29 импульсы отсутствуют и механизмы 30 — 33 исполнения не срабатывают, В другом случае, пусть имеет- 20 ся дефект в зоне 49, который обнаружен преобразователем 6 (эпюра П6). В первом такте, когда излучает преобразователь 5, преобразователь 6 принимает мощный сигнал от дефекта, который поступает на вход 25 усилителя 11, В этот момент коэффициент усилителя определяется величиной подаваемого напряжения от регулятора 35 амплитуды сигнала (эпюра ЦА2), т.е. ступенькой малой величины, Во втором такте преобра- 30 зователь 6 излучает, в режиме приема он не работает, усилитель 11 не управляется регулятором 35 амплитуды (эпюра ЦА2), аналоговый ключ 15 закрыт строб-импульсом (эпюра СТ2). 35

В третьем такте излучает преобразователь 7, а преобразователь 6 принимает сигнал малой амплитуды ввиду большой удаленности от излучателя. Далее этот эхоимпульс усиливается, так как регулятор 35 40 амплитуды сигнала вырабатывает напряжение в виде ступеньки максимальной амплитуды, и сигнал на выходе усилителя выравнивается относительно предыдущего (эпюра У2). Аналогично. в четвертом такте, 45 излучает преобразователь 8, а преобразователь 6 принимает сигнал от дефекта средней амплитуды (эпюра П2), который с помощью регулятора амплитуды выравнивается на выходе усилителя. 50

Таким образом, преобразователь 6 принимает эхо-сигналы от одного и того же дефекта (эпюра П2) в зоне 49 и на экране индикатора 42 имеется импульс одной и той же амплитуды независимо от излучателя 55 (эпюра У2). Аналогично работают измерительные каналы, когда дефект появляется в других зонах контролируемого изделия, (эпюры П5, П6, П7, У1, УЗ, У4), С выхода ключа 15 на вход регистра сдвига поступают последовательно импульсы 1101 (во втором такте импульс дефекта отсутствует), После регистра сдвига и иНвертора 23 на вход элемента И подается параллельный код 1111.

На выходе элемента И 27 вырабатывается импульс (эпюра И2), который поступает на выход механизма 31 исполнителя.

Делитель 37 сбрасывает регистры 18 — 21 в исходное состояние после каждых четырех тактов, т.е. после каждого электронного сканирования по цилиндрической части трубы всеми преобразователями 5-8, Такое выполнение устройства позволяет проводить ультразвуковой контроль всего объема изделия без ее механического вращения, Наличие исполнительного механизма в каждом приемном канале устройства позволяет фиксировать дефекты по зонам и, следовательно, определять, где находится дефект.

Снабжение каждого усилителя 10 — 13 блоком автоматической регулировки 34-37 усиления позволяет выравнивать амплитуду эхо-сигнала от дефекта, независимо от того, каким преобразователем осуществляется излучение ультразвуковой энергии в контролируемое изделие.

Все это позволяет повысить качество ультразвукового контроля изделий и исключить вращение контрольного блока с преобразователями относительно контролируемого изделия, г,e. контроль изделий сложной конфигурации, например, плавниковых труб, Формула изобретения

Многоканальное устройство для ультразвукового контроля изделий, содержащее в каждом канале последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, электроакустический преобразователь и усилитель, исполнительный механизм и общие для всех каналов последовательно соединенные генератор синхроимпульсов, генератор развертки и индикатор, генератор строб-импульсов и буферное устройство, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения качества контроля, оно снабжено общими для всех каналов делителем и распределителем импульсов, а каждый канал снабжен регулятором амплитуды сигнала, выполненным из последовательно соединенных дешифратора и цифроаналогового преобразователя, и последовательно соединенными аналоговым ключом, регистром сдвига, инвертором и элементом И, выход которого подключен к входу соответствующего механизма исполнения, вход инвертора подключен к выходу регистра сдвига с номером, соответствующим но1732259

10 меру данного канала, а остальные выходы регистра сдвига подключены к соответствующим входам элемента И, выходы распределителя импульсов подключены к входам генераторов зондирующих измерительных 5 импульсов соответствующих измерительных каналов, выходы генератора строб-импульсов подключены к входам управления аналоговых ключей и к первым входам дешифратора соответствующих каналов, вы- 10 ход цифроаналогового преобразователя в каждом канале подключен к управляющему входу усилителя, выход которого соединен с входом аналогового ключа, выход генератора синхроимпульсов подключен к входам распределителя импульсов, генератора строб-импульсов, делителя, к вторым входам дешифратора и к управляющему входу регистров сдвига всех каналов, выход делителя подключен к вторым входам регистров сдвига, а выход буферного устройства подключен к второму входу индикатора, 1732259

Составитель А, Медведев

Редактор M. Бланар Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 1579 Тираж 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