Устройство для ультразвукового контроля изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковыми методами и может быть использовано при контроле качества изделий. Цель изобретения - повышение чувствительности. Устройство настраивают на бездефектном участке посредством изменения длины линии задержки до установления четкого минимума на частотном спектре. Контролируя изделие, излучают и принимают поверхностную волну и по смещению минимума на анализаторе спектра судят о дефекте. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковыми методами и может быть использовано при контроле качества изделий.

Известно устройство для ультразвукового контроля изделий, состоящее из генератора зондирующих импульсов, последовательно соединенных усилителя с аттенюатором, временного селектора и анализатора спектра, преобразователя излучающего с пьезопластиной, подключенной к генератору зондирующих импульсов, преобразователя приемного с пьезопластиной, подключенной к входу усилителя с аттенюатором [1] .

Недостатком такого устройства является то, что оно не позволяет с необходимой чувствительностью обнаруживать дефекты с низким коэффициентом отражения ультразвука.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является ультразвуковое устройство, состоящее из генератора зондирующих импульсов, последовательно соединенных усилителя временного селектора и анализатора спектра, демпфера, наклонной призмы с первой излучающей пьезопластиной, подключенной к генератору зондирующих импульсов, наклонной призмы с первой приемной пьезопластиной, подключенной к усилителю, и второй приемной пьезопластиной, соединенной акустически с демпфером и подключенной к усилителю с аттенюатором параллельно первой приемной пьезопластине [2] .

Недостатком этого устройства является сложность перехода с контроля изделий из одного материала на контроль изделий из другого материала (с другой скоростью ультразвука), так как в этом случае необходимо иметь уже другую акустическую задержку, что ограничивает область применения этого способа. Кроме того, существует большая разница в амплитудах эхо-импульсов в акустической задержке импульсов, полученных в контролируемом изделии, что приводит к недостаточной чувствительности устройства.

Цель изобретения - повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля изделий, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов и излучающую пьезопластину с наклонной призмой и последовательно соединенные приемную пьезопластину с наклонной призмой, усилитель, временной селектор и анализатор спектра, снабжено аттенюатором и акустической регулируемой линией задержки переменной длины с микрометрическим винтом, излучатель которой подключен к выходу генератора зондирующих импульсов, а приемник - с входом аттенюатора, связанного выходом с входом усилителях.

Сущность изобретения состоит в том, что акустический тракт устройства состоит из двух каналов таким образом, что один канал выполняет роль эталонного (опорного) канала, т. е. в этом канале ультразвуковой импульс, сформированный с помощью излучающего преобразователя и принятый приемным преобразователем, не меняет свои параметры (спектр, фазу и время прихода на приемную пьезопластину), но появляется возможность изменять (уменьшать) его амплитуду с помощью аттенюатора и задержку относительно исследуемого импульса с помощью вращения микрометрического винта. Исследуемый импульс формируется в другом канале, пройдя контролируемый участок изделия, и имеет изменяющийся спектр, фазу, время прихода на первую приемную пьезопластину и амплитуду в зависимости от качества изделия. Предлагаемое устройство позволяет контролировать изделия из различных материалов, имеющих большой диапазон скоростей ультразвука за счет быстрого уменьшения или увеличения (в зависимости от уменьшения или возрастания скорости) длины линии акустической задержки при помощи микрометрического винта (который уменьшает или увеличивает длину линии задержки, а аттенюатор позволяет уменьшать амплитуду эталонного сигнала (так как в данном устройстве она больше, чем амплитуда исследуемого импульса) и тем самым выравнивать амплитуды в обоих каналах, что позволяет получить в суммарном спектре исследуемого импульса и эталонного (опорного) импульса четкий (острый и глубокий) интерференционный минимум на любой частоте, лежащей в полосе пропускания преобразователей, и тем самым повысить чувствительность контроля, так как положение этого интерференционного минимума находится в функциональной зависимости от качества изделия.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит параллельно соединенные излучающую пьезопластину 1 и излучатель 2, которые подключены к генератору 3 зондирующих импульсов. Излучающую пьезопластина 1 акустически соединена с наклонной призмой 4, а излучатель 2 - с жидкой, например, из трансформаторного масла линией 5 акустической задержки и переменной длины, другой конец которой акустически соединен с приемником 6. Наклонная призма 4 акустически контактирует с контролируемым изделием 7, которое акустически контактирует с наклонной призмой 8, акустически соединенной с пьезопластиной 9, которая подключена к входу усилителя 10. Приемник 6 подключен к входу аттенюатора 11, выход которого подключен к входу усилителя 10 параллельно приемной пьезопластине 9. Выход усилителя 10 подключен к входу переменного селектора 12, выход которого подключен к анализатору 13 спектра. Приемник 6 соединен также с микрометрическим винтом 14.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 3 зондирующих импульсов вырабатывает импульс электрических колебаний, возбуждающий ультразвуковые колебания излучающей пьезопластиной 1, например на рабочей частоте 5 МГц, через наклонную призму 4 в контролируемом изделии 7 в виде поверхностной или головной волн, а излучателем 2 - тоже на рабочей частоте 5 МГц в линии 5 акустической задержки переменной длины. Импульсы поверхностной или головной волн после взаимодействия с участком длиной lи в изделии 7 приходят через наклонную призму 8 на приемную пьезопластину 9, а ультразвуковые импульсы в линии 5 акустической задержки переменной длины приходят на приемник 6 и преобразуются обратно в электрические колебания. Далее импульсы поверхностной или головной волн, провзаимодействующие с участком длиной lи контролируемого изделия 7, в виде электрических сигналов поступают на усилитель 10, а импульсы, прошедшие линию 5 акустической задержки переменной длины в виде электрических сигналов, поступают на аттенюатор 11. С помощью аттенюатора 11 амплитуда эталонных (опорных) импульсов, полученных в линии 5 акустической задержки переменной длины, выравнивается с амплитудой импульсов поверхностной или головной волн, прошедших участок контролируемого изделия 7, и поступают также на вход усилителя 10, с выходом которого суммарный электрический сигнал исследуемых и эталонных (опорных) импульсов поступает на вход временного селектора 12, который селектирует суммарный сигнал от других мешающих сигналов и подает его на анализатор 13 спектра для наблюдения суммарного спектра, в котором наблюдается четкий один или несколько интерференционных минимумов, число которых зависит от того, какая величина задержки установлена между импульсами, прошедшими участок изделий 7, и эталонными (опорными) импульсами за счет перемещения второго приемника относительно излучателя 2 с помощью вращения вправо или влево микрометрического винта 14. Фиксируя положение микрометрического винта 14 и измеряя величину (положение) частотного минимума на качественном участке изделия (или рабочего тест-образца), начинают проводить контроль, а дефекты обнаруживают по смещению интерференционного минимума на дефектном участке. (56) 1. Методы неразрушающих испытаний. Под ред. Р. Шарна. М. : Мир, 1972, с. 59-70.

2. Авторское свидетельство СССР N 1763971, кл. G 01 N 29/04, 1991.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов и излучающую пьезопластину с наклонной призмой и последовательно соединенные приемную пьезопластину с наклонной призмой, усилитель, временной селектор и анализатор спектра, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено аттенюатором и акустической регулируемой линией задержки переменной длины с микрометрическим винтом, излучатель которого подключен к выходу генератора зондирующих импульсов, а приемник - к входу аттенюатора, связанного выходом с входом усилителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1