Устройство для ультразвукового контроля сварных соединений и изделий

 

Использование: для контроля качества стыковых сварных швов и изделий. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет получения информации об акустическом контакте ультразвукового преобразователя с изделием. В устройство введен канал для определения наличия акустического контакта, выполненного аналогично измерительному. Ситуация наличие - отсутствие акустического контакта отображается контрастным изменением цвета красный - черный в области экрана блока отображения. 1 ил.

Изобретение относится к области неразрушающих методов и средств контроля качества материалов и изделий, а именно к ультразвуковому (УЗ) контролю. Оно может найти применение для неразрушающего контроля качества стыковых сварных швов и изделий на предприятиях разных отраслей.

Известна система визуализации дефектов, содержащая ультразвуковой дефектоскоп, аналого-цифровой преобразователь, блок коммутации, два оперативных запоминающих устройства, синхрогенератор, блок считывания, цифроаналоговый преобразователь, телевизионный приемник. Система позволяет производить регистрацию эхо-сигналов от дефектов в виде распределения амплитуд на экране телевизионного приемника [1].

Наиболее близким к изобретению является устройство для ультразвукового контроля сварных соединений и изделий, содержащее последовательно соединенные ультразвуковой преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, первый коммутатор, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь и блок отображения, формирователь строба, включенный между выходом ультразвукового преобразователя и вторым входом блока памяти, последовательно соединенные реверсивный счетчик адреса строки, блок перезаписи и счетчик считывания, последовательно соединенные генератор импульсов переменной частоты, реверсивный счетчик адреса элементов строки и второй коммутатор, формирователь кода цвета, подключенный ко второму входу первого коммутатора, последовательно соединенные координатограф и формирователь сигнала перезаписи, подключенный ко второму входу блока перезаписи, последовательно соединенные реверсивный счетчик маркера, блок сравнения и одновибратор, соединенный со вторым входом цифроаналогового преобразователя, первую и вторую схемы ИЛИ, подключенный к их выходам реверсивный счетчик строки элементов изображения, соединенный с ним блок цифровой индикации, вторым входом соединенный с выходом реверсивного счетчика маркера, и синхронизатор, подключенный ко входу формирователя кода цвета, ко вторым входам счетчика считывания и формирователя сигнала перезаписи, к третьему входу цифроаналогового преобразователя и входу реверсивного счетчика маркера, второй и третий выходы которого соединены с первыми входами схемы ИЛИ, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым выходами реверсивного счетчика адреса строки соответственно, вторые входы реверсивного счетчика адреса элементов строки и второго коммутатора соединены с выходом формирователя строба, второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом генератора импульсов переменной частоты, третий вход второго коммутатора соединен со вторым входом реверсивного счетчика адреса строки, четвертый вход - с первым выходом счетчика считывания, второй выход которого соединен со вторым входом блока сравнения, выход второго коммутатора соединен с третьим входом блока памяти, а третий и четвертый входы реверсивного счетчика адреса строки соединены с выходами координатографа [2].

Недостаток известного устройства - низкая достоверность контроля ввиду отсутствия информации об акустическом контакте между преобразователем и контролируемым изделием в процессе сканирования.

Цель изобретения - повышение достоверности ультразвукового контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для ультразвукового контроля сварных соединений и изделий содержащее последовательно соединенные ультразвуковой преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, первый коммутатор, блок памяти, цифроаналоговый преобразователь и блок отображения, формирователь строба, включенный между выходом ультразвукового преобразователя и вторым входом блока памяти, последовательно соединенные реверсивный счетчик адреса строки, блок перезаписи и счетчик считывания, последовательно соединенные генератор импульсов переменной частоты, реверсивный счетчик адреса элементов строки и второй коммутатор, формирователь кода цвета, подключенный ко второму входу первого коммутатора, последовательно соединенные координатограф и формирователь сигнала перезаписи, подключенный ко второму входу блока перезаписи, последовательно соединенные реверсивный счетчик маркера, блок сравнения и одновибратор, соединенный со вторым входом цифроаналогового преобразователя, первую и вторую схемы ИЛИ, подключенный к их выходам реверсивный счетчик строки элементов изображения, соединенный с ним блок цифровой индикации, вторым входом соединенный с выходомреверсивного счетчика маркера, и синхронизатор, подключенный ко входу формирователя кода цвета, ко вторым входам счетчика считывания и формирователя сигнала перезаписи, к третьему входу цифроаналогового преобразователя и входу реверсивного счетчика маркера, второй и третий выходы которого соединены с первыми входами схем ИЛИ, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым выходами реверсивного счетчика адреса строки соответственно, вторые входы реверсивного счетчика адреса элементов строки и второго коммутатора соединены с выходом формирователя строба, второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом генератора импульсов переменной частоты, третий вход второго коммутатора соединен со вторым выходом реверсивного счетчика адреса строки, четвертый вход - с первым выходом счетчика считывания, второй выход которого соединен со вторым входом блока сравнения, выход второго коммутатора соединен с третьим входом блока памяти, а третий и четвертый входы реверсивного счетчика адреса строки соединены с выходами координатографа, снабжено последовательно соединенными вторым ультразвуковым преобразователем, компаратором, триггером и вторым блоком памяти, подключенным к пятому входу цифроаналогового преобразователя, и подключенными к выходу второго ультразвукового преобразователя последовательно соединенными вторым формирователем строба и третьим коммутатором, соединенным со вторым входом и второго блока памяти соединены с выходом второго формирователя строба. Второй и третий входы третьего коммутатора соединены с третьим выходом счетчика считывания и пятым выходом реверсивного счетчика адреса строки.

На чертеже представлена блок-схема устройства для ультразвукового контроля сварных соединений и изделий.

Устройство содержит последовательно соединенные ультразвуковой преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2, первый коммутатор 3, блок 4 памяти, цифроаналоговый преобразователь 5 и блок 6 отображения, формирователь 7 строба, включенный между выходом ультразвукового преобразователя 1 и вторым входом блока 4 памяти, последовательно соединенные реверсивный счетчик 8 адреса строки, блок 9 перезаписи и счетчик 10 считывания, последовательно соединенные генератор 11 импульсов переменной частоты, реверсивный счетчик 12 адреса элементов строки и второй коммутатор 13, формирователь 14 кода цвета, подключенный ко второму входу первого коммутатора 3, последовательно соединенные координатограф 16 и формирователь 15 сигнала перезаписи, подключенный ко второму входу блока 9 перезаписи, последовательно соединенные реверсивный счетчик 17 маркера, блок 18 сравнения и одновибратор 19, соединенный со вторым входом цифроаналогового преобразователя 5, первую и вторую схемы ИЛИ 20 и 21, подключенный к их выходам реверсивный счетчик 22 строки элементов изображения, соединенный с ним блок 23 цифровой индикации, вторым входом соединенный с выходом реверсивного счетчика 17 маркера, и синхронизатор 24, подключенный ко входу формирователя 14 кода цвета, ко вторым входам счетчика 10 считывания и формирователя 15 сигнала перезаписи, к третьему входу цифроаналогового преобразователя 5 и входу реверсивного счетчика 17 маркера, второй и третий выходы которого соединены с первыми входами схем ИЛИ 20 и 21, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым выходами реверсивного счетчика 8 адреса строки соответственно, вторые входы реверсивного счетчика 12 адреса элементов строки и второго коммутатора 13 соединены с выходом формирователя 7 строба. Второй вход аналого-цифрового преобразователя 2 соединен с выходом генератора 11 импульсов переменной частоты. Третий вход второго коммутатора 13 соединен со вторым выходом реверсивного счетчика 8 адреса строки, четвертый вход - с первым выходом счетчика 10 считывания, второй выход которого соединен со вторым входом блока 18 сравнения. Выход второго коммутатора 13 соединен с третьим входом блока 4 памяти. Третий и четвертый входы реверсивного счетчика 8 адреса строки соединены с выходами координатографа 16. Устройство снабжено последовательно соединенными вторым ультразвуковым преобразователем 25, компаратором 26, триггером 27 и вторым блоком памяти 28, подключенным к пятому входу цифроаналогового преобразователя 5, и подключенным к выходу второго ультразвукового преобразователя 25 последовательно соединенным вторым формирователем 29 строба и третьим коммутатором 30, соединенным со вторым входом второго блока памяти 28. Второй вход триггера 27 и третий вход второго блока памяти 28 соединены с выходом второго формирователя 29 строба, а второй и третий входы третьего коммутатора 30 соединены с третьим выходом счетчика считывания 10 и пятым выходом реверсивного счетчика адреса строки 8.

Устройство работает следующим образом.

Синхронно с поступлением информации с ультразвукового преобразователя 1 на аналого-цифровой преобразователь 2, с выхода формирователя 7 строб-импульса снимают сигнал, который управляет режимом работы всего устройства для УЗ контроля. Этот сигнал переводит блок 4 памяти в режим записи, разрешает работу реверсивного счетчика 12 адреса элементов строки с помощью второго коммутатора 13 подключает к адресным входам блока 4 памяти выходы реверсивного счетчика 8 адреса строки и реверсивного счетчика 12 адреса элементов строки, которые задают соответственно адрес строки и адрес элемента строки ячеек памяти. Структуру блока 4 памяти можно представить в виде таблицы, содержащей m×n ячеек памяти, где m - количество строк, а n - количество ячеек памяти в строке. В момент отсутствия сигнала с выхода формирователя 7 строб-импульса блок 4 памяти работает в режиме чтения информации из ячеек памяти, второй коммутатор 13 подключает к адресным входам блока 4 памяти, выходы счетчика 10 считывания, а реверсивный счетчик 12 адреса элементов строки сбрасывается в нулевое состояние. Импульсы с выхода генератора 11 импульсов переменной частоты тактируют работу аналого-цифрового преобразователя 2 и поступают на счетный вход реверсивного счетчика 12 адреса элементов строки. Частоту поступления импульсов задают такой, чтобы за время действия активного уровня сигнала с выхода формирователя 7 строб-импульса, реверсивный счетчик 12 адреса элементов строки сосчитал n-импульсов и, следовательно, произвел адресацию всех ячеек памяти одной строки. Для удобства подстройки частоты генератора 11 импульсов переменной частоты используют первый коммутатор 3 и формирователь 14 кода цветности. На счетный вход реверсивного счетчика 8 адреса строки поступают импульсы с выхода координатографа 16, причем за полный цикл счета реверсивный счетчик 8 адреса строки проходит m состояний и, следовательно, адресует m строк ячеек памяти. Перемещение координатографа 16, кинематически связанного с ультразвуковым преобразователем 1 и вторым ультразвуковым преобразователем 15, вдоль сварного шва можно представить как движение по оси координат. При этом можно говорить о положительном и отрицательном направлении движения. При перемещении координатографа 16 на определенные отрезки пути, с его выхода синхронизации снимается синхроимпульс, причем с одного выхода, а при перемещении в отрицательном направлении - с другого выхода.

За полный цикл счета реверсивный счетчик 12 адреса элементов строки проходит n состояний, при этом необходимым для работы устройства является условие, при котором частота поступления сигналов с выхода формирователя 7 строб-импульса значительно выше частоты синхроимпульсов, поступающих с координатографа 16, поэтому перед сменой адреса строки, информация оказывается записанной во всех ячейках памяти текущей строки. При прохождении координатографом 16 вдоль оси OY m указанных отрезков пути информация оказывается записанной во всех ячейках блока 4 памяти.

Таким образом, можно считать, что в каждой строке ячеек памяти будет храниться информация о состоянии контролируемого объекта в определенных точках, расположенных друг от друга на конкретном расстоянии вдоль оси координат контролируемого изделия. За один цикл счета счетчика 10 считывания, который происходит синхронно с кадровой разверткой блока 6 отображения, опрашиваются все ячейки памяти и на экране формируется изображение, состоящее из m строк и n элементов изображения в каждой строке, то есть каждой строке ячейки памяти поставлена в соответствие строка элементов изображения, а каждой ячейке памяти - элемент изображения на экране, и кроме того, номеру каждой строки элементов изображения соответствует определенная точка на оси координат зоны контроля.

Для формирования скользящего изображения служит блок 9 перезаписи. Это позволяет перемещению координатографа 16 в положительном направлении относительно оси координат поставить в соответствие смещение изображения на экране блока 6 отображения в положительном направлении относительно оси координат в системе координат изображения, а отрицательному направлению перемещения координатографа 16 - отрицательное смещение изображения. Двоичный код на выходе реверсивного счетчика 8 адреса строки, посчитывающего импульсы синхронизации от координатографа 16, несет информацию о координате точки, в которой в данный момент находятся ультразвуковые преобразователи 1 и 25.

Для формирования маркерной линии, с помощью которой можно указать любой элемент изображения на экране, служит реверсивный счетчик 17 маркера, блок 18 сравнения и одновибратор 19. Подавая импульсы с синхрогенератора 24 на вход сложения или вход вычитания реверсивного счетчика 17 маркера, на его выходе можно получить любой двоичный код от 0 до m-1, если число возможных состояний его равно m. В блоке 18 сравнения происходит сравнение двоичных кодов, поступающих с выходов счетчика 10 считывания и реверсивного счетчика 17 маркера. В момент сравнения двух кодов формируется сигнал, который поступает в цифроаналоговый преобразователь 5 и участвует в формировании маркерной линии на изображении. С помощью одновибратора 19 можно задавать длину маркерной линии. С выхода реверсивного счетчика 17 маркера на вход блока 23 цифровой индикации поступает двоичный код, который формирует на цифровой панели этого блока координату маркерной линии или отличенного ею элемента изображения.

При проведении контроля качества сварного шва, имеющего большую протяженность, координату любого участка изображения удобно представлять в виде номера кадра и номера строки в кадре. Поскольку кадр состоит из m строк, а номер строки в кадре соответствует номеру определенной точки участка контролируемого изделия, то с помощью такого отображения координат можно определить положение любого участка контролируемого изделия относительно точки начала отсчета и его протяженности, указывая интересующий элемент изображения маркерной линии. Для подсчета кадров служит реверсивный счетчик 22 номера строки элементов изображения, на вход сложения и вход вычитания которого поступают, соответственно импульсы переноса и заема с выходов реверсивного счетчика 8 адреса строки, и, соответственно, импульсы заема и переноса с выходов реверсивного счетчика 17 маркера. Разделение этих сигналов осуществляется с помощью элементов ИЛИ 20, 21.

В исходном состоянии маркерная линия располагается в нулевой строке элементов изображения, что осуществляется сбросом всех счетчиков устройства при нахождении ультразвуковых преобразователей 1 и 25 в точке начала отсчета. Маркерная линия смещается вместе с изображением при перемещении ультразвуковых преобразователей 1 и 25 в зоне контроля. По окончании измерения протяженности дефекта, которое осуществляется путем автономного перемещения маркерной линии на изображении и при дальнейшем исследовании зоны контроля маркерная линия должна переводиться в исходное состояние. С выхода блока 4 памяти сигнал поступает на цифроаналоговый преобразователь 5 и далее на блок 6 отражения, на экране которого будут представлены цветные метки, отображающие амплитуды сигналов, полученных от дефектов.

Аналоговый информационный сигнал со второго ультразвукового преобразователя 25 поступает на вход последовательно соединенных компаратора 26 и триггера 27, где преобразуется в цифровой сигнал и запоминается во втором блоке 28 памяти. Триггер 27 и второй блок 28 памяти управляются сигналами со второго формирователя 29 строб-импульса. Второй блок 29 памяти адресуется сигналами с третьего компаратора 30. С информационного выхода второго блока 28 памяти сигнал поступает на один из выходов цифроаналогового преобразователя 5. Ситуация наличие - отсутствие акустического контакта отображается контрастным изменением цвета красный - черный в области экрана блока 6 отображения, отведенной для канала акустического контакта.

Таким образом, введение в устройство канала, сигнализирующего о наличии или отсутствии акустического контакта между ультразвуковым преобразователем и изделием повышает достоверность контроля.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно соединенные первый ультразвуковой преобразователь, аналого-цифровой перобразователь, первый коммутатор, первый блок памяти, цифроаналоговый преобразователь и блок отображения, первый формирователь строба, включенный между выходом ультразвукового преобразователя и вторым входом блока памяти, последовательно соединенные реверсивный счетчик адреса строки, блок перезаписи и счетчик считывания, последовательно соединенные генератор импульсов переменной частоты, реверсивный счетчик адреса элементов строки и второй коммутатор, формирователь кода цвета, подключенный к второму входу первого коммутатора, последовательно соединенные координатограф и формирователь сигнала перезаписи, подключенный к второму входу блока перезаписи, последовательно соединенные реверсивный счетчик маркера, блок сравнения и одновибратор, соединенный с вторым входом цифроаналогового преобразователя, первую и вторую схемы ИЛИ, подключенный к их выходам реверсивный счетчик строки элементов изображения, соединенный с ним блок цифровой индикации, вторым входом соединенный с выходом реверсивного счетчика маркера, и синхронизатор, подключенный к входу формирователя кода цвета, к вторым входам счетчика считывания и формирователя сигнала перезаписи, к третьему входу цифроаналогового преобразователя и входу реверсивного счетчика маркера, второй и третий выходы которого соединены с первыми входами схем ИЛИ, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым выходами реверсивного счетчика адреса строки соответственно, вторые входы реверсивного счетчика адреса элементов строки и второго коммутатора соединены с выходом формирователя строба, второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом генератора импульсов переменной частоты, третий вход второго коммутатора - с вторым входом реверсивного счетчика адреса строки, четвертый вход - с первым выходом счетчика считывания, второй выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, выход второго коммутатора соединен с третьим входом блока памяти, а третий и четвертый входы реверсивного счетчика адреса строки - с выходами координатографа, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено последовательно соединенными вторым ультразвуковым преобразователем, компаратором, триггером и вторым блоком памяти, подключенным к пятому входу цифроаналогового преобразователя, и подключенными к выходу второго ультразвукового преобразователя последовательно соединенными вторым формирователем строба и третьим коммутатором, соединенным с вторым входом второго блока памяти, второй вход триггера и третий вход второго блока памяти соединены с выходом второго формирователя строба, а второй и третий входы третьего коммутатора соединены с третьим выходом счетчика считывания и пятым выходом реверсивного счетчика адреса строки.

РИСУНКИ

Рисунок 1