Устройство для ультразвукового контроля структурного состояния материала

 

Союз Соввтскиз

Социалистммескитт

Республик

О П И С А Н И Е (») 679867

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06,06.75 (21) 2146081/25 — 28 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Ь. т (51) М. Кл.

G 01 N 29/04

Гооударотеенный коинтет

СССР оо делам нэабрвтвннй н открытей

Опубликовано 15.08.79. Бюллетень № 30 (53) УДК 620.179, .16 (088.8) Дата опубликования описания 19.08.79

С. Н. Коновалов, М; А. Карамышев, В. Э, Штейнберг, И. М. Глинкин и 3. 3. Закиров (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к нераэрушаюшим средствам и методам контроля и предназначено для контроля прочностных характеристик материала, определяемых его структурным состоянием.

Известны ультразвуковые устройства для автоматического контроля структурного состояния материала, основанные на анализе изменения времени прохождения ультразвуковых колебаний через изделие при сравнении с эталонным образцом или в процессе сканирования по поверхнос- тв ти образца (1).

Известно также устроиство, предназначенное для ультразвуковой дефектоскопии, содержашее последовательно соединенные синхронизатор и связанные с ним эталонный и контрольный элект-15 роакустические тракты, каждый из которыхвключает генератор зо тдирую цих импульсов, подключенные к нему излучающий преобразователЬ, усилитель с подключенным. к его входу приемным преобразователем, блок выявления дефекта, анализируюший знак и величину отклонения времеш. 81охождения ультразвуковых колебаний в процессе сканирования (2) .

Известное устройство работает следуюшим образом. В первом такте производится преобразова- ние времени распространения ультразвуковых колебаний в цифровой код, а во втором такте производится сравнение полученного результата с результатом предыдущего цикла сканирования. По результату сравнения судят о дефектности материала. ю

Недостатками, известных устройств являются низкая производительность, связанная со сложностью обработки результатов при контроле партий деталей различной конфигурации; ограниченность формы представления результата контроля в виде величины абсолютного отклонения времени прохождения ультразвуковых колебаний, так как относительная величина изменения времени прохождения ультразвуковых колебаний. например, в процентах, при серийном контроле дает большую информацию о структурном состоянии материала или его дефектности.

Целью изобретения является повышение производительности контроля серийных деталей различной конфигурации и информативности результатов контроля.

679867

1О!

55

Цель достигается тем, что устройство снабжено блокомопределения отношения временных интервалов, связанным с ним блоком управления и блоком формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени рас пространения ультразвуковых колебаний, управляющий вход которого подключен к выходу синхронизатора, временные входы подключены к выходам эталонного и контрольного электроакустических трактов, тактирующие выходы подI ключены к блоку управления, а сигнальный выход подключен к счетному входу блока определения отношения временных интервалов, входами управления режимами работы и входом управления запоминания промежуточных значений, связанным с соответствующими выходами блока управления, а выходом, подключенным к входу блока индикации.

Кроме этого, в устройстве блок формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распространения ультразвуковых колебаний включает триггер, счетный вход которого является входом блока, два двухвходовых вентиля, первые входы которых объединены со счетным входом триггера, а вторые входы подключены к выходам триггера; генератор эталонной частоты и два ключа, первые управляющие входы которых подключены к выходам электроакустических трактов, вторые управляющие входы подключены к выходам первого и второго вентилей, счетные входы объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты; каскад ИЛИ, входы которого.связаны с выходами ключей, а выход является выходом блока.

Блок определения отношения временных интервалов может включать блок коррекции и соединенный с ним реверсивный счетчик, регистр хранения и группу вентилей, первые входы которых объединены с входами регистра хранения и подключены к выходам реверсивного счетчика, вторые входы подключены к выходам регистра хранения, а выходы объединены и подключены к второму счетному входу блока коррекции, первый счетный вход которого является входом блока; управляющие режимом работы входы блока коррекции и реверсивного счетчика связаны с блоком управления, с которым также связаны выход реверсивного счетчика и вход записи регистра хранения; выходы реверсивного счетчика являются выходом блока.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений.

Устройство содержит синхронизатор 1, эталон ный 2 и контрольный 3 электроакустические тракты, блок 4 формирования цифровых эквиI валентов эталонного и контрольного времени распространения ультразвуковых колебаний, управляющий вход которого подключен к выходу

4 синхронизатора 1, временные входы подключены к выходам трактов 2 и 3, связанный с блоком

4 счетным входом блок 5 определения отношения временных интервалов, подключенный к тактирующим выходам блока 4, блок 6 управления, выходы которого связаны с входами управления режимами работы и входом управления запоминания промежуточных значений блока 4,,и блок 7 индикации, подключенный к выходу блока 5. Каждый из электроакустических трактов образован генератором 8 зондирующих импульсов, подключенным к его выходу излучающим преобразователем 9, эталонным 10 и контролируемым 11 образцами, приемным преобразователем 12 и подключенным к нему усилителем 13.

Блок 4 формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распространения ультразвуковых колебаний. образован триггером 14, двухвходовыми вентилями 15 и

16, генератором 17 эталонной частоты, ключами

18 и 19, каскадом 20 ИЛИ. Блок 5 определения отношения временных интервалов образован блоком 21 коррекции, реверсивным счетчиком 22, регистром 23 хранения, группой 24 потенциально. импульсных ключей.

Устройство работает следующим образом;

При поступлении первого синхроимпульса (см. фиг. 2а) с выхода синхронизатора 1 триггер 14 устанавливается по переднему фронту импульса в единичное состояние(см. фиг. 2в) и этим же синхроимпульсом, прошедшим через вентиль 15, открывается ключ 18. Одновременно возбуждается генератор 8 и излучающий преобразователь 9. Ультразвуковые колебания одновременно распространяются в эталонном 10 и контролируемом 11 образцах, принимаются соответственным приемным преобразователем 12 и с выхода усилителя 13 поступают на вход ключей 1.8 и 19. Импульсы эталонной частоты с выхода генератора 17 поступают в течение интервала времени Т распространения ультразвуковых колебаний в эталонном образце (см. фиг. 2б) через открытый ключ 18, каскад 20 ИЛИ и блок

21 коррекции на счетный вход реверсивного счетчика 22. В первом такте разрешающий сигнал с выхода триггера 14 поступает на тактирующий вход блока 6 управления, сигналы знака коррекции на выходе 25 отсутствуют и эталонная частота поступает непосредственно в реверсивный счетчик 22, работающий в режиме вычитания.

При этом возможны два случая: число N> равное числу импульсов эталонной:. частоты, поступивших за время Т> в реверсивный счетчик

22, меньше или больше емкости счетчика. В первом случае число в реверсивном счетчике 22, за679867

5 6 фиксированное в момент окончания интервала 21 коррекцш добавляется число импульсов времени Т, равно Й Ч,1, и число, зафиксированное в счетчике к =а "-ы 22 в момент окончания интервала времени Тк

1 1!

Ч где а ". — емкость реверсивного счетчика; равно его емкости а

Если же число N меньше числа N,, то число, с} — число аз ядов. зафиксированное в реверсивном счетчике 22 в

Сигнал обнуления с выхода счетчика 22 на момент окончания интервала времени Т, будет вход 26 блока 6 управления не поступает, и по . меньше емкости счетчика 22. В результате корокончанию интервала времени Т число и ч рекции при поступлении числа импульсов й, (см. фиг. 2е) переносится через группу вентилей 1< в счетчике 22 зафиксируется число а, а пр

4 в регистр 23 хранения, а затем счетчик 22 (см. поступлении числа импульсов N3 число и, фиг. 2ж) сбрасывается, и на выходе 25 блока 6 равное, 14 . „Ф и управления устанавливается разрешающий сит- . сч4 нал обеспечивающий режим суммирования блонал, обес р

При выборе основания счета а, кратного 10, ка 21 коррекции. а числа с} = 2, 3, 4 ... n результат измерения

Во втором случае число Nq импульсов эталонво втором такте будет представлен в процентах ной частоты, поступивших за время Т> в реверили относительных единицах от эталонного вресивный счетчик 22, больше емкости счетчика. ,.мени Т

Тогда число, зафиксированное в реверсивном Э эо В случае, когда T tT, возможно подключесчетчике 22 в момент окончания интервала вре- 2О

К Э ние дополнительных разрядов к счетчику 22, мен Э, р мени Т, равно

N =N -а

Ф связанных только с блоком 7. индикации (на сч чертеже не указано). так как в момент обнуления счетчика с его выхода на вход 26 блока управления поступает сиг- . Предлагаемое устройство в сравнении с изнал и разрешающий сигнал с шины 27 переводиг вестным обладает следующими преимушествами: счетчик 22 из режима суммирования в режим а) более высокой производительностью, т.к. вычитания, в момент окончания интервала вре- при контроле серииных деталей различной конмени Т, число N !1 переписывается через груп- фигурации иэ одного и того же материала не пу вентилей в регистр 23 хранения (см, фиг. 2е), требует заполненият и расчета величины допускасчетчик 22 сбрасывается (см. фиг. 2ж) и на вы- Зп емого отклонения времени распространечия ходе 25 блока 6 управления устанавливается раз- ультразвуковых колебании для каждои детали, решающий сигнал, обеспечивающий режим вычи- а лишь запоминания общего, для различных детания блока 1 коррекции. талей из одного и того же материала, процентиоС постУплением втоРого синхРоимпУльса (см. го отклонения времени распространения колебафиг. 2а) триггер 14 устанавливается в нулевое ЭS ний в контролируемом образце от эталонного; состояние, открывается ключ и и ьсь

19 мпул сы б) результат измерения представлен в форме эталонной частоты поступают в течение интерва- более уд дл б е обной я оценки и дальнейшей обрала времени Т (см. фиг. 2в) распространения ботки, т.е. результаты измерения в относительла времени см. иг. в рас е ицах в подобных случаях содержат боль. ультразвуковых колебаний в контролируемом ных единиц образце 10 на первый счетный вход блока 21 4О а чем ез льтат в абсолютных шую информ цию, р у коррекции. В зависимости от режима коррекции, единицах. определяемого наличием или отсутствием сигнала разрешения на выходе 25, импульсы, посту. пающие на второй счетный вход блока 21 коррек- Фо м ла изобретения р у цин с объединенных выходов группы 24 потен 45

1. Ус ойство для ультразвукового контроля циально- импульсных ключей, добавляются или ° тр с кт ного состояния материала, содержащее вычитаются из последовательности импульсов стру ур синхронизатор и связанные с ним эталонный и эталонной частоты (см. фиг. 2д),,При этом контрольный электроакустические тракты, какчисло импульсов, поступивших на второи счетдый из которых включает генератор зондируюный вход блока 21 коррекции, равно числу цвос импульсов, подключенный к его выходу

N (N 1записанному в регистр 23 хранения.

СЧ1 СЧа, излучающий преобразователь, усилитель, подклю, Рассмо-.рим случай, когда

< Т ченный к его входу приемнь1й преобразователь

Nl в

СЧ и блок индикации, отличающееся тем, что, с

Блок 21 коррекции устанавливается в режим у .. ой 5 целью повышения производительности контроля суммирования. а число N, импульсов эталоннои

Т (фи . 2в) н и информативности результатов контроля, оно частоты, поступивших за время Т, (фиг. в) н на 1 ции равно снабжено блоком определения отношения вре- первый счетный вход блока - коррек, ра

1ч б ке менных интервалов, связанным с ним блоком числу N . Тогда к числу импульсов йт в локе

679867 управления и блоком формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распространения ультразвуковых колебаний, - управляющий вход которого подключен к выходу синхронизатора, временные входы подключены к выходам эталонного и контрольного электроакустических трактов, тактирующие выходы подключены к блоку управления, а сигнальный:выход подключен к счетному входу блока определения отношения временных интерва- 10 лов, входами управления режимами работы и входом управления запоминания промежуточных значений, связанным с соответствующими выходами блока управления, а выходом, подключенным к входу блока индикации. 15

2. Устройство Iio п. 1, о тл и ч а ю щ ее ся тем, что блок формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распространения ультразвуковых колебаний включает триггер, счетный вход которого является входом бло 20 ка, два двухвходовых вентиля, первые входы которых объединены со счетным входом триг гера, а вторые входы подключены к выходам триггера; генератор эталонной частоты и два ключа, первые управляющие входы которых подклю- 25 чены к выходам электроакустических трактов, вторые управляющие входы подключены к выходам первого и второго вентилей, счетные входы

8 объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты; каскад ИЛИ, входы которого связаны с выходами ключей, а выход является выходом блока.

3. Устройство по п. l, 2, отличающееся тем, что блок определения отношения временных интервалов включает блок коррекции и соединенный с ним реверсивный счетчик, регистр хранения и группу вентилей, первые входы которых объединены с входами регистра хранения и подключены к выходам реверсивного счетчика, вторые входы подключены к выходам регистра хранения, а выходы объединены и подключены к второму счетному входу блока коррекции, первый счетный вход которого является входом блока; управляющие входы режимом работы блока коррекции и реверсивного счетчика связаны с блоком управления, с которым также связаны выход реверсивного счетчика и вход записи регистра хранения, выходы реверсивного счетчика являются выходом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 404008, кл. G 01 N 29/04, 1973.

2. Колесников А, Б. Ультразвуковые измерения. "Стандарт", 1970, с. 90.

679867

Р СИ

Тираж 1090 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4(5

Заказ 4780/38

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Азаров .

Редактор Н. Аристова Техред М.Келемеш,Корректор А; Гриценко