Устройство для контроля качества материалов

 

СОюз Советских

Социалистических

Республик

О (и 785756

ПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1210,78 (21) 2675759/25-28 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 07.12.80. Бюллетень ¹ 45

Дата опубликования описания 07,12.80 (51)М. Кл.з

G N 29/04

Государственный комитет .

СССР но делам изобретений н откр ытн и (53) УДК 620. 179. .16(088.8) (72) Авторы изобретения

С. В. Жуков, Л. Н. Баранов, E. А. Костин и Д. М. Максименко (71) 3а яв ит ель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля качества материалов ультразвуковым методом.

Известно устройство для контроля качества материалов, содержащее генератор импульсов, преобразователь, селектор импульсов, блок сравнения и регистратор )1).

Недостатком его является низкая т0 точность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля качества материалов, $5 содержащее последовательно соединенные первый генератор ультразвуковой частоты, первый смеситель, усилитель мощности, излучающий преобразователь, приемный преобразова- 20 тель и предварительный усилитель, первый канал измерения, состоящий иэ последовательно соединенных усилителя с автоматической регулировкой усиления, вход которого подключен 25 к выходу предварительного усилителя, детектора, фильтра и фазового детектора, последовательно соединенные генератор измерительной частоты блок умножения и первый фаэовра- 30 щатель, выход которого соединен с входом фазового детектора, и регистратор (2).

Недостатком его является низкая точность контроля

Целью изобретения является повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено вторым аналогичным каналом измерения, состоящим из последовательно соединенных усилителя с автоматической регулировкой усиления, вход которой подключен ко второму выходу предварительного усилителя, детектора, фильтра и фазового детектора, дифференциальным усилителем, два входа которого соединены с выходами фазовых детекторов обоих каналов, а выход с входом регистратора, вторым фаэовращателем, включенным между блоком умножения.и вторым входом фазового детектора второго канала измерений, вторым генератором ультразвуковой частоты и вторым смесителем, два входа которого подключены к выходам генератора измерительной частоты и второго генератора ультразвуковой частоты, а выход — к входу первого смесителя.

785756

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные первый генератор 1 ультразвуковой частоты, первый смеситель 2, усилитель 3 мощности, излучающий преобразователь 4, приемный преобразователь 5 и предварительный усилитель 6, первый канал 7 измерения, состоящий из последовательно соединенных усилителя 8 с автоматической регулировкой усиления, вход которого подключен к выходу предварительного усилителя, детектора 9, фильтра 10 и фазового детектора 11, последовательно соединенные генератор

12 измерительной частоты, блок 13 умножения и первый фазовращатель 14, выход которого соединен с входом фазового детектора.

Кроме того, устройство содержит второй канал 15 измерения, состоящий иэ последовательно соединенных усилителя 16 с автоматической регулировкой усиления, вход которого подключен ко второму выходу предварительного усилителя, детектора 17, фильтра 18 и фазового детектора 19. С выходами фазовых детекторов 11 и 19 соединен дифференциальный усилитель 20, выход которого подключен к входу регистратора 21.

Между блоком 13 умножения и вторым входом фазового детектора 19 второго канала 15 включен второй фаэовращатель 22.

Входы второго смесителя 23 подключены к выходам генератора 12 измерительной частоты и второго генератора 24 ультразвуковой частоты, а выход — к входу первого смесителя 2. где 0„. ф где Ф„

Р ф = А $i -0,5(c os (e+Jb )-с оъ(ос,-р))- юъ + содр, 50

Кроме того, устройство содержит блок 25 выделения сигнала; включенный в первом канале 7 между усилителем 8 и детектором 9, а также блок

26 выделения сигнала, включенный во втором канале 15 между усилителем

16 и детектором 17.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 ультразвуковой частоты вырабатывает непрерывное синусоидальное напряжение с заданной частотой М1, которое поступает на один из входов смесителя 2. На другой вход смесителя 2 поступает выходное напряжение с выхода смесителя 23, на один из входов которого подан сигнал с выхода генератора 24 ультразвуковой частоты Ы, а на другой вход г сигнал с выхода генератора 12 измерительной частоты 9.. Устройство ра ботоспособно при условии что Ы, и на

4д много больше Р-. B результате выходе смесителя 23 появляется сложное колебание, спектр которого содержит только две частотных соси 03 тавляющих, а именно с частотам

La)<,ì) и Ь) @, с начальными фаз ами

0, Р, Ири распространении в материале зоны контроля фазы составляющих сигнала получают приращения ЬР5, Й Рь

Ь Рг и Ь Р, величины которых зависят от крутизны фазочастотной характеристики на частотах (Ы + 43 ) и (4д„- ЬЭ ), если частота достаточно мала.

Сигнал, прошедший зону контроля, .с помощью приемного преобразователя

5 преобразуется в подобный ему по форме электрический сигнал, который с помощью усилителя 6 усиливается и распределяется на два канала 7 и

13 15 измерения.

Первый канал 7 работает следующим образом.

Выходной сигнал усилителя 6 с помощьв усилителя 8 с автоматической

;ф регулировкой усиления (АРУ) усиливается до величины, необходимой для нормального функционирования следующих узлов канала. При этом в приемноусилительный тракт проходят только сигналы с частотами ЫнМдг и Ld> 8 435. в силу избирательных свойств усилителя 8. В результате на вход детектора 9 поступает сигнал x(t) в виде суммы двух синусоидальных колебаний:

30 Х(Ь) = АЬia(4)5t 4 Я АЗт(ыгЬ Ц ) набег фазы колебания с частотой Ш, полученный при распространении волны в электромеханическом тракте. Р-= Р ДФ -Ф (2) ь набег фазы колебания в приемно-усилительном тракте и в слоях контактной смазки, A — амплитуда сигнала; =5 7 - номер спектральной составлявщей.

Детектор 9 выполняет преобразование спектра колебания на выходе которого появляется сигнал: (ф где

0 =2(Я+(.0 )+Ф +К) р = щ-ф +ф

Сигнал р . содержит постоянную, высокочастотные и одну низкочастотр,os „=Aeon(At. Р р >

H 5 7 компоненты, которые могут быть разделены с помощью фильтрации. Постоян ная составляющая А используется для

® регулировки коэффициента усиления усилителя 8 с АРУ. Для этого с выхода детектора 9 сигнал подается на вход блока 25 выделения сигнала.

На выходе усилителя 8 поддерживается постоянное значение A ампли785756 туды выходного сигнала, что способствует повышению точности измерений.

Кроме того, выходной сигнал .детектора 9 поступает на вход фильтра 10, настроенного на частоту 2 Я- . В результате на первый вход фазового детектора 11 поступает только ниэкочас5 тотная компонента Л„= А соЪ)Ъ . Ha второй вход фазового детектора 11 через фазовращатель 14 поступает выходной сигнал с блока 13 умножения. В результате на выходе фазового детектора 11 появляется сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаз напряжений выходных сигналов фильтра 10 и блока 13 умножения

V-- а Ф - Р -Ч ),. где а — постоянный коэффициент, или учитывая формулу (2):

Ь

Ч=а(0+« -4 -(» -Ь -И - .

l 7 5 б 5 М

Поскольку »Р, Cp, g и (p< являются постояннйми для койкретного устройства, то с помощью фазовращателя

14 значение СР может быть установлено равным:

4 = Р + Р - Р— Ф

JJ 5 Б 7 1 тогда /= (« (Р Р, т ° е. выходное напряжение фазового детектора 11 окажется пропорциональным разности фаз колебаний с частотами Ы7 и Ld8 преобретенной в процессе распространения волн в зоне обследования.

Второй приемно-преобразовательный канал, состоящий иэ усилителя 16 с

АРУ, детектора 17, фильтра 18, фазового детектора 19 и блока 26 вы- 40 деления сигнала АРУ, работает аналогично первому каналу. Отличие состоит в том, что усилитель 16 с АРУ второго канала пропускает и усиливает сигналы в диапазоне частот: 45

»» 6 Ь 8

В результате вычитания напряжения, поступающего с выхода второго канала, иэ напряжения, поступающего 5О с выхода первого канала, осуществляемого дифференциальным усилителем 20, на вход регистратора 21 поступает напряжение, пропорциональное разности крутизны фазочастотной харак- 55 теристики материала эоны проэвучивания в области высоких и низких частот, характеризующее степень нелинейности фазочастотной характеристики материала.

Поскольку проэвучивание эоны контроля в области высоких и низких частот, а также вычисление разности значений крутизны фазочастотной характеристики среды устройство выполняет автоматически беэ изменения параметров узлов в процессе измерений, повышается оперативность и точность результатов контроля качества материалов °

Формула изобретения

Устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные первый генератор ультразвуковой частоты, первый смеситель, усилитель мощности, излучающий преобразователь, приемный преоб" разователь и предварительный усилитель, первый канал измерения, состоящий из последовательно соединенных усилителя с автоматической регулировкой усиления, вход которого подключен к выходу предварительного усилителя, детектора, фильтра и фазового детектора, последовательно соединенные генератор измерительной частоты, блок умножения и первый фаэовращатель, выход которого соединен с входом фазового детектора, и регистратор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено вторым аналогичным каналом измерения, состоящим из последовательно соединенных усилителя с автоматической регулировкой усиления, вход которого подключен ко второму выходу предварительного усилителя, детектора, фильтра и фазового детектора, дифференциальным усилителем, два входа которых соединены с выходами фазовых детекторов обоих каналов, а выход — с входом регистратора, вторым фаэовращателем, включенным между блоком умножения и вторым входом фазового детектора второго канала измерений, вторым генератором ультразвуковой частоты, и вторым смесителем, два входа которого подключены к выходам генератора измерительной частоты и второго генератора ультразвуковой частоты, а выход — к входу первого смесителя °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 200296, кл. 0 01 и 29/04, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2547101/28, кл. G 01 и 29/04, 1977 (прототип).

1.

785756

Заказ 8833/47 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Составитель Л. Луценко

Редактор Х. Рожкова Техред Е.Гавриленко Корректор Л.. Иван