Устройство для контроля качества материалов
<,789738
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
J
Ф б ,Ф .- (6!) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22. 11.77(21) 2547101/25-28
{5l)M. Кл;
QO1 N 29/04 с присоединением заявки.%—
Государстеенный комитет (23) Приоритет —.
{53) УДК620 179.16 (088.8) Опубликовано 23.12.80. Бюллетень ¹47
Дата опубликования описания 25.12ВО по делам изобретений н открытий
Г
С. В. Жуков, Д. М. Максименко и А. NI. Полипфк
/ ".3 ! „ .1
"," !; -! !в-,, - !:; гth.I, (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА
МАТЕРИАЛОВ
Изобретение относится к нераэрушаюшему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля качества материалов.
Известно устройство для измерения фаэовым методом, содержащее генератор
5 к.олебаний, излучатель, приемник, фаэо вращатель, амплитудный детектор, усилитель и регистратор glj.
Недостаток « низкая точность контроФ0 ля, Наиболее близким по технической сущности и. достигаемому результату является устройство для контроля качества. материалов, содержащее генератор ультра- . li звуковой частоты, излучатель, приемник последовательно соединенные фазовращатель, фазовый детектор и регистратор I.2j
Однако и это устройство обладает низкой точностью контроля.
Бель изобретения - повьппение точности контроля, Поставленная цель. достигается тем, что устройство снабжено вклточенными между приемником и фазовым детектором последовательно -соединенными усилителем с автоматической регулировкой усиления, детектором и полосовым фильтром, последовательно соединенными генератором измерительной частоты, смесителем, вход которого подключен к выходу генератора ультразвуковой частоты и уси лителем мощности, выход которого подключен к излучателю, и блоком умножения, включенным между генератором измерительной частоты и фазовращателем, На чертеже представлена бланж-схема устройства.
Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 ультразвуковой частоты, смеситель . 2, усилитель 3 мощности, излучатель 4, приемник 5, усилитель 6 с автоматической регулировкой усиления (АРУ), детектор
7, полосовый фильтр 8, фазовый детектор
9 и регистратор 10, последовательно соединенные генератор 11 измерительной частоты, выход которого подключен ко
3 789738 второму входу смесителя 2, блок 12 умножения и фаэовращатель 13, выход которого подключен ко второму входу фазового детектора 9, Между усилителем 6 и детектором 7 включен блок 14 выделения сигнала АРУ.
Устройство работает следующим образом.
Генератор 1 ультразвуковой частоты вырабатывает непреръп:"ное синусоидаль-,o ное напряжение с заданной частотой <@о, которое поступает на первый вход смесителя 2. На второй вход балансного смесителя 2 подается непрерывное синусоидальное напряжение с частотой Я. с вы- д5 хода генератора 11 измерительной частоты. Благодаря свойству смесителя 2, на его выходе появляется сложное колебание, спектр которого содержит только две частотных составляющих с частотами Щ и щ2, zo а колебание с частотой No оказывается подавленным. Сложное колебание усиливается до необходимой величины в усилителе 3 мощности, на выходе которого включен . излучатель 4. 25
В результате в зону контроля материала поступает сложный ультразвуковой сигнал, содержащий только две спектральных составляющих Ш1 и i60, с начальными фазами (1 и 30
При распространении в материале эоны контроля фазы составляющих сигнала получают приращения 6 91 и h Ф2, величины которых зависят от крутизны фаэочастотной характеристики Ко среды на 35 заданной частоте о, если частота Ы. мала, то
М -Ч4 b,Q („) о " -, 2 Сигнал, прошедший зону контроля, с по40 мощью приемника 5 преобразуется в подобный ему по форме электрический. сигнал, который с помощью усилителя 6 с
АРУ усиливается до величины, необходи45 мой для нормального функционирования . следующих узлов устройства. При этом в приемно-усилительный тракт проходят только сигналы с частотами U)g )! UtJg
И (Ю < (Ю2 в снлу избирательных свойств усилителя 6 с АРУ. В результат(50 . На вход детектора 7 поступает сигнал
Х ($) в виде суммы двух синусоидальных колебаний: пространении волны в электромеханическом тракте
Ч =Ч +аЧ +v.
1 1. 1 1 ) rae „- набег фазы колебания в приемно-усилительном тракте, в соответствующем слое контактной смазки;
Д вЂ” амплитуда сигнала;
1= 1,2- номер спектральной составляющей. детектор 7 выполняет преобразование спектра колебания X(4) и на его выходе появляется сигнал: где (=2иф+Ч„+Ч и =2М-Ч„+, .
Сигнал у (f) содержит постоянную, высокочастотные и одну н изкочастотную у =Асов =Асо (2щ;фА ) компоненты, которые могут быть разделены с помощью фильтрации. постоянная составляющая А используется для регулировки коэффициента усиления усилителя
6 с АРУ. для этого с выхода детектора
7 сигнал подается на вход блока 14 выделения сигнала АРУ, который представляет собой усилитель постоянного тока с фильтром низких частот на входе. На выходе усилителя 6 поддерживается постоянное значение А амплитуды BbKOAHopo сигнала, что способствует повышению точности измерений. Кроме того, выход» ной сигнал детектора 7 поступает на вход полосового фильтра 8, настроенного на частоту 2 Я. . B результате на первый вход фазового детектора 9 поступает только низкочастотная компонента
fz-- АcosP . Ha второй вход фазового детектора 9 через фазовращатель 13, поступает выходной сигнал с блока 12 умножения. В результате на выходе фазового детектора 9 появляется сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаз напряжений выходных сигналов с блока 12 умножения 9 и полосов<ъго фильтра 8 (V -Ч1), т.е, О= г(Ч-q„- у„), (5) где с1 - постоянный коэффициент, или,учитывая формулу (3)
Ф
U= 2 (9q+aV>+VAN„4-$), (6)
2 1 1
Поскольку 1з Я(Vg являются
Х(Ю=АЮД(иi,Ь-Ч1)+АУй(и 1 .+Я ), (Z) " где - набег фазы колебания с частотой Й.1, полученной при рас 3(t) =А(1-о5(со6(<с+p)-co5(d, ))
-СОВА совф) 5 789738 постоянными для конкретного устройства
I, то с помощью фазовращателя 13 значение Чч может быть установлено равным ч= 4 г 1 тогда
0=2(A -аЧ )=2Ь9) (7.) т.е. выходное напряжение фазового детектора 9 пропорционально разности фаз
1О колебаний с частотами И л 4 Ю, приобретенной в процессе распространения волн в зоне обследования. Настраивая генератор 11 измерительной частоты на частоту, равную половине единицы измерения !
5 частоты, оператор получает возможность регистрировать значение искомой крутизны К о фазо-частотной характеристики эоны прозвучивания на заданной частоте
Юо по индикатору регистратора 10.
Благодаря свойству смесителя 2, изменение частоты ug приводит к соответствующему перемещению компонент uuq и Ю по шкале частот при постоянном
25 значении разности щ-и гя„дпоэтому дополнительной настройки устройства не требуется при значении новой величины частоты О о .
Предлагаемое устройство позволяет с высокой точностью и помехоустойчивостью производить контроль качества материалов.
Формула изобретения.
Устройство для контроля качества матеюиалов, содержащее генератор ультразвуковой частоты, излучатель, приемник последовательно соединенные фаэовращатель, фазовый детектор и регистратор, о т, л и ч а ю m е е сятем,,что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено включенными между приемником и фазовым детектором последовательно соединенными усилителем с автоматической регулировкой усиления, детектором и полосовым фильтром, последовательно соединенными генератором измерительной частоты, смесителем, вход которого подключен к выходу генератора ультразвуковой частоты и усилителем мощности,,выход которого подключен к излучателю, и блоком умножения, включенным между генератором измерительной астоты и фаэоврааателем.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Йосов В. А. Проектирование ультразвуковой измерительной аппаратуры.
М., Машиностроение, 1972, с.89.
2. Авторское свидетельство СССР
% 150692, кл. GO1 И 29/04, 1965 (прототип) .
Составитель Л. Лущенко
Редактор В. Матюхина Техред Т.Маточка Корректор C. Шекмар
1»
Заказ 9024/37 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
