Ультразвуковое устройство для контроля структуры материалов

 

Союз Советскмк

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) аявлено 06.03.80 (21) 2893378/25-28 с присоединением заявки М (23)Прнорнтет(5! )М. 9(л.

G 01 N 29/04

Говудвретванный квинтет

СССР

ll0 делам изебретеиив н открыткй

Опубликовано 30.12.81. Бюллетень,рй 48

Дата опубликования описания 30. 12.81 (53) УДК 620 . 179. 16 (088;8) (72) Авторы изобретения

Н.А. Кеслер, И.А. Коврик и В.В. Шинкаре

Всесоюзный научно-исследовательский инс Йут

E" по разработке неразрушающнк методов н средств контроля: качества материалов Кишиневского производстветннщаго объединения "Волна" (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к нераэрушающим испытаниям ультразвуковым методом и может быть использовано для автоматического контроля структуры материалов.

Известен ультразвуковой анализатор, содержащий преобразователь, генератор, амплитудный анализатор, детектор огибающей, блок сравнения и детектор (11.

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое устройство для контроля структуры материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь, усилитель, селектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок дисперсии, блок средних значений, вход которого подключен к выходу АЦП, генератор стробимпульсов, выход которого подключен ко второму входу селектора, а вход — к выходу синхронизатора, делитель частоты, вход которого подключен к выходу генератора стробимпульсов, блок управления, два входа которого соединены с выходами делителя частоты и синхронизатора, и цифровой индикатор (2).

Недостатком известного устройства является низкая точность и производительность контроля ввиду того, что невозможно разграничить изделия на группы качества.

Цель изобретения — повышение точности и производительности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными программирующим блоком, блоком сравнения, два входа которого подключены к выходам блоков средних значений и дисперсии, формирователем кода и индикатором.

Кроме того, устройство содержит селектор 17, включенный между генератором 9 стробимпульсов и делителем 10 частоты, и одновибраторы 18 и 19, включенные последовательно между селектором 17 и делителем 10 частоты.

Выход одновибратора 18 подключен к третьему входу блока 11 управления.

Блок 7 дисперсии выполнен в виде последовательно соединенных первого коммутатора 20, второй вход которого соединен с выходом блока 11 управления, квадратора 21, второго коммутатора 22, второй вход которого соединен

Кроме того, устройство снабжено селектором, включенным между генератором стробимпульсов и делителем час. тоты, и двумя одновибраторами, включенными последовательно между селек5 тором и делителем частоты, выход второго одновибратора соединен с третьим входом блока управления.

Блок дисперсии выполнен в виде последовательно соединенных первого ком- 10 мутатора, второй вход которого соединен с выходом блока управления, квадратора, второго коммутатора, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, делителя частоты и реверсивного счетчика, второй вход которого соединен со вторым выходом второго коммутатора, а выход с входом цифрового индикатора.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь 3, уси- г5 литель 4, селектор 5, аналого-цифровой преобразователь (АКП) 6 и блок 7 дисперсии, блок 8 средних значений, вход которого подключен к выходу АЦП, генератор 9 стробимпульсов, выход которого подключен ко второму входу селектора 5, а .вход — к выходу синхронизатора 1, делитель 10 частоты, вход которого подключен к выходу генератора стробимпульсов, блок 11 управле35 ния, два входа которого соединены с выходами делителя 10 частоты и синхронизатора 1, цифровой индикатор 12, последовательно соединенные программирующий блок 13, блок 14 сравнения, два входа которого подключены к выходам блоков 7 и 8 дисперсии и средних значений, формирователь 15 кода и индикатор 16.

53 4

".о вторым выходом блока ll управления, делителя 23 частоты и реверсивного счетчика 24, второй вход которого соединен со вторым выходом второго коммутатора 21, а выход — со входом цифрового индикатора 12.

Ультразвуковое устройство работает следующим образом.

Запускаемый импульсом синхронизатора 1, генератор 2 зондирующих импульсов возбуждает с помощью пьезопреобразователя 3 в изделии ультразвуковые импульсы ° Последние, отражаясь от задней грани изделия, преобразуются пьезопреобразователем 3 в электрические импульсы и вместе с зондирующими импульсами после усиления в усилитель

4 поступают на селектор 5, который с помощью генератора 9 стробимпульсов из серии сигналов выделяет только отраженные сигналы, которые с выхода селектора 5 поступают на АЦП 6. Последний преобразует значение амплитуд принятого сигнала в соответствующий цифровой код.

Объем выборки, по которому судят о статистических характеристиках исследуемого материала: среднему значению и дисперсии, определяется количеством зондирований (делителем 10 частоты).

Блок 7 дисперсии формирует цифровой код, соответствующий значению дисперсии сигналов в выборке.

Автоматическое разграничение контролируемого изделия на четыре группы качества осуществляется следующим образом.

Программирующий блок 13 программирует в цифровом виде определенное ко2 личество среднего х и дисперсии G диктуемое потребностью производства.

Эти коды поступают на соответствующие входы блока 14 сравнения, на вторые два входа которого поступают текущие значения среднего и дисперсии сигналов на выборку.. С выхода блока

14 сравнения поступают на формирователь 15 кода значения х и С, которые соответствуют запрограммированным значениям в блоке 13. формирователь 15 кода формирует номера сортов путем определенной комбинации значений х и G, диктуемой потребностью производства. При наличии в поступающих на формирователь

15 текущих значениях х и С таких значений, которые соответствуюг определенному, запрограммированному в фор5 894 мирователе 15 сорту, схема выделения последнего срабатывает и выдает сигнал на соответствующий канал индикатора 16. формирование дисперсии сигналов G .. в блоке 7 осуществляется путем реализации формулы

И

У а а х1 -1

- x и где х; — число, пропорциональное текущей амплитуде принятого полезного сигнала;

n — объем выборки или коэффициент деления делителей 10 и 23.

Блок 7 дисперсии работает следующим образом: на время одной выборки (n циклов работы устройства) коммутатор 20 с помощью блока 11 управления пропускает на квадратор 21 текущие амплитуды хь, которые после возведения в квадрат поступают через коммутатор 22 на делитель 23. С выхода делителя 23 на суммирующий вход реверсивного счетчика 24 поступает количество импульсов, соответствующее значению

553

Ь

Формула изобретения

S ю

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено селектором, включенным между генератором стробимпульсов и делителем частоты, и двумя одновибраторами, включенными последовательно между селектором и делителем частоты, выход второго одновибратора соединен с третьим входом блока управления.

3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок дисперсии выполнен в виде последовательно соединенных первого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом блока управления, квадратора, второго коммутатора, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, делителя частоты и реверсивного счетчика, второй вход которого соединен со вторым выходом второго коммутатора, а выход — со входом цифрового индикатора.

io ,45

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

N 379870, кл. G 01 N 29/04, 1970.

2. Патент ФРГ N 2511750, кл. 42k 46/06, 1976 (прототип).

55 A

g х /и

i-1

За это же время (за и циклов) в блоке 8 формируется значение х. После завершения и циклов блок 11 управления переключает коммутаторы 20 и

22 и, таким образом, на вход квадратора 21 поступает значение х. С выхода квадратора 21 через коммутатор 22 на вычитающий вход реверсивного счетй чика 24 поступает (х) и, таким образом, на реверсивном счетчике фора мируется значение G

При этом максимальная частота следования импульсов синхронизации, а следовательно, и производительность контроля определяются суммарным временем, необходимым на возведение в квадрат текущего значения х. и среднего х.

В данном устройстве увеличение ,производительности достигается за счет исключения иэ и циклов времени возведения в квадрат среднего значения. Для реализации этого необхоцимые сигналы управления формируются с помощью селектора 17 двух одновибраторов 18 и 19.

Устройство позволяет повысить точ ность и производительность контроля.

1. Ультразвуковое устройство для контроля структуры материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь, усилитель, селектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок дисперсии, блок средних значений, вход которого подключен к выходу АЦП, генератор стробимпульсов, выход которого подключен ко второму входу селектора, а вход — к выходу синхронизатора, делитель частоты, вход которого подключен к выходу генератора стробимпульсов, блок управления, два входа которого соединены с выходами делителя частоты и синхронизатора, и цифровой индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, оно снабжено последовательно соединенными программирующим блоком, блоком сравнения, два входа которого подключены к выходам блоков средних значений и дисперсии, формирователем кода и индикатором.

894553

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11475/70

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

Составитель Л. Лущенко

Редактор Н. Гришанова Техред А. Бабинец Корректор А. Ференц