Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов

 

гин

П. С. Витюк и С. И. Но 1

"."1 ..; 1

Научно-исследовательский институт строительных конструкййй--Госстроя СССР (7I) Заявитель

/ (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям ультразвуковым методам и может, быть использовано в машиностроительной н других отраслях йромышленности.

Известно ультразвуковое устройство для контроля качества материалсд, содержащее синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, преобразователь, усилитель, два пороговых каскада, формирователь импульсов, каскад совпадений и аналого-цифровой преобразователь E1).

Недостатком этого устройства является низкая производительность измерений, обусловленная необходимостью ручной регулировки усиления.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь,. усилитель, первый пороговый каскад, форми. рователь импульсов,:первую схему И и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), второй вход которого подключен к выходу первого порогового каскада, второй пороговый каскад, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход подключен ко второму входу перS вой схемы И, и генератор напряжения, вы. ход которого соединен со вторым входом усилителя E21 . Недостатком известного устройства является низкая производительность и достоверность

10 контроля, так как отсутствует автоматическое измерение времени прохождения импульсов, а также.то, что время индикации зависит. от уровня принятого сигнала.

Цель изобретения — повышение производи15 тельности и достоверности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено схемой блокировки сброса, выполненной в виде последовательно соединенных триггера, первый вход которого

20 соединен с выходом синхронизатора, а второи вход — с выходом первой схемы И, второй схемы И, второй вход которых подключен к выходу синхронизатора, и ждущего мульти:3 911316 вибратора, первый выход которого подключен к третьему входу второй схемы И, второй выход — ко входу генератора напряжения, а третий выход — к третьему входу первой схемы И.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор,2 зондирующих импульсов, излучающий преобразо-. te ватель 3, приемный преобразователь 4, уси- литель 5, первый пороговый каскад 6, формирователь 7 импульсов, первую схему И 8 и АЦП 9, второй вход которого подклю. чен к выходу первого порогового каскада 6, второй пороговый каскад 10, вход которого соединен с выходом усилителя э, а выход подключен ко второму входу первой схемы И 8, генератор 11 напряжения, выход которого соединен со вторым входом усителя 5, и схему 12 блокировки сброса. Схема 12 блокировки сброса выполнена в виде последовательно соединенных триггера 13, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора 1, а второй вход — с выходом первой схемы И 8, второй схемы И 14, второй вход которой подключен к выходу синхронизатора 1, и ждущего мультивибратора 15, первый выход которого подключен к третьему входу второй схемы И 14, второй выход — ко входу генератора 11 напряжения, а третий выход — к третьему входу первой схемы И 8.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 1 запускает генератор 2 зон35 дирующих импульсов, обеспечивающий возбуждение в излучающем преобразователе 3 импульсов ультразвуковых колебаний (УЗК), Прошедшие через контролируемое изделие 16 импульсы УЗК воспринимаются приемным пре40 образователем 4 и с его выхода поступают на вход усилителя 5. На регулируемый вход усилителя подается изменяющееся по заданному закону напряжение с выхода генератора

11 напряжения, плавно регулирующее коэффициент усиления усилителя.

На выходе усилителя включены пороговые каскады 6 и 10. Первый пороговый каскад 6, срабатывающий на низком уровне первого вступления импульсов УЗК, вырабатывает имм ээ пульсы, которые поступают на вход Стоп 50

ALII 9, на вход "Старт" которого подаются импульсы с выхода синхронизатора 1. Временной интервал между импульсами, поступающими на входы "Старт" и "Стоп" АЦП. 9 преобразуется им в цифровой код.

Выходными импульсами первого порогового каскада 6 производится также запуск формирователя 7 импульсов, вырабатывающего импульсы длительностью т, которые поступают на один из входов первой схемы И 8.

На второй вход этой схемы подаются импульсы, вырабатываемые вторым пороговым каскадом 10. Уровень срабатывания порогового каскада 10 выше уровня срабатывания порогового каскада б, вследствие этого выходные импульсы порогового каскада 10 будут задержаны по отношению к выходным импульсам порогового каскада 6 иа время И.

До тех пор, пока выполняется неравенство

Ьт (т, на выходе схемы И 8 будут появляться импульсы, которые поступают на вход "Сброс" АЦП, осуществляя сброс резуль1 тата недостоверного измерения.

По мере снижения- коэффициента усиления усилителя значение Ьт возрастает и в момент достижения неравенства ht > т перестанет выдавать импульсы на вход "Сброс" АЦП 9.

Поскольку последний работает в последовательности "Сброс" — "Старт" — "Стоп", то в нем производится запоминание результата .измерения после последнего сброса показаний.

Если значение т выбрано равным нормируемому значению длительности фронта первого вступления между двумя пороговыми уровнями, то на цифровых индикаторах АЦП

9 будет индицироваться значение времени прохождения импульсов УЗК, измеренное по способу с нормированием крутизны фронта первого вступления. Если же значение т выбрано из условия Т > т < т, где T— первый период импульсов УЗК а т4, — длительность фронта первого вступления сигнала, то индицируемое значение будет равно времени прохождения импульсов УЗК, измеренному по способу с приведением амплитуды первого вступления к заданному уровню.

Последний определяется порогом срабатывания второго порогового каскада 10.

С запуском генератора 2 зондирующих импульсов производится также запуск триггера

13 схемы 12 блокировки сброса показаний.

Возврат триггера 13 осуществляется импульсами с выхода схемы И 8. Импульсы с выхода триггера 13 подаются на один из входов второй. схемы И 14, на второй вход которой поступают импульсы с выхода синхронизатора 1, задержанные по отношению к запуску генератора 2 зондирующих импульсов на время, большее максимального значения диапазона измерения времени прохождения УЗК.

При наличии импульса на выходе схемы

И 8 импульсы на входах схемы И 14 не совпадают.по времени. По мере уменьшения коэффициента усиления усилителя 5 в очередном из циклов посылки зондирующих импульсов на выходе схемы И 8 совпадений не появится импульс, при этом импульсы тригВНИИПИ Заказ 1111/30 Тираж 883 Подписное

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

5 9113 гера 13 и синхронизатора 1 совпадут по времени и на выходе схемы 14 совпадений появится импульс, который запустит ждущий мультивибратор 15. Последний формирует импульсы, длительность которых определяет время индикации. Эти импульсы подаются на третий вход схемы И 8, блокируя "Сброс" показаний AIUI 9 в течение времени индикации и на вход управления генератора 11 напряжения, причем задним фронтом этих импульсов производится запуск генератора, а передним — возврат его в исходное состояние.

С запуском генератора l l коэффициент усилителя начинает снова изменяться плавно ло заданному закону и рассмотренные процессы в устройстве повторяются.

Таким образом, предлагаемое устройство йозволяет производить автоматическое измерение времени прохождения импульсов УЗК, не зависящем от амплитуды первого вступления сигнала.

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразо16 6 ватель, приемный преобразователь, усилитель, первый пороговый каскад, формирователь импульсов, первую схему И и аналого-цифровой преобразователь, второй вход которого подключен к выходу первого порогового каскада, второй пороговый каскад, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход подключен ко второму входу первой схемы

И, и генератор напряжения, выход которого соединен со вторым входом усилителя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения производительности и достоверности контроля, оно снабжено схемой блокировки сброса, выполненной в виде последовательно соединенных триггера, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, а второй. вход — с выходом первой схемы И, второй схемы И, второй выход которых подключен к выходу синхронизатора, и ждущего мультивнбратора, первый выход которого подключен к третьему входу второй схемы И, второй выход — ко входу генератора напряжения, а третий выход — к третьему входу первой схемы И.

Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР И 600436, кл. 6 01 и 29 04, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР 11 579577„ кл. G 01 N 29/04, 1976 (прототип).