Устройство для контроля качества материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 15. 12. 80 (21) 3218111/25-28 (gq) М. Кл.з

G 01 N 29/04 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 07,08.82 ° Бюллетень ¹ 29 (53) УДК 620. 179. .16(088.8)

Дата опубликования описания 07.08.82, (72) Авторы изобретения

С. В. Жуков, Д. ГЛ. Максименко и И. М. Жу (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к нераэруша ющим испытаниям ультразвуковым методом и может быть использовано для .контроля качества материалов.

Известно устройство для контроля качества материалов, содержащее генератор ультразвуковой частоты, первый смеситель, усилитель мощности, преобразователи, предварительный усилитель и канал измерения (1).

Недостатком этого устройства является низкая точность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому. результату является устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные генератор измерительной частоты, сме-. ситель, усилитель мощности, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель с автоматической регулировкой усиления (АРУ), детектор, фильтр, фазовый детектор и регистратор, генератор ультразвуковой частоты, выход которого соединен с входом смесителя, первый фазовращатель, выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, второй фазовращатель и блок умножения, включенный между генератором иэмерительной частоты и вторым фазовра- щателем Г 2).

Недостатками известного устройства

5 являются сложность устройства и низкая точность контроля иэ-за невозможности балансировки чувствительности каналов усилителя.

Цель изобретения — повышение точности контроля и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными синхронизатором, вход которого соединен с выходом генератора измерительной частоты, и триггером, первый выход которого подключен к второму входу второго фазовращателя, второй выход — -к входу генератора ультразвуковой частоты, а вход первого фаэовращателя соединен с выходом второго фазовращателя.

На чертеже поедставлена блок-схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 измеритель.

25 ной частоты,смеситель 2,усилитель 3 мощности, излучающий преобразователь

4,приемный преобразователь 5,усилитель 6,детектор 7,фильтр 8,фазовый детектор 9 и регистратор 10, генератор 11

ЗО ультразвуковой частоты, выход которого

949491 соединен со входом смесителя, первый фазовращатель 12, выход которого соединен со вторым входбм фазового детектора 9, второй фазовращатель 13, блок 14 умножения, включенный между генератором 1 измерительной частоты 5 и вторым фазовращателем 13, последовательно соединенные синхронизатор 15, вход которого соединен с выходом генератора 1 измерительной частоты, и триггер 16, первый выход которого под О ключен к второму входу второго фазовращателя 13, а второй выход к входу генератора 11 ультразвуковой частоты.

Кроме того, вход первого фазовращателя 12 соединен с выходом второго фазо-5 вращателя 13.

Устройство для контроля качества материалов работает следующим образом.

Генератор 11 ультразвуковой частоты вырабатывает непрерывное синусоидальное напряжение с частотой Юр, задаваемой состоянием его каскада частотной модуляции. Это состояние, в свою очередь, устанавливается в соответствии с выходным напряжением триггера 16. Пусть триггер 16 находится в состоянии "1", Выходное напряжение генератора 11 ультразвуковой частоты Жо„ поступает на первый вход смесителя 2. На второй вхоц смесителя 2 подается непрерывное синусоидаль-Зо ное напряжение с частотой Q. с выхода генератора 1 измерительной частоты. Ввиду свойства смесителя 2, на его выходе появляется сложное колебание, спектр которого содержит только З5 две частотных составляющих с частотами и и и, а колебание с частотой (6р оказывается подавленным.,При этом u j = а р, — Я., 012 = И о, + Я.

Сложное колебание усиливается до 40 необходимой величины в усилителе 3 мощности, на выходе которого включен излучающий преобразователь 4.

В результате в зону контроля материала поступает сложный ультразвуковой сигнал, содержащий только два спектральных составляющих Wa u с начальными фазами Ф и

При распространении и материале зоны контроля фазы составляющих сигнала получают приращения ЬЧ и ь Vz величины которых зависят от крутизны фаэочастотной характеристики Кр среды на аданной частоте (Фо, если частота 9 ммааллаа, то ьу -ь М ьЧ о ® ы Я (1)

Сигнал, прошедший зону контроля, с помощью приемного преббразователя 560 преобразуется в подобный ему по форме электрический сигнал, который с пойбщьЮ усилителя б с блоком 17 APY усИЛИвается до величины, необходимой для нормального функционирования сле- 65 дующих узлов устройства..При этом в приемно-усилительный тракт проходят только сигналы с частотами изид <а и Ибэ в силу избирательных свойств усилителя б с APV. В результате на вход детектора 7 поступает сигнал X() в виде суммы двух сннусоидальных колебаний х(1)=Ахи (иг„ +9, )+ASAR (QJg++4g), (2) где Ч вЂ” набег фазы колебания с час1 тотой (6g, полученный при распространении волны в электромеханическом тракте (3) где Ч вЂ” набег фазы колебания в приемно-усилительном тракте, в соответствующем слое контактной смазки;

A - амплитуда, сигнала;

1,2 — номер спектральной составляющей.

Детектор 7 выполняет преобразование спектра колебаний Х(И . Тогда на его выходе появляется сигнал

3()=А <а 5(C05(d+ )-cos(d- ) -cosd+ cong), где " = « в„ 4" Ь.

Р + 2Сигнал У (4) содержит постоянную, высокочастотные.и одну низкочастотную

9 =Ассар= Acct(f дц,-у„м ) компоненты, которые могут бйть разделены с помощью фильтрации, Постоянная составляющая A используется для регулировки коэффициента усиления усилителя б с блоком 17 АРУ.

Для .этого с выхода детектора 7 сигнал подается на вход блока 17 АРУ.

На выходе усилителя б поддерживается постоянное значение A амплитуды выходного сигнала, что способствует повышению точности измерений. Кроме того, выходной сигнал детектора 7 поступает на вход полосового фильтра 8, настроенного на частоту 2 R . В результате на первый вход фазового детектора 9 поступает только низкочастотная компонента Ми = Асо;; . Ha второй вход фазового детектора 9 через фазовращатель 12 поступает выходной сигнал с блока 14 умножения. В результате на выходе фазового детектора 9 появляется сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаэ напряжений выходных сигналов с блока 14 умножения и полосового фильтра 8 (q ), Tåeå U 0(Ч f fy) (5) где а - постоянный коэффициент.

Учитывая фориулу (3) я = «А а+Ч;Ч, a9„42-9„) (6)

Поскольку If, y, р, у являются постоянными для конкретного устройства, 949491 то с помощью фаэовращателя 12 значение 9 может быть установлено равным э

9„=Ч+Ч -Я -Q, тогда

"= (МУ М,)=g&q, т.е. выходное напряжение фазового детектора 9 пропорционально разности фаэ, колебаний с частотами Ю и (Og. p

Выходные импульсы синхронизатора 15 переводят триггер 16 в состояние "0", в результате чего генератор 11 ультразвуковой частоты начинает вырабатывать непрерывное синусоидальное напряжение новой частоты у . Благодаря свойству смесителя 2, это изменение частоты приводит к соответствующему перемещению компонент щ„ и сИ по шкале частот при постоянном значении разности И вЂ” ы)„ = Я., поэтому дополнительной настройки устройства не требуется. Остальные блоки устройства работают. в соответствии с вышеописанным режимом.

Состояние двухпозиционного фазовращателя 13 определяется значением выходного напряжения триггера 16, например, при состоянии "1" триггера

16 фаэовращатель 13 обеспечивает сдвиг

Фазы 0 выходного напряжения блока 14 30 умножения частоты, при состоянии "0" триггера 16 фаэовращатель 13 вносит сдвиг фазы 180 . В результате при прочих равных условиях выходное напряжение фазового детектора 9 изменя- З5 ет полярность на противоположную при изменении состояния триггера 16 QT

"1" до "0".

0 = -а Ь, (8)

40 где индексом "0" обозначено соответствующее состояние триггера 16.

Выходное напряжение Uo фазового детектора 9 суммируется с напряжением описанным уравнением (7), измерен- 4 ным.в первом цикле измерения, например, в интеграторе регистратора 10.

Поскольку длительности циклов измерения, определяемые временем, в течение которого триггер 16 находится в состоянии "1" и "0", равны, то на табло регистратора 10 отражено число, равное ф:О: — -, ЬМ- & 0 (9) т.е. число, показывающее степень различия крутизны фаэочастотной характеристики на частотах (Ирами а/дд .

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность контроля и упростить устройство.

Формула изобретения

Устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные генератор измерительной частоты, смеситель, усилитель мощности, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель с автоматической регулировкой усиления, детектор, фильтр, фазовый детектор и регистратор, генератор ультразвуковой частоты, выход которого соединен с входом смесителя, первый фазовращатель, выход которого соединен.с вторым входом фазового детектора, второй фазовращатель и блок умножения, включены между генератором измерительной частоты и вторым фазовращателем, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повьпаения точности контроля, оно снабжено последовательно соединенными синхронизатором, вход которого соединен с выходом генератора измерительной частоты,и триггером, первый выход которого подключен к второму. входу второго фазовращателя, второй выход - к входу генератора ультразвуковой частоты, а вход первого фазовращателя соединен с выходом второго фаэовращателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 731370, кл. G 01 N 29/04, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 2675759, кл. G 01 N 29/04, 1978 (прототип).

949491

Составитель Л. Лущенко

Редактор Н. Бобкова Техред Т- Фанта Корректор И. Иуска

Заказ 5737/31 Тираж 887. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, 1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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