Способ ультразвукового контроля качества материалов и устройство для его осуществления

 

(1957099

Союз Советсиии

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.03.81 (2l ) 3260219/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33 (5l)M. Кл.

Q 01 М 29/04 фЬоударсткииый комитет

СССР ао делам изобретеиий и открытий (53) УДК 620 179 . 16 (088.8) Дата опубликования описания pg pg 82 (72) Авторы изобретения

В. И. Колесов, В. Л. Шкуратник и В. шиков л й,--: -, (s ит:(щный инститф" нинского комСомола

Московский ордена Трудового Красного Зн и Тюменский индустриальный институт им. (71) Заявители (54) СНОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ, КАЧЕСТВА

МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО .

ОС УШ ЕСТВЛЕ НИЯ

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям ультразвуковым методом и может быть использовано в машиностроительной и других отраслях промышленности.

Известен способ ультразвукового кон5 троля качества магериалов, заключаюшийся в том, что в изделие получают упругие колебания, принимают прошедшие колебания и определяют характеристики из лученных и принятых колебаний.

Известно устройство для контроля качества материалов, содержашее последовательно соединенные синхронизатор, генератор,ультразвуковых колебаний и преобразователь, усилитель, генератор пилообразного напряжения и блок обработ- L1l

Недостатком известных способа и уст. ройства является низкая точность и помехозашишенность устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сушности является способ ультразвукового контроля качества ма2 териалов, заключающийся в том, что в изделие излучают упругие колебания, принимают прошедшие через изделие колебания и сравнивают характеристики излученных и принятых колебаний.

Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждающих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь и усилитель, а также блок вычитания, дешифратор и измеритель времеm 23.

Недостатком известных способа и устройства является низкая точность и помехозашишенность из-эа влияния помех, которые приводят к ложному срабатыванию устройства.

Цель изобретения — повышение точности и помехозашищенности устройства.

Поставленная цель достигается способом ультразвукового контроля. качества ; материалов, заключающемся в том, что в изделие излучают упругие колебания, 3 95709 принимают прошедшие через иэделие колебания и сравнивают характеристики излученных и принятых колебаний, излучают упругие колебания в виде бинарной псевдослучайной кодовой последовательности (БПКП), изменяют период излученных упругих колебаний так, чтобы рассожасование между ним и временем задержки последовательности импульсов в контролируемом материале стало рав- 10 ным О, и по периоду иэлученных колебаний судят о качестве изделий.

Ультразвуковое устройство для контро ля качества материалов снабжено после-,довательно соединенными блоком корре- И ляторов, входы которого подключены к выходу усилителя, пороговым каскадом, генератором пилообразного напряжения и сумматором, выход которого подклю4 чен к входу генератора возбуждающих 2п импульсов, ключом, включенным между сумматором и блоком вычитания и соединенным с выходом порогового каскада, регистром сдвига, включенным между генератором возбуждающих импульсов 2g и излучающим преобразователем и соединенным с входами блока корреляторов, дешифратором, включенным между регистром сдвига и измерителем времени и соединенным с выходом порогового каскада, и сумматором по модулю два, два входа которого и выход соединены с регистрам сдвига, а два входа блока вычитания — с выходамн блока корреляторов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные эпюры, поясняющие работу схемы.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 возбуждающих импульсов, излучающий преобразователь

2, приемный преобразователь 3 и усилитель 4, и блок 5 вычитания, дешифратор

6, измеритель 7 времени, последователь4S но соединенные блок 8 корреляторов, входы которого подключены к выходу усилителя 4, пороговый каскад 9, гене ратор 10 пилообразного напряжения и сумматор ll, выход которого подключен ко входу генератора 1 возбуждавших импульсов. Кроме того, устройство содержит ключ 12, включенный между сумматором 11 и блоком 5 вычитания и соединенный с выходом порогового каскада 9, регистр 13 сдвига, включенный между генератором l возбуждающих им пульсов и излучающим преобразователем

2 и соединенный с входами блока 8

9 ф корреляторов, и сумматор 14 по модулю два, два входа которого и выход соединены с регистром 13 сдвига. Два входа блока 5 вычитания соединены с выходами блока 8 корреляторов.

Дешифратор 6 включен между регистром 13 сдвига и измерителем. времени.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью генератора l возбуждаю.аих импульсов вырабатывается последовательность тактовых импульсов 15 (фнг. 2), период Т. следования которых зависит от управляю пего напряжения 16, подаваемого на вход генератора 1.

На каждый тактовый импульс регистр

13 сдвига с обратной связью через сумматор 14 по модулю два формирует один элемент длительностью БПКП.

Каждый период БПКП содержит N элементов где и — число ячеек s. регистре 13 сдвига.

Рассмотрим случай, когда и =4. Электрический импульс 17, посредством излучающего преобразователя 2 преобразуется в акустический сигнал н вводится в контролируемый материал.

С помощью приемного преобразователя 3 импульс 18, задержанный в материале на время t> преобразуется в электрический. Далее с помощью усилителя

4 сигнал усиливается и подается на входы блока 8 корреляторов. Каждый иэ корреляторов, входящий в состав блока 8, вычисляет функцию взаимной корреляпии между принятым импульсом 18 и импульсом, снятым с первого, второго и третьего выходов регистра 1.3 сдвига.

Пока период Т иэлученйого сигнала отличается от времени t3 задержки в контролируемом материале на величину, большую, чем выходное напряжение ,19 блока 8 корреляторов близко нулю.

В результате на выходе порогового каскада 8 поддерживается постоянный низкий уровень напряжения 20, ключ 12 закрыт и на генератор 1 черед. сумматор

1l поступает только управляющее линейно изменяющееся напряжение 16 с генера-"

1 тора 10 пилдобразного напряжения. Управляющее напряжение 16 непрерывно изменяет период Т,, следования тактовых имнульсов 15, изменяя соответственно период иэлученного сигнала.

Выходное напряжение 19 блока 8 корреляторов тем больше, чем меньше Т от5 95709 лкчается от

Выходное напряжение .19 блока 8 кор- 5 реляторов подается на пороговый каскад 9, порог которого задан так, что на его sbI» ходе появляется импульс напряжения 20, только при выполнении условия ,10 3- 7«+ — i . (1)

3 — ъ р

Таким образом, на выходе порогового каскада 9 фиксирует.я факт равенства времени задержки периоду Т с точностью до половины длительности эле- .15 мента БПКП.

Как только условие. (1) выполняется, импульс напряжения 20 останавливает генератор 1.0 пилообразного напряжения, на выходе которого "запоминается" напря-20 жение 16 достигнутое к моменту выполнения условия (1). Импульс выходного напряжения 20 порогового каскада

9 открывает также ключ 12, в результате чего на сумматор ll„кроме на- 2$ пряжения 16 с генератора 10 пилообразного напряжения, поступает напряжение рассогласования Ор, пропорцианальное разности

l. Способ ультразвукового контроля качества материалов, заключаюшийая в том, что в изделие излучают упругие колебания, принимают прошедшие через изделке колебанкя и сравнивают характеристикк излученных и принятых колеба50 ний, отличающийся тем,что, с целью повышения точности контроля и помехозащищенности, излучают упругие колебания в виде бинарной псевдослучайной кодовой последовательности, изменяют период излученных упругих колебаний так, чтобы рассогласование между ним и временем задержки последовательности импульсов в контролируемом материале стало равным О, к по периоду излученных колебаний судят о качестве иэделий.

2. Ультразвуковое устройство для кок- с троля качества материалов, содержащее последовательно соединенные генератор >возбуждающих импульсов, излучающий . преобразователь, приемный преобразователь и усилитель, а также блок вычитания, дешифратор и измеритель времени, о т л и ч а ю ш е о с я тем, что оно снабжено последовательно соединенными блоком корреляторов, входы которого подключены к выходу усилителя, пороговым каскадом, генератором пилообразного напряжения и сумматором, выход которого подключен к входу генератора возбуждающих импульсов, ключом, включанным между сумматором и блоком вычитания и соединенным с выходом порогового каскада, регистром сдвига, включепHEIM между генератором возбужд юших дi =Ф -T.

Напряжение рассогласования фор мируется блоком 5 вычитания из выходных ,сигналов блока 8 корреляторов, 35

С помощью блока 8 корреляторов формируется функция взаимной корреляции между принятым импульсом 18 и кмпуль» сом, снятым с первого выхода регистра

13 сдвига и опережающим зондируюшкй

/ 40 импульс 17 на время 5, а также между принятым импульсом 18 и импульсом, снятым с третьего выхода регистра 13 сдвига к отстающим от зондируюшего импульса 17 на время . Да4$ лез с помощью блока 5 вычитания в зависимости от Ь i = t>- T формируется . напряжение рассогласования Uр

С порогового каскада 9 дается разP ешение..на работу дешкфратора 6, кото50 рый формирует временной интервал, равный Т.

Время между выходными импульсами дешкфратора 6, измеренное с помощью измерителя 7 времени, является временем распространения упругих колебаний между излучающим преобразователем 2 и приемным преобразователем. 3.

9 . е

В случае поступления некоррелированной с полезным скгналом помехи на при« емный преобразователь 3, вследствие отсутствия корреляцки между зондирующим к принятыц импульсамк 17 и 18, напряженке на выходе блока 8 корреля- . тора близко к О, значит не проксходкт срабатывание схемы.

В случае поступления коррелированной с полезным сигналом помехи, уровень боковых лепестков функции взаимной корреляцкк меньше порога срабатывания порогового каскада 9, а значит отслеживается только полезный сигнал.

Изобретение позволяет с высокой точностью и помехозащишенностьто цроизводкть контроль качества материалов.

Годовой экономический эффект составляет 5 тыс. руб. на одно изделие. формула изобретения

7 95 7099 в импульсов и излучаккцим преобразовате- . Источники информации, лем и соединенным с входами блока кор- принятые во внимание при экспертизе реляторов, дешифратором, включенным между реристром сдвига и измерителем 1, Авторское свидетельство СССР времени и соединенным с выходом поро- s . M 587394, кл. Q 01 Й 29/04, гового каскада, и сумматором по модулю 1976. два, два входа которого и выход соединены с регистром сдвига, а. два входа . 2,. Авторское свидетельство СССР блока вычитания - с выходами блока кор- по заявке % 29.82949/28, реляторов. кл. g 01й 29/04, 1980 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 6589/32 Тираж 887 Подписное

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