Дефектоскоп

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>958960 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.02.81 (21) 3254803/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл.з

G 01 N 29/04 (23) Приоритет—

Гооударстеенлык комнтет

СССР (53) УДК 620.179..16 (088.8) Опубликовано 15.09.82. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 15.09.82 ло делам лзобретеикй и открытий

Ю. В. Иванов, В. П. Трофимов, Д. А. Гречинский

Г. В. Зароченцев и В. Р. Тарасов (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт интроскоййи, (71) Заявитель (54) ДЕФЕКТОСКОП

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к дефектоскопам, и может быть использовано, например, для контроля рельсового пути.

Известно устройство для анализа параметров импульсного нагружения изделий, содержащее измерительную цепь, включающую измерительный преобразователь, подключенный к его выходу анализатор спектра и регистратор параметров (1).

Устройство позволяет исследовать параметры импульсного нагружения и по ним судить о наличии дефекта. Однако, в результате анализа нельзя получить сведения о месте расположения дефектов.

Наиболее близким к изобретению по тех- 15 нической сущности является дефектоскоп, содержащий импульсный источник нагружения, цепь измерения параметров эхо-сигнала, включающую измерительный преобразователь, набор полосовых -фильтров, блок амплитудных детекторов и измеритель спектральной плотности мощности, а также регистратор. Дефектоскоп служит для импульсного нагружения испытуемого, изделия и анализа параметров эхо-сигнала, по результатам которого судят о наличии дефектов в изделии (2) .

Однако, дефектоскоп не позволяет определить место расположения дефектов при испытании сложных, имеющих многослойную структуру изделий, например «крестовин» и «стрелок» железнодорожного пути.

Цель изобретения — повышение точности контроля рельсового пути.

Указанная цель достигается тем, что дефектоскоп, содержащий импульсный источник нагружения, цепь измерения параметров эхо-сигнала, включающую измерительный преобразователь, набор полосовых фильтров, блок амплитудных детекторов и измеритель спектральной плотности мощности, а также регистратор, снабжен двумя измерителями отклонений, вторым источником импульсной нагрузки и тремя наборами фильтров нижних частот, цепь измерения параметров эхо-, сигнала выполнена трехканальной, входы первого измерителя отношений подключены к измерителям спектральной плотности мощности первого и второго каналов, а выход— к регистратору, ко второму входу которого подключен выход второго измерителя отношений, входы которого подключены к выхо958960 дам измерителей спектральной плотности мощности второго и третьего каналов, измерительные преобразователи первого и третьего каналов установлены в месте крепления, соответственно, первого и второго источников импульсной нагрузки, а второй измерительный преобразователь установлен на равном расстоянии от первого и третьего измерительных .преобразователей, каждый из которых подключен к набору полосовых фильтров через набор фильтров нижних частот.

На фиг. 1 представлена блок-схема дефектоскопа; на фиг. 2 — изображено подключение набора фильтров нижних частот к набору полосовых фильтров и амплитудных детекторов.

Дефектоскоп содержит тележку 1, перемещаемую по рельсовому пути 2, измерительные преобразователи 3, 4 и 5 соответственно первого, второго и третьего каналов (не обозначены) измерительной цепи, источники

6 и 7 импульсной нагрузки, в месте расположения которых установлены, соответственно, измерительные преобразователи 3 и 5. Для

1О

20 измерения параметров эхо-сигнала служит трехканальная измерительная цепь, включающая в каждом канале, например в первом, измерительный преобразователь 3, усилитель 8, набор 9 фильтров нижних частот, набор IO полосовых фильтров, блок 11 амплитудных детекторов, измеритель 12 спектральной плотности мощности. Для определения отношения эхо-сигналов на выходе З0 первого и второго каналов служит первый измеритель 13 отношения, а второго и третьего каналов — второй измеритель 14 отношения, выходы измерителей 13 и 14 подключены к регистратору 15.

Фильтры нижних частот набора 9 имеют разные частоты среза. Полосу частот, заключенную между двумя частотами среза двух соседних фильтров выбирают исходя из требуемой разрешающей способности дефектоскопа. Набор 10 полосовых фильтров 40 представляет собой матрицу фильтров, строки и столбцы которой составляют фильтры одинаковой ширины полосы пропускания.

Входы полосовых фильтров каждой строки подключены к соответствующему фильтру нижних частот из набора 9: Ширина полосы 4 всех полосовых фильтров одинакова и onpem" 1 деляется из соотношения Л. = 2 Fm», где m — положительное число >1, Fm» верхняя граничная частота фильтров нижних частот. Выходы полосовых фильтров образующих столбец, подключены к амплитудному детектору из блока 1. Такое подключение фильтров нижних частот полосовых фильтров и детекторов позволяет выделять только максимальные значения амплитуд спектральных составляющих рабочего диапазона частот.

Дефектоскоп работает следующим образом. Источники 6 и 7 импульсной нагрузки одновременно сообщают (блок синхронизации не показан) рельсовому пути 2 нормированные направленные ударные нагрузки.

Эхо-сигналы преобразуются измерительными преобразователями 3, 4 и 5 в электрические сигналы, поступающие на вход усилителей

8. Если в некотором сечении профиля рельсового пути существует дефект, например, типа трещины, неоднородности материала, раковины или инородного включения, то при распространении механических волн, вызванных импульсной нагрузкой, в месте, где расположен дефект, наблюдается большее поглощение энергии. колебаний, в связи с чем спектр эхо-сигнала некоторого участка рельсового пути на приложенную импульсную нагрузку отличается от спектра импульса, где дефект отсутствует.

Ударные спектры эхо-импульсов, образованные из максимальных составляющих спектра, снимаемых с выходов блоков 11 детекторов, поступают для осреднения по всему рабочему диапазону на вход измерителей 12 спектральной плотности мощности.

Сигналы, снимаемые с выходов измерителей !

2 посупают на входы измерителей 13 и 14 отношения. Если на исследуемом участке рельсового пути дефекты отсутствуют, то отношения величин спектральных плотностей мощности одинаковы и на выходе регистратора 15 показаний нет.

При перемещении дефектоскопа на участок пути В С (фиг. 1), где имеется дефект отношения спектров, мощности в каналах будут различны из-за потерь некоторой величины колебательной механической энергии в зоне дефекта.

Регистратор 15, например стрелочного типа, путем сравнения сигналов отношения спектров мощности определяет направление перемещения тележки 1 в соответствии с направлением положения стрелки.

Для отыскания места дефекта тележку ! передвигают в указанном направлении в новое положение на расстояние, не превышающее расстояние между двумя ближайшими преобразователями, например, в положение AzBzCz (фиг. 1).

В положении А 33zCz снова осуществляют ударное нагружение и анализ эхо-импульса реакции. При этом направление показания регистратора 15 должно изменить свой знак, что указывает на то, что зона дефекта расположена между сечениями рельсового полотна А — С, определяемым по положению тележки 1 в первом и втором случае испытаний.

Последовательным перемещением тележки 1 в указываемом стрелкой направлении с аналогичными повторными испытаниями и анализом эхо-сигналов локализуют зону дефекта в некотором сечении рельсового пути с точностью до линейного размера преобразователя 3, при этом показания регистратора 15 в зоне дефекта равны нулю, преоб958960 разователь 4 второго канала находится непосредственно над дефектом.

Выделение наиболее информативных диапазонов спектров импульсов, таких, которые в наибольшей мере свойственны типовым дефектам рельсового пути, можно обеспечить выбором параметров импульса нагружения, расстояний между преобразователями 3, 4 и 5, а также выбором граничных частот фильтров нижних частот набора 9, что обеспечивает высокую чувствительность дефектоскопа.

Формула изобретения

Дефектоскоп, содержащий импульсный источник нагружения, цепь измерения параметров эхо-сигнала, включающую измерительный преобразователь, набор полосовых фильтров, блок амплитудных детекторов и измеритель спектральной плотности мощности, а также регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля рельсового пути, снабжен двумя измерителями отношений, вторым источником импульсной нагрузки и тремя наборами фильтров нижних частот, цепь измерения параметров эхо-сигнала выполнена трехканальной, входы первого измерителя отношений подключены к измерителям спектральной плотности мощности первого и второго каналов, а выход — к регистратору, к второму входу которого подключен выход второго измерителя отношений, входы которого подключены к выходам измеретлей спектральной плотности мощности второго и третьего каналов, измерительные преобразователи первого и третьего каналов установлены в месте крепления соответственно первого и второго источников импульсной нагрузки, а второй измерительный преобразователь установлен на равном расстоянии от первого и третьего измерительных преобразователей, каждый из которых подключен к набору nol5 лосовых фильтров через набор фильтров нижних частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе го

1. Клюев В. В. Приборы и системы для измерения вибрации шума ударов. Справочник. М., «Машиностроение», 1978,с. 239-240.

2.Клюев В. В. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Спраг5 вочник. М., «Машиностроение», 1976, с. 193194 (прототип).

958960

Редактор С. Запесочный

3ак аз 6774/60

Составитель A. Каратыш

Техред Л. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4