ИМПУЛЬСНЫЙ ИМПЕДАНСНЫЙ ДЕФЕКТОСКОП Российский патент 1998 года по МПК G01N29/16 

Изобретение относится к акустической дефектоскопии, в частности, к устройствам выявления дефектов импедансным методом.

Известно устройство, содержащее генератор импульсов, подключенные к нему преобразователь и схему управления, предварительный усилитель сигналов от преобразователя, низкочастотный фильтр, пиковый детектор, индикатор [1].

Известно устройство, содержащее тиристорный генератор импульсов, подключенный к нему преобразователь, переключаемые фильтры верхних и нижних частот, пиковый детектор, генератор, реагирующий на уменьшение или на увеличение сигнала в зоне дефектов [2].

Недостатком известных устройств является то, что регистрируются только пиковые амплитудные изменения импульсного сигнала, но не учитываются изменения частотных составляющих спектра импульсного сигнала, что является характерным для импедансного метода контроля. Это уменьшает информативность и приводит к снижению чувствительности при контроле дефектов.

Эти недостатки устранены в устройстве [2], выбранном заявителем в качестве прототипа.

Устройство содержит генератор импульсов, подключенные к нему преобразователь и схему управления, усилитель сигналов от преобразователя, подключенный к его выходу многоканальный анализатор, каждый канал которого имеет последовательно соединенный полосовой фильтр, усилитель и пиковый детектор, подключенные через переключатели к входу сумматора, выход которого соединен с индикатором.

При работе этого устройства на вход сумматора подключают один или несколько каналов, в которых дефекты вызывают наибольшее увеличение уровней сигналов.

Авторами было установлено, что в спектре импульсного сигнала от совмещенного преобразователя присутствуют две основные частоты:
- одна основная частота спектра характерна для максимально нагруженного преобразователя (отчет вИАМпо теле 1-040-004-2-3, 1993 г.),
- другая основная частота спектра характерна для ненагруженного преобразователя.

Причем амплитуда одной основной частоты уменьшается на дефектном участке относительно бездефектного, а амплитуда другой основной частоты увеличивается на дефектном участке относительно бездефектного.

В этом случае просуммировать два наиболее информативных сигнала в рассматриваемом устройстве невозможно, так как они противоположны один другому.

Общими недостатками рассмотренных выше устройств являются следующие:
1. Определение дефектов происходит путем регистрации изменений пиковых значений амплитуды импульсных сигналов на дефектных и бездефектных участках контролируемого изделия, в то время как наибольшая информативность содержится в изменении спектральной площади импульсного сигнала.

2. Для отработки методики выявления дефектов для каждой конкретной контролируемой конструкции требуется эталонный образец, на котором однозначно определены дефектные и бездефектные участки. Настройка приборов начинается с установки преобразователя в бездефектном участке. Однако при контроле дефектов на реальной конструкции выбор бездефектного участка для калибровки приборов носит условный характер, что приводит к снижению достоверности контроля.

Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности и достоверности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в импульсной импедансный дефектоскоп, содержащий генератор импульсов, подключенные к нему преобразователь и схему управления, усилитель сигналов от преобразователя, подключенный к входам двух избирательных усилителей, сумматор и индикатор - в тракт обработки сигналов от преобразователя введен интегратор площади детектированных импульсных сигналов, вход которого через сумматор и детекторы импульсных напряжений подключен к выходам двух избирательных усилителей, один из которых настроен на основную частоту максимально нагруженного преобразователя и подключен к сумматору через детектор положительных импульсных напряжений, а другой настроен на основную частоту ненагруженного преобразователя и подключен к сумматору через детектор отрицательных импульсов напряжений и аналого-цифровое запоминающее устройство максимальных значений напряжения, измерительный вход которого подключен к выходу интегратора, выход - к индикатору, а вход опорного напряжения через автоматический переключатель подключен или к источнику опорного напряжения, при настройке в режиме сканирования, или к процентному задатчику относительного уровня сигнализации, включенному параллельно с опорным источником при работе, причем входы управления интегратором, аналого-цифровым запоминающим устройством и автоматическим переключателем подключены к выходам схемы управления.

Повышение чувствительности при контроле в заявленном устройстве достигается за счет:
1. Обработки дополнительного информативного параметра - времени затухания импульсного сигнала, путем интегрирования этого сигнала, так как изменение механического импеданса дефектных и доброкачественных участков контролируемого изделия, преобразованное с помощью преобразователя в соответствующие электрические сигналы, сопровождается не только изменением амплитуды и частоты выходного сигнала, но и временем его затухания.

2. Выделение алгебраической суммы продетектированных сигналов с выходов двух избирательных усилителей, соответственно настроенных на основные частоты спектрального импульсного сигнала максимально нагруженного и ненагруженного преобразователя.

Повышение достоверности контроля достигается путем сканирования преобразователем по контролируемому изделию в режиме "Настройка" и интегрированию, и запоминанию максимального сигнала с выхода алгебраического сумматора, соответствующего наиболее доброкачественному участку контролируемого изделия.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого дефектоскопа, который состоит из генератора импульсов 1, преобразователя 2, усилителя сигналов от преобразователя 3, избирательного усилителя 4, настроенного на основную частоту максимально нагруженного преобразователя, избирательного усилителя 5, настроенного на основную частоту ненагруженного преобразователя, детектора положительных импульсных напряжений 6, детектора отрицательных импульсных напряжений 7, сумматора 8, интегратора площади детектированных импульсных сигналов 9, аналого-цифрового запоминающего устройства максимальных значений напряжения 10, индикатора 11, схемы управления 12, источника опорного напряжения 13, процентного задатчика относительного уровня сигнализации 14 и автоматического переключателя 15.

Генератор импульсов 1 возбуждает свободно затухающие упругие колебания в преобразователе 2 и одновременно синхронизирует работу схемы управления 12. Сигнал от преобразователя 2 усиливается предварительным усилителем 3 и подается на входы избирательных усилителей 4 и 5. Детектор 6 подает на вход сумматора 8 выпрямленные сигналы со знаком "+", а детектор 7 подает на вход сумматора 8 выпрямленные сигналы со знаком "-". Суммарное значение сигнала с выхода сумматора 8 поступает на вход интегратора 9, цикличность работы которого формирует схема управления 12.

Проинтегрированный сигнал поступает на вход аналого-цифрового запоминающего устройства 10, на выходе которого включен индикатор 11.

Устройство работает в двух режимах:
1. Режим "настройки" (калибровки),
2. Режим "контроля".

Оба эти режима формируются автоматически с помощью схемы управления 12. В режиме "настройка" производят сканирование поверхности контролируемого изделия преобразователем.

На выходе избирательных усилителей 4 и 5 появляются сигналы площади импульсов, которые изменяются в зависимости от того - находится преобразователь в доброкачественной зоне или на дефектном участке по разному.

Площадь импульсного сигнала с избирательного усилителя 4 увеличивается на бездефектном участке, а площадь импульсного сигнала с избирательного усилителя 5 на бездефектном участке уменьшается.

В связи с этим сигнал на выходе сумматора 8, который алгебраически суммирует эти два сигнала с выхода разнополярных детекторов 6 и 7, будет максимальным на наиболее доброкачественном участке контролируемого изделия. В режиме "настройка" проводится более 4000 измерений и цифроаналоговое запоминающее устройство фиксирует и запоминает самый максимальный сигнал.

После окончания режима "настройка" и запоминания сигнала, соответствующих доброкачественному участку контролируемого изделия, устройство с помощью схемы управления 12 автоматически переходит в режим "контроля". Переключатель 15 переключает вход подключения опорного напряжения аналого-цифрового запоминающего устройства от источника опорного напряжения 13 к процентному задатчику 14, выполненному на потенциометре с процентной шкалой установки уровня сигнализации индикатора 11, относительно доброкачественного.

Предлагаемый дефектоскоп позволяет повысить достоверность контроля изделий, облегчает задачу распознавания характера (размеров, глубины залегания) обнаруженных дефектов и повышает производительность благодаря уменьшению трудоемкости настройки.

Использование: в акустической дефектоскопии, в частности относится к устройствам выявления дефектов импедансным методом. Сущность изобретения: импульсный импедансный дефектоскоп, содержащий генератор импульсов, подключенные к нему преобразователь и схему управления, усилитель сигналов от преобразователя, подключенный к входам двух избирательных усилителей, сумматор и индикатор - в тракт обработки сигналов от преобразователя введен интегратор площади детектированных импульсных сигналов, вход которого через сумматор и детекторы импульсных напряжений подключен к выходам избирательных усилителей, один из которых настроен на основную частоту максимального нагруженного преобразователя и подключен к сумматору через детектор положительных импульсных напряжений, а другой настроен на основную частоту ненагруженного преобразователя и подключен к сумматору через детектор отрицательных импульсов напряжений и аналого-цифровое запоминающее устройство максимальных значений напряжения, измерительный вход которого подключен к выходу интегратора, выход - к индикатору, а вход опорного напряжения через автоматический переключатель подключен или к источнику опорного напряжения настройки в режиме сканирования, или к процентному задатчику относительного уровня сигнализации, включенному параллельно с опорным источником при работе, причем входы управления интегратором, аналого-цифровым запоминающим устройством и автоматическим переключателем подключены к выходам схемы управления. 1 ил.

Импульсный импедансный дефектоскоп, содержащий генератор импульсов, подключенный к нему преобразователь и схему управления, усилитель сигналов от преобразователя, подключенный к входам двух избирательных усилителей, сумматор и индикатор, отличающийся тем, что в тракт обработки сигналов от преобразователя введен интегратор площади детектированных импульсных сигналов, вход которого через сумматор и детекторы импульсных напряжений подключен к выходам двух избирательных усилителей, один из которых настроен на основную частоту максимально нагруженного преобразователя и подключен к сумматору через детектор положительных импульсных напряжений, а другой настроен на основную частоту ненагруженного преобразователя и подключен к сумматору через детектор отрицательных импульсных напряжений, и аналого-цифровое запоминающее устройство максимальных значений напряжений, измерительный вход которого подключен к выходу интегратора, выход к индикатору, а вход опорного напряжения через автоматический переключатель подключен или к источнику опорного напряжения, при настройке в режиме сканирования, или к процентному задатчику относительного уровня сигнализации, включенной параллельно с опорным источником при работе, причем входы управления интегратором, аналого-цифровым запоминающим устройством и автоматическим переключателем подключены к выходам схемы управления.