ЦИФРОВОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП "АВГУР" Российский патент 1999 года по МПК G01N29/10 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии, проведения исследовательских, методических и учебных работ.

Известен ультразвуковой дефектоскоп [1] , содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний, пьезоэлектрический преобразователь, усилитель и автоматический сигнализатор дефектов, индикатор, блоки управления усилителем, ВРЧ, блок формирователя строба автоматического сигнализатора дефекта и т.д. Использование дефектоскопа позволяет производить предварительную настройку на любое число программ контроля, то есть повысить производительность контроля, и не требует перенастройки дефектоскопа при изменении объекта контроля или этапа контроля объекта.

Недостатками этого дефектоскопа являются невозможность исследования спектра принимаемых эхо-сигналов в реальном масштабе времени, недостаточная помехоустойчивость, невозможность контроля изделий большой толщины и материалов с повышенным коэффициентом затухания.

Известен цифровой ультразвуковой дефектоскоп [2], содержащий блок управления, формирователь зондирующих импульсов, коммутатор, аттенюатор и предварительный усилитель, соединенный с коммутатором ультразвуковой преобразователь, блок АЦП, блок буферной памяти, блок накопления и блок отражения, блок временного усреднения, блок цифровой фильтрации, блок спектрального анализа. Устройство также содержит программируемое запоминающее устройство (ПЗУ), в которое заранее введены необходимые значения параметров.

Недостатками его являются невозможность получения изображения контролируемого сечения, отсутствие временной регулировки чувствительности, что не позволяет непосредственно измерять эквивалентные размеры дефекта.

Эти недостатки в известном техническом решении, содержащем блок управления, подключенные к одному из его выходов и соединенные последовательно секвенсор, формирователь зондирующих импульсов, коммутатор, второй вход которого подключен к одному из выходов блока управления, и усилитель, соединенный с коммутатором ультразвуковой преобразователь, подключенные каждый к соответствующему выходу блока управления и соединенные между собой последовательно блок АЦП, блок буферной памяти, блок накопления и блок отображения, выходы блоков накопления и блока буферной памяти связаны с соответствующими входами блока управления, блок временного усреднения, входы которого соединены соответственно со вторым выходом блока буферной памяти и одним из выходов блока общего управления, а выход - с третьим входом блока накопления, блок цифровой фильтрации, включенные между соответствующим выходом блока управления и третьим входом блока отображения, блок спектрального анализа, подключенный к выходу блока управления, выход которого подключен к четвертому входу блока отображения, программируемое запоминающее устройство (ПЗУ), выход которого подключен ко второму входу блока цифровой фильтрации, второй вход усилителя подключен к выходу блока управления, устраняются за счет того, что цифровой ультразвуковой дефектоскоп снабжен формирователем развертки B-типа (в яркостном виде), связанным управляющим входом с блоком управления, а выход - к четвертому входу блока накопления, блоком предварительной обработки, подсоединенным к отдельному выходу блока управления и включенным между усилителем и блоком АЦП, формирователем ВРЧ-характеристики и формирователем диаграмм амплитуда - расстояние - диаметр (АРД), подключенными к соответствующим выходам с пятым и шестым входами блока отображения, вторые входы - с соответствующими выходами ПЗУ, а усилитель выполнен со схемой управляемой временной регулировки усиления.

А также за счет того, что блок предварительной обработки выполнен в виде схемы фильтрации, схемы выделения огибающей и коммутатора, предназначенного для подключения этих схем к усилителю и блоку АЦП.

На фиг.1 представлена блок-схема дефектоскопа; на фиг.2 - блок-схема выполнения блока предварительной обработки.

Дефектоскоп содержит блок 1 управления, последовательно соединенные секвенсор 2, формирователь 3 зондирующих импульсов, коммутатор 4, ультразвуковой преобразователь 5, с выходом которого через коммутатор 4 связаны последовательно соединенные аттенюатор 6, усилитель 7, блок 8 предварительной обработки, блок 9 АЦП, блок 10 буферной памяти, блок 11 накопления и блок 12 отображения. Формирователь 13 развертки B-типа подсоединен к выходу блока 1 управления, а его выход подключен ко входу блока 11 накопления. К отдельным выходам блока 1 управления подсоединены блок 14 временного усреднения, имеющий вход от входа блока 10 буферной памяти и выход - ко входу блока 11 накопления, и блок 15 цифровой фильтрации, выход которого соединен со входом блока 12 отображения. Блок 16 спектрального анализа включен между блоком 1 управления и блоком 12 отображения.

Формирователь 17 ВРЧ-характеристики и формирователь 18 АРД-диаграммы включены также между блоками 1 и 12, а блок 19 ПЗУ соединен своими выходами с формирователями 17 и 18 и с блоком 15 цифровой фильтрации. Блок 8 предварительной обработки содержит схему 20 фильтрации, схему 21 выделения огибающей и связывающий их с дефектоскопом коммутатор 22.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы ультразвуковой преобразователь располагается на поверхности контролируемого материала или изделия. В процессе работы блок 1 управления организует периодически повторяющееся выполнение измерительных циклов. Режимы работы блоков 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 18 задаются также от блока 1 управления, цикл начинается с того, что блок 1 управления осуществляет запуск секвенсора 2, который вырабатывает двоичную парафазную последовательность импульсов, поступающих на выходной формирователь 3 импульсов. Сформированный электрический зондирующий сигнал через коммутатор 4 поступает на ультразвуковой преобразователь (УЗП) 5, который преобразует его в ультразвуковую волну, излучаемую в объект контроля. Принимаемые акустические эхо- сигналы преобразуются с помощью УЗП 5 в электрический сигнал, который поступает через коммутатор 4 и аттенюатор 6 на вход усилителя 7. Усилитель 7 осуществляет предварительное усиление сигнала, устанавливает с помощью блока 1 общий коэффициент усиления и закон изменения коэффициента усиления от времени (ВРУ). Блок 8 предварительной обработки может работать в зависимости от команд блока 1 управления в нескольких режимах: либо в случае использования широкополосных сигналов, передает сигнал с усилителя 7 в блок 9 АЦП, или этот сигнал передается через коммутатор 22 на схему 21 выделения огибающей и продетектированный таким образом сигнал через тот же коммутатор 22 подается на блок 9 АЦП, либо, для обычных сигналов, через коммутатор 22 - на схему 20 фильтрации, где осуществляется полосовая фильтрация, соответствующая диапазону частот используемого УЗП 5, а затем через коммутатор 22 - в блок 9 АЦП.

В блоке 9 АЦП поступившие сигналы преобразуются в последовательность двоичных многоразрядных отсчетов, которые передаются для накопления в блок 10 буферной памяти. После того, как буферная память целиком заполняется отсчетами входного сигнала, блок 1 управления завершает измерительный цикл, передавая содержимое буферной памяти на вход блока 14 временного усреднения, где сигналы усредняются и передаются в блок 11 накопления. Одновременно по сигналу с блока 1 управления формирователь 13 развертки B-типа подает периодические сигналы на четвертый вход блока 11 накопления, где формируется массив данных, соответствующих развертке B-типа, который отображается в блоке 12 отображения.

В блоке 16 спектрального анализа через блок 1 управления поступает сигнал с блока 10 буферной памяти, где рассчитывается в реальном масштабе времени спектр эхо-сигнала и затем передается в блок 12 отображения.

При необходимости из блока буферной памяти через блок 1 управления сигнал поступает в блок 15 цифровой фильтрации. Вместе с эхо-сигналом из блока 1 подается команда на выборку определенного вида информации, заложенной в ПЗУ 19 (а именно, импульсная характеристика используемого УЗП 5 в данный момент).

Из блока 11 накопления через блок 1 сигналы передаются либо на формирователь 17 ВРЧ-характеристики, куда по команде с блока 1 из ПЗУ 19 поступает информация, касающаяся параметров среды. Формирователь 17 формирует ВРЧ-характеристику. Дополнительно из блока 10 буферной памяти берется текущий эхо-сигнал, умножается на сформированную ВРЧ-характеристику и поступает в блок 12 отображения. Либо, сигналы из блока 11 накопления через блок 1 поступают на формирователь 18 АРД-диаграммы. В этом блоке с учетом необходимых данных, запрошенных из ПЗУ 19, формируется АРД-диаграмма, которая подается в блок 12 отображения, где накладывается на изображения эхо-сигналов.

Таким образом, использование данного цифрового ультразвукового дефектоскопа, помимо всего прочего, позволяет получить изображение контролируемого сечения, обеспечить временную регулировку чувствительности, то есть получить непосредственно измеренные эквивалентные размеры дефекта.

Использование: изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии. Сущность изобретения: для получения изображения контролируемого сечения и непосредственного измерения размеров дефекта в устройство введены формирователь 13 развертки В-типа, формирователь 17 ВРЧ-характеристики и формирователь АРД-диаграммы, управляемые через блок I управления, связанные входами с ПЗУ 19, а выходами - с блоком 12 отображения. Между усилителем 7 и блоком 9 АЦП включен блок 8 предварительной обработки, выполненный в виде схемы фильтрации, схемы выделения огибающей и коммутатора обеспечивающего различное прохождение сигнала с усилителя 7 к блоку 9 АЦП через эти схемы. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Цифровой ультразвуковой дефектоскоп, содержащий блок управления, подключенные к одному из его выходов и соединенные последовательно секвенсор, формирователь зондирующих импульсов, коммутатор, аттенюатор, второй вход которого подключен к одному из выходов блока управления, и усилитель, соединенный с коммутатором ультразвуковой преобразователь, подключенные каждый к соответствующему выходу блока управления и соединенные между собой последовательно аналого-цифровой преобразователь, блок буферной памяти, блок накопления и блок отображения, выходы которых связаны с соответствующими входами блока управления, блок временного усреднения, входы которого соединены соответственно со вторым выходом блока буферной памяти и одним из выходов блока управления, а выход - с третьим входом блока накопления, блок цифровой фильтрации, включенный между соответствующим выходом блока управления и третьим входом блока отображения, блок спектрального анализа, подключенный к выходу управления, выход которого подключен к четвертому входу блока отображения, программируемое запоминающее устройство, выход которого подключен ко второму входу блока цифровой фильтрации, второй вход усилителя подключен к выходу блока управления, отличающийся тем, что он снабжен формирователем развертки для отображения вертикального сечения контролируемого изделия в яркостном виде, связанным управляющим входом с блоком управления, а выходом - к четвертому входу блока накопления, блоком предварительной обработки, подсоединенным к отдельному выходу блока управления и включенным между усилителем и аналого-цифровым преобразователем, формирователем характеристики временной регулировки чувствительности и формирователем диаграммы амплитуда - расстояние - диаметр, подключенными первыми входами к соответствующим выходам блока управления, выходами - с пятым и шестым входами блока отображения, вторыми входами - с соответствующими выходами программируемого запоминающего устройства, а усилитель выполнен со схемой управляемой временной регулировки усиления. 2. Цифровой ультразвуковой дефектоскоп по п.1, отличающийся тем, что блок предварительной обработки выполнен в виде схемы фильтрации, схемы выделения огибающей и коммутатора, предназначенного для поочередного подключения этих схем к усилителю и аналого-цифровому преобразователю.