СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ И УСТРОЙСТВО ЕГО РЕАЛИЗУЮЩЕЕ Российский патент 1999 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии эхо-импульсным методом с применением призматических УЗ преобразователей, в частности к способам и устройствам определения местоположения дефектов в контролируемом сечении сварного шва или в заданном сечении стенки контролируемого объекта по изображению на экране дефектоскопа УЗ эхо-сигналов в этом сечении.

Заявляемые способ и устройство, его реализующее, могут быть применены в различных отраслях промышленности при ручном контроле изделий с плоскопараллельными и концентрическими поверхностями, в частности сварных швов листов, плит, труб, стенок корпусов сосудов и аппаратов, когда не могут быть использованы механизированные или автоматические средства УЗ контроля.

Известны способы и устройства УЗ дефектоскопии, сочетающие в себе развертки типа A и B (см. Д.С. Шрайбер. Ультразвуковая дефектоскопия. М.: Металлургия, 1965 г. , стр. 211 и Авт.свидетельство N 178561), позволяющие получать более полную информацию о дефектах, чем каждый из указанных типов развертки, реализуемый в отдельности.

Ближайшим опубликованным аналогом- прототипом предлагаемого изобретения по технической сущности и достигаемому результату можно принять способ УЗ дефектоскопии и устройство, его реализующее, описанные в авторском свидетельстве N 300823.

Изложенный в предлагаемом прототипе способ УЗ дефектоскопии сочетает в себе развертку типа B, отображающую сечение контролируемого изделия синхронно с перемещением УЗ преобразователя по поверхности этого изделия, и развертку типа A для амплитудной индикации эхо-игналов от донной поверхности изделия.

Недостатком данного способа индикации эхо-сигналов является сложность для оператора в определении точного местоположения дефектов, особенно при контроле сварных швов призматическими УЗ преобразователями.

Целью предлагаемого изобретения является исключение субъективизма и повышение точности, наглядности и достоверности в определении местоположения дефектов в контролируемом сечении изделия, в итоге, повышение технологичности определения местоположения дефектов в изделии при УЗ контроле.

Эта цель достигается благодаря тому, что при периодическом наклонном излучении в контролируемое изделие зондирующих УЗ импульсов, приеме эхо-сигналов и регистрации их на экране индикатора с разверткой типа А, наносят на экран изображение зоны контролируемого сечения изделия и в кратный период излучения зондирующих импульсов формируют на экране траекторию распространения зондирующих импульсов в контролируемом сечении в масштабе с разверткой типа А и изображенным на экране сечением изделия и дополнительно в период изображения на экране траектории распространения зондирующих импульсов в сечении изделия селектируют эхо-сигналы от дефектов, формируют из них импульсы подсветки заданной амплитуды и подают на индикатор для яркостной индикации дефектов на траектории распространения зондирующих УЗ импульсов.

В результате на экране индикатора наглядно и независимо от оператора автоматически и точно видно, где находится дефект в сечении изделия и на каком участке траектории УЗ луча он обнаруживается. При этом оператору не нужно проводить дополнительные операции по определению положения дефекта в сечении изделия.

Известна (см. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. /Под ред. В. В. Клюева, М.: Машиностроение, т. 2. 1976, с. 202, рис. 47в) яркостная индикация дефектов (развертка типа В) на экране электронно-лучевого индикатора. Однако в сочетании с изображением траектории распространения УЗ импульсов в контролируемом сечении этот признак является новым, в литературе не описан, что позволяет предположить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлены временные диаграммы напряжений, подаваемых на индикатор дефектоскопа - электронно-лучевую трубку, а на фиг. 2 показана наблюдаемая оператором картина на экране индикатора дефектоскопа. Принцип действия способа следующий.

На экран индикатора наносят изображение контролируемого сечения изделия. В каждый период Т_п излучения и приема УЗ сигналов (фиг. 1a) напряжение горизонтальной развертки типа A (фиг. 1e) задерживают на время t, соответствующее времени прохождения УЗ зондирующего импульса от преобразователя до левой грани изображенного сечения изделия С_изд (фиг. 2). В кратные периоды повторения Т_п на индикатор подает напряжение U_тр (фиг. 1г), формирующее на его экране траекторию распространения зондирующих импульсов в контролируемом сечении изделия. Принятые эхо-сигналы селектируют таким образом, чтобы в один период Т_п (например, нечетный на фиг. 1) эхо-сигналы U_эхо (фиг. 1б) подавались на индикатор для изображения по способу развертки типа А, а в другой период Т_п (четный на фиг. 1), в который на экране индикатора изображают траекторию распространения зондирующих импульсов в контролируемом сечении, из эхо-сигналов U'_эхо (фиг. 1в) формируют импульсы подсветки U_п (фиг. 1г), управляющие яркостью луча индикатора для яркостной индикации дефектов в сечении изделия на траектории распространения зондирующих импульсов. В результате на экране индикатора наблюдаем картину, представленную на фиг. 2, где видим изображение зоны (участка) контролируемого сечения изделия C_изд, участок развертки типа А в пределах этой зоны с амплитудной индикацией дефектов U_Д1 и U_Д2, траекторию распространения зондирующих импульсов в пределах этой же зоны и яркостную индикацию на траектории распространения УЗ импульсов фактического местоположения имеющихся в данной зоне сечения изделия дефектов Д1 и Д2. Оператору нет необходимости самому определять местоположение дефектов в изделии. В результате исключается субъективизм, повышается точность, оперативность и наглядность определения места нахождения дефекта в контролируемом сечении изделия, т.е. улучшается технологичность контроля.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства, представленного на фиг. 3.

Устройство, описанное в качестве прототипа (Авт. свид. N 300823), содержит синхронизатор, подключенный к одному его выходу генератор зондирующих импульсов, приемно-усилительный блок эхо-сигналов, причем выход генератора и вход приемно-усилительного блока соединены с УЗ преобразователем, блок горизонтальной развертки, два блока селекции эхо-сигналов, которые оба своими первыми входами подключены к выходу приемно-усилительного блока, блок формирования импульсов подсветки и электронно-лучевой индикатор.

Отличительными признаками заявляемого устройства от прототипа является то, что на экран индикатора наносится изображение участка контролируемого сечения изделия, синхронизатор соединен с коммутатором и последовательно с блоком напряжения, имитирующего траекторию распространения УЗ зондирующих импульсов в контролируемом сечении изделия, к другому выходу синхронизатора подключен блок переменной задержки запуска блока горизонтальной развертки, управляемый датчиком перемещения УЗ преобразователя по поверхности контролируемого изделия, а блоки селекции эхо-сигналов своими вторыми (управляющими) входами подключены к соответствующим выходам коммутатора, вырабатывающим строб-импульсы селекции, сдвинутые друг относительно друга на один (или кратный нечетный) период тактовых импульсов синхронизатора, причем блок селекции, подключенный своим выходом к блоку формирования импульсов подсветки, вторым (управляющим) своим входом подключен к тому же выходу коммутатора, к которому подключен блок формирования напряжения, создающего на экране индикатора траекторию распространения зондирующих импульсов в контролируемом сечении изделия.

По мнению авторов в изложенном выше сочетании функциональных связей указанные выше признаки являются новыми, в литературе не описаны, что позволяет предположить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 3 представлена блок-схема дефектоскопа с функциональными связями между блоками.

Дефектоскоп содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор зондирующих импульсов 2, приемно-усилительный блок 3, блок 4 селекции эхо-сигналов и индикатор 5 с нанесенным на экран изображением контролируемого сечения изделия, коммутатор 6, одним выходом подключенный к блоку селекции эхо-сигналов 4, а вторым выходом подключенный к блоку пилообразного напряжения 7, имитирующему траекторию распространения зондирующих импульсов в контролируемом сечении изделия, и к блоку селекции эхо-сигналов 8, который последовательно через блок формирования импульсов подсветки 9 соединен со вторым входом индикатора 5, к третьему входу которого подключен выход блока пилообразного напряжения 7. Синхронизатор 1 подключен также к последовательно соединенным блоку переменной задержки 10 и блоку напряжения горизонтальной развертки 11, своим выходом подключенному к четвертому входу индикатора 5. Ко второму входу блока переменной задержки 10 подключен датчик перемещения 12 ультразвукового преобразователя 13, который подключен к выходу генератора зондирующих импульсов 2 и входу приемно-усилительного блока 3.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает равномерную (с периодом Т_п) последовательность тактовых импульсов, которые координируют цикличную работу всех блоков дефектоскопа. Каждым импульсом синхронизатора 1 запускается генератор зондирующих импульсов 2, вырабатывающий электрические импульсы, которые преобразователем 13 преобразуются в ультразвуковые и вводятся в контролируемое изделие. Отраженные от дефектов эхо-сигналы преобразуются преобразователем 13 в электрические и после усиления и детектирования в приемно-усилительном блоке 3 (фиг. 1a) поступают на входы блоков селекции 4 и 8.

Одновременно с запуском генератора зондирующих импульсов 2, синхронизатор 1 запускает коммутатор 6 (например, триггер), который вырабатывает череспериодные прямоугольные строб-импульсы селекции, которые на выходах коммутатора 6 сдвинуты по времени относительно друг друга на один период Т_п. Эти строб-импульсы подают соответственно на блоки селекции 4 и 8, представляющие собой схемы совпадения. С выхода блока селекции 4 выделенные эхо-сигналы (U_эхо фиг. 1б) поступают на индикатор 5 (на вертикально-отклоняющую систему злектронно-лучевой трубки) для создания амплитудно-временной индикации эхо-сигналов на развертке типа А. С выхода блока селекции 8 выделенные эхо-сигналы (U'_эхо фиг. 1в), сдвинутые по времени относительно U_эхо на один период поступают на блок формирования импульсов подсветки 9, с выхода которого прямоугольные импульсы постоянной амплитуды (U_под фиг. 1г) подаются на индикатор 5 (на электрод, управляющий яркостью его луча) для яркостной индикации на экране сигналов дефектов. Строб-импульс коммутатора 6, управляющий блоком селекции 8, запускает также блок пилообразного напряжения 7, который вырабатывает напряжение (U_тр фиг. 1д), формирующее на экране индикатора 5 изображение траектории распространения зондирующих УЗ импульсов в контролируемом сечении изделия. Это напряжение подается на индикатор 5 (на его вертикально-отклоняющую систему), от каждого тактового импульса синхронизатора 1 с задержкой (t фиг. 1e), задаваемой блоком переменной задержки 10, запускается блок горизонтальной развертки 11, который вырабатывает линейно-нарастающее напряжение горизонтальной развертки (U_гр фиг. 1е) индикатора 5. Величиной задержки t запуска блока горизонтальной развертки 11 управляет датчик перемещения 12, связанный с преобразователем 13, вырабатывая напряжение, пропорциональное расстоянию от преобразователя 13 до изображенной на экране индикатора 5 зоны контролируемого сечения изделия (t фиг. 2).

В результате на экране индикатора 5 оператор видит (фиг. 2) в одном масштабе заранее выбранный для контроля участок сечения изделия, траекторию прохождения в этом сечении УЗ зондирующих импульсов, амплитуды и положение во времени эхо-сигналов от дефектов на развертке типа А и яркостную индикацию точного местоположения дефектов в контролируемом сечении на траектории распространения зондирующих импульсов. Оператору облегчается задача определения положения дефекта, соответственно, оценки результатов контроля и, в итоге, повышается производительность, точность, достоверность и технологичность контроля.

Изобретение относится к способам и устройствам УЗ дефектоскопии эхо-импульсным методом при ручном контроле. Повышение технологичности определения местоположения дефектов в изделии при УЗ контроле достигается за счет того, что в изделие наклонно излучают УЗ импульсы, принимают эхо-сигналы и регистрируют их на индикаторе с разверткой типа А, на экран которого нанесено изображение сечения изделия, и в масштабе с ним и разверткой типа А на индикатор в кратные периоды излучения подают напряжение, изображающее траекторию распространения в сечении зондирующих импульсов. Развертку индикатора задерживают на время, пропорциональное расстоянию от УЗ-преобразователя до изображенной на экране зоны сечения изделия. В периоды изображения на экране траектории распространения зондирующих импульсов селектируют эхо-сигналы, формируют из них импульсы подсветки и подают на индикатор. Устройство, реализующее способ, содержит синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемно-усилительный блок, индикатор с нанесенным на экран изображением сечения изделия, коммутатор, блок напряжения, формирующего траекторию распространения УЗ зондирующих импульсов в сечении изделия, блок импульсов подсветки луча индикатора, блок переменной задержки запуска блока горизонтальной развертки, датчик перемещения УЗ преобразователя, два блока селекции эхо-сигналов. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

1. Способ ультразвуковой дефектоскопии, заключающийся в том, что в контролируемое изделие излучают ультразвуковые импульсы, принимают эхо-сигналы и регистрируют их на электронно-лучевом индикаторе с разверткой типа А, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности контроля, на экран индикатора наносят изображение контролируемого сечения изделия и в масштабе с этим сечением и разверткой типа А на индикатор в кратные периоды излучения зондирующих импульсов подают напряжение, формирующее изображение траектории распространения в контролируемом сечении зондирующих ультразвуковых импульсов, а развертку луча индикатора задерживают на время, пропорциональное расстоянию между преобразователем и изображенной на экране зоной контроля сечения изделия, и в периоды изображения на экране траектории распространения в контролируемом сечении зондирующих импульсов селектируют эхо-сигналы от дефектов, формируют из них импульсы подсветки, управляющие яркостью луча индикатора, подают их на индикатор для яркостной индикации дефектов в сечении изделия на траектории распространения зондирующих импульсов. 2. Устройство, реализующее способ ультразвуковой дефектоскопии, по п.1, содержащее синхронизатор, подключенный к одному его выходу генератор зондирующих импульсов, приемно-усилительный блок, подсоединенный к выходу генератора и входу приемно-усилительного блока ультразвуковой преобразователь, два блока селекции эхо-сигналов, которые оба первыми своими входами подключены к выходу приемно-усилительного блока, блок горизонтальной развертки, блок формирования импульсов подсветки и электронно-лучевой индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения технологичности контроля, синхронизатор последовательно соединен с коммутатором, блоком напряжения, имитирующего траекторию распространения ультразвуковых зондирующих импульсов в контролируемом сечении изделия и индикатором с нанесенным на экран изображением участка контролируемого сечения изделия, к другому выходу синхронизатора последовательно подключены блок переменной задержки запуска блока горизонтальной развертки, управляемый датчиком перемещения ультразвукового преобразователя, а блоки селекции эхо-сигналов вторыми (управляющими) входами подключены к соответствующим выходам коммутатора, вырабатывающего строб-импульсы селекции, сдвинутые друг относительно друга на один период тактовых импульсов синхронизатора, причем блок селекции, подключенный своим выходом к блоку формирования импульсов подсветки и индикатора, вторым (управляющим) своим входом подключен к тому же выходу коммутатора, к которому подключен блок формирования напряжения, создающего на экране индикатора траекторию распространения зондирующих импульсов в контролируемом сечении изделия.