АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МНОГОКАНАЛЬНОГО ДЕФЕКТОСКОПА Российский патент 2003 года по МПК G01N29/04 

Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий ультразвуковым методом. Главным образом оно может быть использовано для автоматизированного контроля толстолистового проката в металлургии, машиностроении и других отраслях.

Известны акустические системы к многоканальному иммерсионному дефектоскопу для контроля толстолистового проката теневым и эхо-сквозным методами [1] , имеющие вид неподвижного герметичного замкнутого короба, на одной стороне которого размещены пьезоэлектрические преобразователи. Достоинством такой акустической системы является простота конструкции, недостатком - необходимость использования большого числа преобразователей.

Наиболее близким по техническим сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является акустическая система многоканального ультразвукового дефектоскопа [2] для автоматизированного контроля толстолистового проката и плит эхо-методом.

В состав известного устройства входит плата с расположенными на ней преобразователями, соединенная с устройством ее вертикального перемещения.

Достоинством такого дефектоскопа является возможность сканирования с помощью электромеханического привода по заданной траектории, возможность подъема акустической системы из воды и установка ее в воде на заданном расстоянии от поверхности контролируемого изделия с помощью электромеханического привода.

Недостатком известной акустической системы является невозможность отслеживания кривизны поверхности листа в процессе сканирования, что снижает надежность его контроля.

Технической задачей, решаемой изобретением, является разработка акустической системы многоканального иммерсионного дефектоскопа, позволяющей, как и известное устройство осуществлять сканирование изделия по определенной траектории, возможность установки ее в воде на заданном расстоянии от поверхности изделия и подъема ее из воды, а также повысить надежность и достоверность контроля, путем автоматической юстировки платы с пьезоэлектрическими преобразователями при сканировании криволинейного листа.

Поставленная задача решается за счет того, что предложенное устройство, как и известная акустическая система состоит из платы с расположенными на ней пьезоэлектрическими преобразователями, соединенная с устройством ее вертикального перемещения. Но в отличие от известного устройства плата жестко закреплена на внутренней рамке двойного карданного подвеса, представляющего собой две металлические рамки, свободно вложенные одна в другую и установленные с возможностью поворота каждой вокруг своих осей, перпендикулярных друг другу с помощью устройства наклона платы, причем ось вращения внутренней рамки жестко связана с внешней рамкой, ось вращения внешней рамки жестко связана с устройством вертикального перемещения.

Устройство наклона платы может быть выполнено, как это указано в п.2 формулы в виде двух зубчатых секторов, каждый из которых жестко прикреплен к своей рамке, причем каждый сектор зубчатой шестереночной передачей соединен с управляемым реверсивным электродвигателем.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство наклона платы с пьезопреобразователями в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а на фиг.2 - устройство перемещения в вертикальном направлении.

Акустическая система многоканального иммерсионного дефектоскопа содержит: плату 1 с пьезоэлектрическими преобразователями, устройство ее автоматической юстировки при сканировании криволинейного листа, представляющего собой двойной карданный подвес в виде двух рамок: внутренней 2 и внешней 3, свободно вложенных одна в другую и закрепленных на полуосях вращения 4 и 5 соответственно, зубчатых секторов 6 и 7 наклона рамок 2 и 3, шестеренок 8 и 9, зацепленных зубчатыми секторами 6 и 7, расположенных на валах управляемых реверсивных электродвигателей 10 и 11, устройство вертикального перемещения платы 1 с преобразователями, причем это устройство может состоять, например, из управляемого реверсивного электродвигателя 12, редуктора 13, ходового винта 14, вертикальных направляющих 15, ползуна 16, и стоек 17 крепления платы 1 с пьезоэлектрическими преобразователями.

Акустическая система многоканального иммерсионного дефектоскопа работает следующим образом.

Перед началом контроля подлежащий дефектоскопии лист погружается в иммерсионную ванну с водой. Плата акустической системы с размещенными на ней пьезоэлектрическими преобразователями устройства вертикального перемещения опускается в ванну так, чтобы расстояние L между пьезопреобразователями и поверхностью листа установилось требуемой величины. Контроль установки этого расстояния осуществляет блок управления акустической системы (на фиг. 1 и 2 не показан) путем измерения временного интервала t от момента посылки до приема эхо-сигнала, отраженного от передней грани изделия, согласно алгоритма

где С₀ - известная скорость звука в иммерсионной жидкости.

Блок управления подает питающее напряжение на управляемый реверсивный электродвигатель 12, который через редуктор 13 вращает ходовой винт 14, перемещающий в вертикальном направлении ползун 16 по направляющим 15. При этом плата 1 с пьезоэлектрическими преобразователями, прикрепленная стойками 17 к ползуну, перемещается в вертикальном направлении.

Плата 1 с размещенными на ней пьезоэлектрическими преобразователями жестко закреплена на внутренней рамке 2 двойного карданного подвеса, выполненного в виде двух металлических рамок 2 и 3, свободно вложенных одна в другую, причем внешняя рамка 3 может вращаться в одной плоскости на полуосях 5, жестко прикрепленных к стойкам 17 устройства вертикального перемещения, а внутренняя рамка 2 с закрепленной на ней платой 1 может вращаться на полуосях 4, жестко закрепленных на внешней рамке 3 в перпендикулярной плоскости. Наклон платы 1 с преобразователями в двух взаимно перпендикулярных плоскостях необходим для автоматического выравнивания чувствительности контроля и увеличения его надежности при сканировании криволинейных листов и осуществляется с помощью устройства наклона платы.

Устройство наклона платы, в соответствии с п.ф. 2 работает следующим образом. В процессе контроля криволинейного листа расстояние между отдельными преобразователями и его поверхностью оказывается неодинаковым. Блок управления акустической системой определяет разность Δt_ij = t_i-t_j времен прихода эхо-сигналов, отраженных от передней грани изделия для наиболее удаленных друг от друга преобразователей, расположенных на плате 1 вдоль и поперек листа. Блок управления вырабатывает управляющие сигналы, пропорциональные по величине и знаку измеренным временным интервалам Δt_ij, и подает их на реверсивные электродвигатели 10 и 11, которые с помощью вращающихся шестеренок 8 и 9 и сцепленных с ними зубчатых секторов 6 и 7, жестко прикрепленных к рамкам 2 и 3, наклоняют плату 1 с акустическими преобразователями в двух взаимно перпендикулярных плоскостях таким образом, чтобы разность времен прихода Δt_ij эхо-сигналов, отраженных от передней грани листа на пьезопреобразователи i и j, была бы равной нулю.

Как видно из описания работы, предлагаемая акустическая система многоканального иммерсионного дефектоскопа осуществляет автоматическую юстировку платы с преобразователями относительно криволинейного листа в процессе контроля и тем самым увеличивает надежность работы многоканального дефектоскопа в целом.

Литература
1. Веревкин В.М. Ультразвуковые установки ДУЭТ для контроля толстолистового проката. Дефектоскопия, 1982, 1.

2. Паврос С.К. Ультразвуковые методы и аппаратура для контроля толстолистового проката. Техническая акустика, 1992, т.1, вып.2, с.46-58.

Изобретение относится к системам автоматического контроля материалов и изделий с помощью ультразвука. Техническим результатом изобретения является возможность перемещения акустической системы в вертикальном направлении и установки ее на заданном расстоянии от поверхности изделия, а также обеспечение автоматического наклона в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Акустическая система многоканального иммерсионного дефектоскопа состоит из платы с расположенными на ней пьезоэлектрическими преобразователями, устройством ее вертикального перемещения, крепления платы и устройства наклона платы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, выполненного в виде двойного карданного подвеса из двух металлических рамок, свободно вставленных друг в друга, причем внешняя рамка может вращаться относительно оси, жестко прикрепленной к стойкам в одной плоскости, а внутренняя рамка с закрепленной на ней платой с преобразователями может вращаться относительно своей оси, жестко прикрепленной к внешней рамке в перпендикулярной плоскости, причем наклон платы в разных плоскостях осуществляется с помощью двух зубчатых секторов, жестко прикрепленных к каждой рамке, двух сцепленных с секторами шестеренок, закрепленных на валах управляемых реверсивных электродвигателей. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Акустическая система многоканального иммерсионного дефектоскопа, состоящая из платы с расположенными на ней пьезоэлектрическими преобразователями, соединенная с устройством вертикального перемещения, отличающаяся тем, что плата жестко закреплена на внутренней раме двойного карданного подвеса, представляющего собой две металлические рамки, свободно вложенные одна в другую и установленные с возможностью поворота каждой вокруг своих осей, перпендикулярных друг другу, с помощью устройства наклона платы, причем ось вращения внутренней рамки жестко связана со второй рамкой, ось вращения второй рамки жестко связана с устройством вертикального перемещения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство наклона платы во взаимно перпендикулярных плоскостях выполнено в виде двух зубчатых секторов, каждый из которых жестко прикреплен к своей рамке, причем каждый сектор зубчатой шестереночной передачей соединен с управляемым реверсивным электродвигателем.