СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ЛИСТОВОГО И СОРТОВОГО ПРОКАТА И ТРУБ Российский патент 2005 года по МПК G01N29/04 

Известен способ ультразвуковой дефектоскопии цилиндрических изделий [1], в котором, с целью повышения помехоустойчивости, на заданном временном интервале выделяют энергию акустических импульсов, прошедших изделие по периметру сечения и не отраженных дефектом, и сравнивают это значение со всей акустической энергией, принятой на этом интервале. Недостатком известного способа является слабое подавление импульсных помех.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ дефектоскопии листового проката [2], в котором, с целью исключения влияния импульсных помех на акустические сигналы, отраженные от дефекта, принимаемые ультразвуковые сигналы подвергают когерентной обработке.

Недостатком известного способа является отсутствие обнаружения импульсных помех и устранения их влияния на полезный сигнал, что приводит к снижению чувствительности прибора ультразвукового контроля. Современное технологическое оборудование выполняют с применением коммутационных схем и импульсных преобразователей, что приводит к появлению в сигналах прибора импульсных помех, созданных внешними источниками. Эти помехи не синхронизированы с сигналами прибора. Так как импульсные помехи, как правило, не повторяются дважды на одном и том же временном участке складываемых в накопителе сигналов, то после накопления амплитуда импульса помех уменьшается в N раз, где N - число накоплений. Неполное подавление импульсных помех приводит к снижению чувствительности прибора, так как для устранения их влияния регистрируют только импульсы с амплитудой, превышающей амплитуду импульсов помех после накопления.

Техническая задача, решаемая в предлагаемом изобретении, заключается в эффективном обнаружении импульсных помех и устранении их влияния на работу приборов ультразвукового контроля листового и сортового проката и труб.

Указанная цель достигается тем, что в способе ультразвуковой дефектоскопии листового и сортового проката и труб, включающем возбуждение акустических волн, прием и обработку отраженных сигналов, обнаружение импульсов помех осуществляют только в информативных интервалах времени с помощью регистрирующих ультразвуковых преобразователей, сигналы от регистрирующих преобразователей сравнивают с заданным пороговым значением К, о наличии импульсной помехи судят по превышению этих сигналов заданного порогового значения, акустическим сигналам, принятым в моменты регистрации помехи, присваивают статус «недостоверные», остальным данным присваивают статус «достоверные» и сохраняют, сигналы со статусом «недостоверные» исключают из дальнейшего анализа и заменяют на данные со статусом «достоверные», полученные на аналогичных интервалах времени, подсчитывают количество данных в единицу времени со статусом «недостоверные» и «достоверные» за интервал времени Т, а предельно допустимую скорость ультразвукового контроля определяют по выражению:

Vk=(1-Z)×Vo, где Z=Nнд/Nнд+Nд,

где Z - показатель недостоверности контроля, 0<Z<1;

Vo - предельно допустимая скорость контроля при полном отсутствии помехи;

Nнд - количество сигналов в единицу времени, имеющих статус «недостоверные»;

Nд - количество сигналов в единицу времени, имеющих статус «достоверные».

Кроме того, в качестве регистрирующего преобразователя используют любой преобразователь комплекта ультразвукового прибора, а статус «недостоверные» присваивается путем вычисления зависимости:

,

где S₁(t) - сигнал с рабочего преобразователя;

S₂(t) - сигнал с регистрирующего преобразователя,

t₁-t₂ - информативный интервал,

только тем сигналам, которые зарегистрированы в моменты действия помехи с амплитудой, превышающей установленный порог К.

Сущность способа заключается в том, что для регистрации помех в сигнале работающего ультразвукового преобразователя используют сигнал от одного или более регистрирующих преобразователей. Поскольку внешняя помеха, как правило, одновременно влияет на сигналы всех преобразователей прибора, отличия ее формы и положения в сигналах разных преобразователей будут незначительными. Сигналы регистрирующих преобразователей сравнивают с порогом импульсной помехи К. При превышении порога сигналам работающего преобразователя присваивают статус «недостоверные». Статус «недостоверные» может присваиваться как всем сигналам информационного интервала - строба, на котором произошло превышение порога, так и только сигналам в моменты превышения порога. Остальным сигналам этого преобразователя присваивается статус «достоверные». Сигналы со статусом «достоверные» сохраняют в памяти. Далее в сигнале работающего преобразователя для каждого статуса подсчитывают суммарную длительность интервалов времени, входящих в информационные интервалы (стробы). После этого сигналы работающего преобразователя со статусом «недостоверные» удаляют или заменяют на сигналы на аналогичном интервале времени, хранящиеся в памяти. Полученные суммарные длительности интервалов времени используют для подсчета общих суммарных длительностей интервалов сигналов работающего преобразователя за интервал времени Т.

Предельно допустимую скорость ультразвукового контроля определяют по следующей формуле:

Vk=(1-Z)×Vo, где Z=Nнд/Nнд+Nд, - показатель недостоверности контроля, Vo - предельно допустимое значение скорости контроля при полном отсутствии помехи, Nнд - количество сигналов в единицу времени, имеющих статус «недостоверные», Nд - количество сигналов в единицу времени, имеющих статус «достоверные». Регистрирующие преобразователи выбирают и устанавливают таким образом, чтобы амплитуда акустических сигналов в них была минимальной. В качестве регистрирующих используют дополнительные преобразователи и (или) работающие преобразователи.

Обычно многоканальные ультразвуковые приборы включают преобразователи в работу не одновременно, а циклически по очереди с использованием узлов коммутации. Цикл перебора преобразователей разбивается на такты, в каждом из которых в работе участвует только часть преобразователей (фиг.1). Такт, в котором преобразователь участвует в работе, является рабочим тактом этого преобразователя (фиг.1, поз.2). Такт, в котором преобразователь не участвует в работе, является холостым тактом рассматриваемого преобразователя. Преобразователь, имеющий холостые такты, может быть использован в этих тактах в качестве регистрирующего помехи (фиг.1, поз.1).

Сигнал преобразователя, находящегося в рабочем такте (фиг.2-1), содержит полезные импульсы поз.5, 6 и 7 и импульс помехи поз.3. Анализ параметров импульсов производят в информационных временных интервалах - стробах поз.2, 4 и 7.

Сигнал регистрирующего преобразователя содержит только импульс помехи (фиг.2-2, поз.8). Сигнал этого преобразователя сравнивают с заданным порогом К поз.9. Положение стробов в сигнале работающего и регистрирующего преобразователей одинаково. Статус «недостоверные» присваивается только тем сигналам, которые зарегистрированы в моменты действия помехи, с амплитудой, превышающей установленный порог К (фиг.2-3, поз.10, поз.11).

Сигналы со статусом «достоверные» записывают в память таким образом, что в памяти хранится обновляемая осциллограмма сигнала каждого работающего преобразователя, составленная из последних участков со статусом «достоверные». Поскольку импульс помехи, как правило, не повторяется дважды на одном и том же временном участке в сигналах работающего преобразователя в соседних рабочих тактах, то осциллограмма, хранящаяся в памяти, будет в основном состоять из сигналов двух последних рабочих тактов рассматриваемого преобразователя. Период перебора тактов и скорость контроля устанавливают таким образом, чтобы амплитуда и форма полезных импульсов за интервал времени между двумя соседними рабочими тактами изменялась незначительно. В начале работы прибора память заполняют значениями, соответствующими сигналу с импульсами нулевой амплитуды.

Сигналы работающего преобразователя на интервалах со статусом «недостоверные» заменяют сигналами на аналогичных интервалах, хранящимися в памяти. В результате импульсы помех вырезаются (фиг.2-4).

На фиг.3 показан график зависимости амплитуды максимальных импульсов в стробах в зависимости от времени с применением существующего и предлагаемого способов. Поз.1 - амплитуда максимального импульса в стробе (фиг.2-1, поз.2). Поз.2 - амплитуда максимального импульса в стробе (фиг.2-1, поз.4).

Источники информации

1. Патент РФ № 2029300 C1 G 01 N 29/04, бюл. № 5, от 20.02.95 г.

2. Патент РФ № 2123401 C1 В 21 38/00, В 21 51/00, бюл. № 35, от 20.12.98 г.

Изобретение относится к области ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использовано для эффективного обнаружения импульсных помех и устранения их влияния на работу приборов ультразвукового контроля листового и сортового проката и труб. Предложен способ ультразвуковой дефектоскопии листового и сортового проката и труб, включающий возбуждение акустических волн, прием и обработку отраженных сигналов. Обнаружение импульсов помех осуществляют только в информативных интервалах времени с помощью регистрирующих ультразвуковых преобразователей. Сигналы от регистрирующих преобразователей сравнивают с заданным пороговым значением К, о наличии импульсной помехи судят по превышению этих сигналов заданного порогового значения. Акустическим сигналам, принятым в моменты регистрации помехи, присваивают статус недостоверные, остальным данным присваивают статус достоверные и сохраняют. Сигналы со статусом недостоверные исключают из дальнейшего анализа и заменяют на данные со статусом достоверные, полученные на аналогичных интервалах времени. Подсчитывают количество данных в единицу времени со статусом недостоверные и достоверные за интервал времени Т. Предельно допустимую скорость ультразвукового контроля определяют по выражению. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ ультразвуковой дефектоскопии листового и сортового проката и труб, включающий возбуждение акустических волн, прием и обработку отраженных сигналов, отличающийся тем, что обнаружение импульсов помех осуществляют только в информативных интервалах времени с помощью регистрирующих ультразвуковых преобразователей, сигналы от регистрирующих преобразователей сравнивают с заданным пороговым значением К, о наличии импульсной помехи судят по превышению этих сигналов заданного порогового значения, акустическим сигналам, принятым в моменты регистрации помехи, присваивают статус недостоверные, остальным данным присваивают статус достоверные и сохраняют, сигналы со статусом недостоверные исключают из дальнейшего анализа и заменяют на данные со статусом достоверные, полученные на аналогичных интервалах времени, подсчитывают количество данных в единицу времени со статусом недостоверные и достоверные за интервал времени Т, а предельно допустимую скорость ультразвукового контроля определяют по выражению

Vk=(1-Z)·Vo, где Z=Nнд/Nнд+Nд,

где Z - показатель недостоверности контроля, 0<Z<1;

Vo - предельно допустимая скорость контроля при полном отсутствии помехи;

Nнд - количество сигналов в единицу времени, имеющих статус недостоверные;

Nд - количество сигналов в единицу времени, имеющих статус достоверные.

где S₁(t) - сигнал с рабочего преобразователя;

S₂(t) - сигнал с регистрирующего преобразователя;

t₁-t₂ - информативный интервал,

только тем сигналам, которые зарегистрированы в моменты действия помехи с амплитудой, превышающей установленный порог К.