Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1983 года по МПК G01N9/04 

СП

О5 Изобретение относится, к неразрушающим испытаниям ультразвуковым методом и може быть использовано для контроля качества ма териалов и изделий. Известен ультразвуковой дефектоскоп, foдержащий последовательно соединенные reHepaf тор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, блок дискретного управления коэффициентом передачи усилител усилитель, пороговый каскад и блок отсчета временных интервалов 1. Недостатком этого дефектоскопа является низкая производительность контроля, так как использование его в автоматизированных систе мах невозможно из-за ручного управления коМ мутатора, входящего в состав блока дискретнего управления коэффициентом передачи усилителя. Наиболее близким к изобретению по технической. сущности и достигаемому результату является ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излу чающий преобразователь, приемный преобразователь, первый управляемый аттенюатор, первы усилитель, пиковый детектор, и аналого-цифро вой преобразователь (АЦП), последовательно соединенные второй усилитель и пороговый каскад, линию задержки, реверсивный счетчик, две схемь И и цифровой индикатор 2. Недостатком известного дефектоскопа является сложность конструкции и низкая точность, вызванная тем, что сравнение опорного н:1пряжения с напряжением, полученным на выходе усилителя, происходит как при больших, так и малых уровнях напряжений. Цель изобретения - повьщ1ение точности конт роля и упрощение конструкдаи дефектоскопа. Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой дефектоскоп снабжен двумя компараторами, входы которых подключены к выходу пикового детектора, а выходы - к первому входу каждой схемы И, двумя инвер торами, выходы которых соединены со вторЫ ми входами схем И, третьи входы последних подключены к выходу синхронизатора, а выходы - ко входам реверсивного счетчика, вторым управляемым аттенюатором, выход которого подключен ко входу второго усилителя, дешифратором, входы которого соединен с выходами реверсивного счетчика, первый и п выходы - со входами инэерторов, а остальные выходы - со входами управляемых аттенюаторов и цифрового индикатора, выходы реверсивного счетчика подключены ко входам АЦП, выход первого усилителя соединен со вторым входом порогового каскада, а линия задержки включена между синхронизатором и пиковым детектором. 10 На фиг. 1 представлена блок-схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 - упрай;ляемый аттенюатор. Ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединеннее синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4, первый управляемый аттенюатор 5, первый усилитель 6, пиковый детектор 7 и аналого-цифровой преобразователь 8 (АЦП), последовательно соединенные второй усилитель 9 и пороговый каскад 10, линию 11 задержки, реверсивный счетчик 12, схемы 13 и 14 И, цифровой индикатор. 15, два компаратора 16 и 17, входы которых подключены к выходу пи.кового детектора 7, а выходы - к первому входу схем 13 и 14 И, два инвертора 18 и 19, выходь которых соединены со вторыми входами схемы 13 и 14 И, третьи входы зтих схем /подключены к выходу синхронизатора 1, а выходы - ко входам реверсивного счетчика .12, второй управляемый аттенюатор 20, выход которого подключен ко входу второго усилителя 9, дешифратор 21, входы которого сеединеиы с выходами реверсивного счетчика ,12, первый и п выходы - со входами инверторов 18 и 19, а остальные выходы со входами управляемых аттенюаторов 5,20 и цифрового индикатора 15. Выходы реверсивного счетчика 12 подключены ко входам АЦП 8, выход первого усилителя 6 соединен со входом порогового каскада 10, а линия И задержки включена между синхронизатором 1 и пиковым детектором 7. Управляемые аттенюаторы 5 и 20 выполнены в виде делителя 22 напряжения и блока 23 электронных коммутаторов. Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом. Синхронизатор 1 запускает генератор 2 зондирующих импульсов и через линию 11 задержки сбрасывает пиковый детектор 7. Длительность задержки линии 11- равна длительности синхроимпульса. Генератор 2 вырабатывает импульс высокочастотных колебаний, возбуждающий преобразователь 3. Ультразвуковые колебания, прошедцше через изделие 24, принимаются приемным преобразователем 4 и через управляемый аттенюатор 5 поступает на вход усилителя 6, с выхода которого принятый сигнал поступает на первый вход порогового каскада 10. На второй вход этого каскада поступает уровень сравнения, а результат сравнения поступает на выход дефектоскопа и может быть использован для дальнейшей обработки или индикации. Одновременно сигнал с выхода усилителя 6 поступает на вход пикового детектора 7, где происходит выделение и запоминание максимального значения амплитуды принятого ультразвукового сигнала на выходе усилителя 6. Полученное значение сравнивается компараторами 16 и 17 с опорными нагфяжениями Ug и UQ. Пороговые напряжения UQ определяют минимальное и мзксимальное значения амплитуд импульсов на выходе усилителя 6 соответственно. Сигнал на выходе компаратора 16 появляется только в том случае, если уровень сигнала на выходе пикового детектора 7 ниже опорного напряжения UQ. Сигнал на выходе компаратора 17 появляется только в том случае, если уровень сигнала на выходе пикового детектора выше опорного напряжения UQ Выходной сигнал компаратора 16 разрешает срабатывание схемы 13 И, а выходной сигнал компаратора 17 - срабатывание схемы l4 И. Величина сигнала на выходе усилителя 6 оп .ределяется коэффициентом усиления усилителя R и величиной ослабления R на управляемом аттенюаторе 7 и выражается li ВЫК ВХ R Рсвершвный счетчик 12 через дешифратор 2Г подключает, с помошью блока 23 злектрон ных коммутаторов i, выход-делителя 22 напря жений ко входу усилителя 6. Предположим, реверсивный счетчик 12 находился в таком состоянии, что выходной сигнал на выходе усилителя 6 оказался выше опорного уровня. В этом случае на выходе компаратора 17 появится сигнал, который поступит на один из входов схемы 14 И. На третий вход схемы 14 И также поступает сигнал с выхода инвертора 19. Следующий импульс синхронизатора 1 посту пит на второй выход схемы 14 И, вызывая тем самым прохождение импульса на суммиру ющий вход реверсивного счетчика 12. Увеличение содержимого счетчика. приводит к изменению через дешифратор 21 коэффициента ослабления аттенюатора 5 в большую сторону, подключая через коммутатор 23 (i+ 1) выход делителя 22; Таким образом, ультразвуковой сигнал, появившийся в приемном преобразователе 4, через некоторую временную задержку, рпреде- ляемую временем распространения ультразвуки в материале изделия 24, будет остаблен значительнее, чем предшествующий импульс. Если и при этом коэффициенте ослабления аттенюато ра 5 максимальное значение импульса окажется вьцие опорного Напряжения Ug, то снова возникнет сигнал на выходе компаратора 19, что разрешит прохождение следующего синхроимпульса на суммирующий вход реверсивного счетчика 12, увеличивая тем самым коэффициент ослабления аттенюатора 5. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока максималь-кое значение импульса на выходе усилителя 6 не окажется ниже опорного напряжения Ug. Если максимальное напряжение на выходе пикового детектора 7 ниже опорного напряжения- UQ, то возникает сигнал на выходе компаратора 16, 410 разрешает прохождение qjeдующего тактового импульса с синхронизатора 1 через схему 13 И на вычитающий вход счетчика 12. Это приводит к уменьшению содержимого счетчика итем самым - к уменьшению коэффициента ослабления аттенюатора. Если максимальное напряж :ние на выходе пикового детектора оказалось в да1апазоне напряжений ul и UQ, то сигналы иа выходах компараторов, 16 и 17 отсутствуют, что запрещает прохождение синхрримпульсов через схемы 13, 14 И на выходы счетчика 12, и аттенюатор 5 сохраняет предыдущее состояние. Таким образом, коэффихщент ослабления аттенюатора 5 будет изменяться 1ак, что независимо от величины амплитуды ультразвукового сигнала на выходе приемного преобразователя 4, выходное напряжение на выходе усилителя 6 будет находиться в пределах , Самый малый коэффициент ослабления i 1 и самьш большой i п являются конечными в цепях переключения аттенюатора 5. При появлении сигнала на первом выходе дешифратора .21, что соответствует минимальному коэффициенту ослабления аттенюатора 5, шгаал на выходе инвертора 18 исчезает, тем самым запрещая прохождение синхроимпульса на вычитающий вХод счетчика 12 Через схему 13 И. Это предотвращает дальнейшее переключение счетчика при наличии очень слабых сигналов на выходе приемного. преобразователя 4, когда Ujjx R UQ. При появлении сигнала на п-м выходе дешифратора 21, что соответствует максимальному коэффициенту ослабления. аттенюатора 5, на выходе инвертора 19 сигнал исчезает, тем самым запрещая прохождение синхроимпульса через схему 14 И на суммирующий вход счетчика 12. Это предотвращает дальнейшее переключение счетчика 12 при наличии очень сильных сигналов на выходе приемного преобразователя 4, т. е. в случае, когда Ug R/a 1 U(j На пороговый каскад 10 с усилителя 6 при любых сигналах на выходе приемного преобразователя 4 поступает сигнал, макснмал нее значение которого лежит в пределах и -1. J . Для приведения в соответствие уров- ня опорного сигнала UQ для порогового каскада 10 в соответствие с уровнем сигнала на выходе приемного преобразователя 4, пороговое напряжение подается через второй унравля;емый аттенюатор 20, аналогичный аттенюатору 5, и усилитель 9, идентичный усилителю 6. Переключение агга(юаторов 5 и 20 происходит синхронно, а сигналы на входах порото наго каскада 10 изменяются пропорционально.

Максимальное, значение амплитуды ультразвукового импульса оценивается АЦП 8.

Изобретение позволяет в широких пределах менять коэффициент передачи усилителя, не меняя частотных характеристик, при этом уровни сигналов, подаваемых на пороговый каскад 10, имеют. одинаковый коэффициент усиления, реализуемый синхронно аттенюаторами 5,. 20 и усилителями 6 и 9, и сравнение рроисхо ит на вь1соких уровнях напряжений.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП, содержащий последовательно соеданенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, первый управляемый аттенюатор, первый усилитель, пиковый детектор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), последовательно соединенные второй усилитель и пороговый каскад, линию задержки, реверсивный счетчик, две схемы И и цифровой индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля и упро щения его конструкции, он снабжен даумя . компараторами, входы которых подключены выходу пикового детектора, а выходы - к первому входу каждой схемы И, двумя инвер торами, выходы которых соединены оо BTO{Hii- ми входами схем И, третьи входы последних подключены к выхоДу синхронизатора, а выхода - к: входам реверсивного счетчика, вторым управляемым аттенюатором, выход которого подключен к входу второго усилителя, дещифратором, входы KOTqporo соединены с выходами реверсивного счетчика, первый и п- . выходы - с входами инверторов, а остальные выходы - с входами управляемых аттенюаторов и цифрового индикатора, выходы реверсивного счетчика подключены к входам АЦП, выход первого усилителя соеданен со вторым входом порогового каскада, а линия задержки включена между синхронизатором и пиковым детектором.

ие. 1

ff

г

i i

li

II

IL

Фг/г.г