Устройство для контроля качества изделий Советский патент 1983 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям изделий акустическими методами, основанными на регистрации ультразвуковых резонансных колебаний и сигналов акустической эмиссии, и может быть использовано для контроля качества изделий Известно устройство для контроля качества изделий, содержащее генератор, пьезоизлучатель и пьезоприемник, перестраиваемый по частоте узкополосный усилитель и блок обработки и регистрации параметров ультразвуковых резонансных колебаний 1. Недостатком известного устройства является низкая производительность контроля. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля качества изделий, содержащее последовательно соединенные генератор качающейся частоты, возбудитель и приемник механических колебаний, усилитель, детектор, формирователь строб-импульса и индикатор ультразвуковых резонансных колебаний (УРК), и преобразователь частота-напряжение, вход которого соединен с выходом генератора качающейся частоты (ГКЧ), а выход - с усилителем 2.

Недостатком известного устройства является низкая надежность контроля, так как оно не позволяет проводить совместную регистрацию параметров УРК, возбуждаемых в изделии, и сигналов акустической эмиссии (АЭ), возникающих при развитии в нем дефектов.

Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей и повышение надежности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля качества изделий снабжено последовательно соединенными формирователем опорного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя частота-напряжение, интегратором с переменными параметрами, аналоговым вычитателем и регистратором акустической эмиссии, второй вход которого соединен с выходом генератора качающейся частоты, а вторые входы интегратора и аналогового вычитателя соединены с выходом Детектора. На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для контроля качества изделий содержит последовательно соединенные генератор 1 качающейся частоты, возбудитель 2 и приемник 3 механических колебаний, усилитель 4, детектор 5, формирователь 6 строб-импульса и индикатор 7 ультразвуковых резонансных колебаний, преобразователь 8 частота-напряжение, вход которого соединен с выходом генератора 1 качающейся частоты, а вход - с усилителем 4, последовательно соединенные формирователь 9 опорного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя 8 частота- напряжение, интегратор 10 с переменными

параметрами, аналоговый вычитатель 11 и регистратор 12 акустической эмиссии, второй вход которого соединен с генератором 1 качающейся частоты, а вторые входы интегратора 10 с переменными параметрами и аналогового вычитателя 11 соединены с выходом детектора 5.

Устройство работает следующим образом. Возбудитель 2, на который подается сигQ нал с ГКЧ 1, возбуждает в изделии 13 механические колебания. Последние преобразуются приемником 3 механических колебаний в электрический сигнал, который поступает на вход узкополосного перестраиваемого по частоте усилителя 4. Управляющее

5 напряжение подается на усилитель 4 с выхода преобразователя 8 частота-напряжение, на вход которого сигнал подается с ГКЧ 1. Середина полосы пропускания усилителя 4 совпадает с текущим значением частоты ГКЧ 1 и изменяется синхронно с.ней.

0 Усиленный сигнал детектируется- детектором 5. При совпадении частоты сигнала ГКЧ 1 с резонансной частотой изделия 13 амплитуда колебаний последнего резко возрастает и на выходе детектора 5 появляется

5 надряжение, близкое по форме резонансным пикам изделия 13. С выхода детектора 5 сигнал подается на формирователь 6 стробимпульса и регистрируется индикатором 7

УРК.

В качестве элемента, задающего внешнее 0 воздействие на изделие 13, в устройстве применен нагревательный элемент 14.

Для выделения сигналов АЭ напряжение с выхода детектора подается на входы аналогового вычитателя 11 и интегратора 10.

5 Постоянная времени интегратора 10 т выбирается из условия , где т:,) - постоянная времени, характеризующая нарастание амплитуды резонансных колебаний контролируемого изделия 13, причем для эффективного возбуждения резонансных колебаний в контролируемом изделии 13 должно выполняться условие

TV, faQ-/V,

где fo - резонансная частота контролируемого изделия;

Q - внутреннее трение материала контролируемого изделия; Ч скорость изменения частоты сигнала

ГКЧ 1.

Поскольку Тд 2/f(jQ, указанное условие 0 накладывает ограничение на скорость изменения частоты сигнала ГКЧ 1: Vf.- Для сохранения равенства t t во всем диапазоне регистрируемых резонансных частот контролируемого изделия необходимо подстраивать Ти по текущему значеню частоты сигнала ГКЧ 1. Такая подстройка осуществляется с помощью формирователя 9 опорного напряжения, управляемого сигналом с выхода преобразователя 8 частота-

напряжение. Напряжение с выхода формирователя 9 воздействует на параметрически изменяемый элемент в RC-цепи интегратора 10 таким образом, чтобы 1Си (для обеспечения равенства ) изменялось обратно пропорционально частоте сигнала ГКЧ 1. Таким образом, при прохождении через резонанс контролируемого изделия 13 постоянная времени Тс, характеризующая нарастание амплитуды колебаний сигнала на выходе детектора 5, равна т,, которая, в свою очередь, совпадает с «. Следовательно, на выходе аналогового вычитателя 11 в случае отсутствия АЭ сигнал отсутствует. При появлении сигнала АЭ время нарастания которого меньше постоянной времени интегратора 10 (), на выходе аналогового вычитателя 11 появляется сигнал, равный разности напряжений на его входах. Таким образом, аналоговый вычитатель 11 пропускает сигналы АЭ, которые поступают на регистратор 12 сигналов АЭ.

Введение в устройство дополнительных блоков, служащих для выделения сигналов АЭ, позволяет расширить функциональные

возможности устройства и обеспечивает возможность совместной регистрации параметров сигналов АЭ и УРК контролируемого изделия. За счет этого ускоряется процесс контроля, а также облегчается интерпретация его результатов, что повышает обосноваиность применяемых решений, увеличивая надежность контроля.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ, содержащее последовательно соединенные генератор качающейся частоты, возбудитель и приемник механических колебаний, усилитель, детектор. формирователь строб-импульса и индикатор ультразвуковых резонансных колебаний, и преобразователь частота-напряжение, вход которого соединен с выходом генератора качающейся частоты, а выход - с усилителем, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности контроля, оно снабжено последовательно соединенными формирователем опорного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя частота-напряжение, интегратором с переменными параметрами, аналоговым вычитателем и регистратором акустической эмиссии, второй вход которого соединен с выходом генератора качающейся частоты, а вторые входы интегратора и аналогового вычитателя соединены с выходом детектора. ;о со со