УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА СПЕКАНИЯ ЧЕРЕПКА ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИЛИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ Советский патент 1956 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к ультразвуковым приборам для определения качества спекания черепка высоковольтных или высокочастотных изоляционных изделий из керамики, например фарфора, без их разрушения. Эти приборы содержат генератор высокочастотных электрических импульсов, пьезокварцевые вибраторы, питаемые от этого генератора, и электроннолучевой осциллограф со ждущей разверткой, управляемый импульсами, генерируемыми вибраторами под действием отраженных ультразвуковых импульсов в исследуемом и эталонном изделиях.

Согласно изобретению, с целью увеличения точности измерений для запуска ждущей развертки, применена ультразвуковая задерживающая линия.

Кроме того, в приборе, с целью устранения влияния нелинейности ждущей развертки, применен калибратор дальности.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предложенного ультразвукового прибора; на фиг. 2 а, б, в - картины на экране осциллографа, соответствующие изделиям разного качества.

В качестве генератора высокочастотных электрических импульсов (фиг. 1) использован генератор с контуром ударного возбуждения на тиратроне Л₁ (ТГ1 - 0,1-1,3). Тиратрон Л₁ заперт отрицательным смещением, снимаемым с потенциометра R₁.

Конденсатор C₁ заряжается от выпрямителя через сопротивление R₂. При некотором напряжении на конденсаторе C₁ тиратрон Л₁ зажигается, а конденсатор начинает разряжаться через колебательный контур, образованный катушкой L₁ и параллельно к ней подключенными пьезокварцевыми вибраторами Пр1 и Пр2 (или Пр3).

Возникающий при этом импульс электрических затухающих колебаний возбуждает два пьезокварцевых вибратора (Пр1 и Пр2 или Пр1 и Пр3), которые преобразуют этот импульс в упругие колебания ультразвуковой частоты.

При соприкосновении пьезокварцевого вибратора Пр2 (или Пр3) с поверхностью исследуемого (или эталонного) изделия импульс колебаний ультразвуковой частоты проникает внутрь изделия, распространяется в нем и отражается от противоположной стенки. При этом часть излученной энергии рассеивается на порах, а часть - возвращается на тот же передающий вибратор Пр2 (или Пр3), работающий в данном случае в качестве приемного щупа.

Принятый сигнал усиливается четырехламповым усилителем высокой частоты на лампах Л₂, Л₃, Л₄ и Л₅ (6Ж4), детектируется лампой Л₆ (6Х6С) и подается через аттенюатор на видеоусилитель, собранный на лампах Л₇ и Л₈ (6Ж4). После видеоусилителя сигнал подается на парафазный усилитель, собранный на лампах Л₉ и Л₁₀ (6П6С). Выход парафазного усилителя соединен с вертикально-отклоняющими пластинами осциллографического индикатора, представляющего собой осциллограф со ждущей разверткой типа А.

Запуск развертки производится электрическим импульсом через некоторое время после начала распространения ультразвуковых колебаний в исследуемом изделии. Это время может регулироваться изменением длины задерживающей линии.

Ультразвуковые колебания начинают распространяться в исследуемом изделии и в задерживающей линии практически одновременно, так как оба вибратора (Пр1 и Пр2) и катушка L₁ образуют один колебательный контур.

Прошедший через задерживающую линию ультразвуковой импульс после его превращения вибратором Пр4 в электрический импульс недостаточен для запуска ждущей развертки (Л₁₁ и Л₁₂). Поэтому преобразованный импульс предварительно усиливается усилителем высокой частоты (Л₁₃), детектируется (Л₁₄) и только после двухступенчатого видеоусилителя (Л₁₅ и Л₁₆) воздействует на ждущую развертку.

Пилообразное напряжение ждущей развертки, усиленное парафазным усилителем (Л₁₇ и Л₁₈), подается на горизонтально-отклоняющие пластины осциллографического индикатора. На экране осциллографа на некотором расстоянии от начала развертки появляется выброс (сигнал), отмечающий момент прихода отраженного сигнала в исследуемом изделии.

Частота повторения описываемого процесса определяется смещением на сетке тиратрона Л₁. Благодаря инертности глаза мы не замечаем моментов включения развертки и вся картина на экране трубки осциллографа Л₁₉ представляется неизменным изображением.

Время, затраченное импульсом на прохождение двойного расстояния между пьезоэлектрическим вибратором и задней стенкой изделия, складывается из времени, затраченного на прохождение ультразвукового импульса через задерживающую линию, и дополнительного времени, равного времени движения катодного пятна между началом развертки и началом импульса в трубке осциллографа. Дополнительное время определяется при помощи калибратора, основной частью которого является транзитронный генератор на лампе Л₂₀.

При подаче на сетку лампы Л₂₀ запускающего импульса из схемы генератора ждущей развертки в схеме транзитронного генератора возникают синусоидальные колебания высокой частоты, которые и используются для калибрационных меток.

Частота калибрационных меток зависит от того, какой из контуров включен в экранирующую сетку лампы. Колебания транзитронного генератора, усиленные лампой Л₂₁ (6Ж4), подаются на катод трубки осциллографа Л₁₉, в результате чего на линии развертки получаются затемненные и яркие узлы. Зная расстояние между узлами, выраженное в долях микросекунды, можно легко определить длительность развертки до импульса и таким образом определить время прохождения импульса в исследуемом изделии.

В приборе имеются два канала прохождения ультразвука. Один канал используется для подключения исследуемого изделия (в этом случае подключен при помощи переключателя П₁ пьезокварцевый вибратор Пр2), а другой канал используется для подключения эталонного изделия (в этом случае подключен пьезокварцевый вибратор Пр3).

Амплитуда импульсов определяется при помощи калибратора амплитуды K, включенного в цепь лампы Л₂₂. Из отношения амплитуд импульсов для исследуемого и эталонного изделий можно вычислить пористость контролируемого изделия (зная пористость эталонного).

Пористость и упругие постоянные, определенные одновременно прибором, в известной мере отражают качество спекания высоковольтных или высокочастотных изоляторов.

На фиг. 2,а показана картина на экране электроннолучевого осциллографа для эталонного изделия; на фиг. 2,б - картина для изделия, имеющего лучше спеченный черепок, чем у эталонного; на фиг. 2,в - картина для некачественно спеченного черепка (хуже эталонного).

1. Ультразвуковой прибор для определения качества спекания черепка высоковольтных или высокочастотных изоляционных изделий из керамики, например фарфора, без их разрушения, содержащий генератор высокочастотных электрических импульсов, пьезокварцевые вибраторы, питаемые от этого генератора, и электроннолучевой осциллограф со ждущей разверткой, управляемый импульсами, генерируемыми вибраторами под действием отраженных ультразвуковых импульсов в исследуемом и эталонном изделиях, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений, для запуска ждущей развертки применена ультразвуковая задерживающая линия.

2. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью устранения влияния нелинейности ждущей развертки, применен калибратор дальности.