Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразруша кщим испытаниям материалов ультразву ковым методом и может быть использовано для контроля качества материалов . Известно ультразвуковой устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний и преобразователь усилитель, генератор пилообразного напряжения,и блок обработки 1. Недостатком этого устройства явля ется его низкая точносагь, связанная с отсутствием помехозаадиты,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее генератор возбуждающих импульсов,. подключенный к нему излучающий преобразователь-, пос ледовательно соединенные приемный преобразователь, усилитель, времяизмe5 тeльный блок и индикатор, синхрО низатор, соединенный через блок загдер:: ки с вторым входом времяизмери тельного блока 2, Недостатком известного устройства является низкая точность и разрешающая способность контроля из-за большой длительности переходных цррцессов в пьезопреобразователях. Цель изобретения - повышение точности и разрешающей способности конт роля . Поставленная цель достигается тем что ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее генератор- возбуждающих импульсов , подключенный к нему излучающий преобразователь, последовательно сое диненные приемный преобразователь, усилитель, времяизмерительный блок и индикатор/ синхронизатор, соединенный через блок задержки с вторым BXO дом времяизмерительного блока, снабжено последовательно соединенными им пульсным генератором, первый вход которого подключен к выходу синхрони затора, и регистром сдвига, выходы которого подключены к генератору воз буждающих импульсов и ко второму и третьему входам импульсного генератора. Кроме того, генератор возбуждающих импульсов выполнен в виде двух транзисторных ключей, эмиттер первого из которых подключен к аноду первого тиристора и параллельно соединенному с ним сопротивлению нагрузки, а .эмиттер второго через защитный диод - к эмиттеру первого транзистор ного ключа и аноду второго тиристора катод которого соединен с коллектором йторого транзисторного ключа, а управляющий электрод через диод - с базой второго транзисторного ключа коллекторы транзисторных ключей соединены с источниками питания, а базы транзисторных ключей и управляющие электроды тиристоров подключены к выходам регистра сдвига. На фиг. 1 представлена блок-схема ультразвукового устройства для контроля, качества материалов; на фиг. 2 - схема генератора возбуждающих импульсов; на фиг. 3 - временные эпюры, пояснякадие работу устройства. Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов содержит генератор 1 возбуждающих импульсов , подключенный к нему излучающий преобразователь 2, последовательно соединенные приемный преобразователь. 3, усилитель 4, времяизмерительный блок 5 и индикатор б, синхронизатор 7, соединенный через блок 8 задержки с вторым входом времяизмерительного блока 5, последовательно соединенные импульсный генератор 9, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора. 7, и регистр 10 сдвига, выходы которого подключены к генератору 1 возбуждающих импульсов и ко второму и третьему входам импульсного jreHepaTopa 9, а генератор 1 возбуждающих импульсов выполнен в виде двух транзисторных ключей 11 и 12, эмиттер первого из которых подключен к аноду первого тиристора 13 и параллельно соединенному с ним сопротивлению 14 нагрузки, а эмиттер второго через защитный диод 15 - к эмиттеру первого транзисторного ключа 11 и аноду второго тиристора 16, катод которого соединен с коллектором второго транзисторного ключа 12, а управляющий электрод черездиод 17 - с базой второго транзисторного ключа 12, коллекторы транзисторных, ключей 11 и 12 соединены с источниками U и и.а. питания, а базы транзисторных ключей.11, 12 и управляющие электроды тиристоров 13, 16 подключены к выходам регистра 10 сдвига. Устр 5йство работает следующим образом. Импульс 18 (фиг. 3) с выхода синхронизатора 7 поступает на вход импульсного генератора 9 с регулируемой скважностью импульсов, на выходе которого формируется импульс 19, поступающий на вход регистра 10 сдвига. При этом на одном из выходов регистра 10 сдвига, подключенном к базе транзисторного ключа 12 генератора Г возбуждающих импульсов и управляющему входу импульсного генератора 9, появится напряжение 20, а на остальных выходах регистра 10 сдвига напряжение будет равно нулю. Появление поло ительного напряжения 20 на входе транзисторного ключа 12 вызовет его открывание, в результате чего наПряжеиие источника питания U через защитный диод 15 будет приложено к сопротивлению 14 нагрузки, параллельно которому подключен излучающий преобразователь 2. Напряжение на излучающем преобразователе 2 скачком изменится до уровня 21, Напряжение 20, поступающее также на управляющий вход импульсного генератора 9, прикладывается к имеющейся в этом генераторе времязадающей цепочке, постоянная Т времени которой выбирается равной полов.ине периода Т собственных колебаний излучающего преобразователя 2 . /2. В результате чеjpea время Т с выхода импульсного генератора 9 на вход регистра 10. сдвига поступит импульс 22. В регист ре 10 сдвига произойдет единичный сдвиг информации и на входе транзисторного ключа 12 напряжение станет равным нулю, а на выходе регистра 10 сдвига, соединенном с базой транзисторного ключа 11, - равным напряжению 22 логической единицы. Транзисторный ключ 12 закроется, а ключ 11 откроется. Напряжение на излучающем преобразователе 2 скачком изменится до;уровня 23, пропорционального напряжению питания и транзисторного ключа 11, причем U. Для предот вращения пробоя ключа 12 обратным на . лряжением введен защитный диод 15. Двухступенчатое напряжение, приклады ваемое к излучающему преобразователю 2, позволяет сформировать короткий импульс на выходе приемного преобразователя 3. При воздействии первой ступени уровня напряжения 21 пре образователь 2 излучает первый акустический импульс с длительностью t , равной половине периода собствейных колебаний преобразователя, а при воз действии второй ступени уровня напря жения 23 -.второй акустический им- . пульс такой же длительности и поляра ности, В приемном преобразователе 3 такой сложный акустический сигнал возбуждает два экспоненциально-затухакщие синусоидальные колебания 24 и 25 соответственно, сдвинутые относительно друг друга на время f. Изза взаимной компенсации зтих колеба НИИ на выходе приемного преобразова - теля 3 получаем электрический импуль ..2б длительноютьюТ :Т /2, .т.е. тол ко первую полуволну сигнала. На фиг. 3 условно не показан сдви во времени принятых колебаний 24, 25, 26 относительно излученных колебаний, обусловленный прохозвдением сигнала через контролируемый материал. С приходом следующего импульса 27 синхронизации на вход импульсного генератора 9 на его выходе формируется импульс 28, под воздействием которого на выходе регистра 10 сдвига, соединенного с управляющим электродом тиристора 16 и через диод 17с базой транзисторного ключа 12, появится напряжение логической единищл 29. В результате закроется ключ 11 и откроется ключ 12 и тиристор, а на сопротивлении 14 нагрузки и излучакием преобразователе 2 напряжение 23 скачком изменится до напряжения 30, пропорционального напряжению; питания и . Тиристор 16 включен в схему для уменьшения времени переключения . После формирования импульса 31 импульсным генератором 9 напряжение логической единицы появится на управляющем электроде .тиристора 13, что {вызовет его открывание, и напряжение на сопротивлении 14 нагрузки станет равным нулю. Возбуждение излучатацего преобразователя 2 ступенчатым напряжением обеспечит получение короткого И1«1ульса 32 на вькоде приемного преобразователя 3. С приходом следующего импульса синхронизации на вход импульсного генератора 9 все описанные процессы повторятся:. Прошедшие контролируемый материал упругие колебания, преобразован- ные преобразователем 3 в электрический сигнал в виде коротких импульсов вида 26 и 32, поступают на усилитель 4 и далее на времяизмерительный блок 5. Разница f во времени между приходом на второй вход времяизмеритель- i ного блока. 5 сигнала с синхронизатора 7, прошедшего блок 8 задержки (блок 8 задержки компенсирует задержку сигнала, вносимую электронными блок-ами 9, 10, 4, 1 и преобразователями 2, 3), и приходом на первый вход блока 5 сигнала с усилителя 4 индицируется индикатором 6. Величина Тз представляет собой искомое время распространения упругих колебаний между преобразователями 2 и 3, по которому опеделяют качество контролируемого материала. Так как осуществляют прозвучивание Контролируемого материала коротими импульсами, благодаря возбуждеию излучающего преобразователя 2 имульсами специальной формы, устройсто обеспечивает высокую точность и азрешающую способность контроля маериалов за счет уменьшения мертой контроля.

Фи.г

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ, содержащее генератор возбуждакхких импульсов , подключенный к нему излучающий преобразователь, последовательно соединенные приемный преобразователь, усилитель, времяизмерйтельный блок и индикатор, синхронизатор, соединенный через блок задержки с вTOJXJM входом времяизмерительного блока, о т л и - ;. ч а ю щ ее с я. тем, что., С целью rioвышения точности и разрешающей способности контроля, оно снабжено пос ледовательно соединенными импульсным генератором, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора, и регистром сдвига, выходы которого подключены к генератору возбуждающих импульсов и ко второму и третьему .входам импульсного генератора. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что генератор возбуждающих импульсов выполнен в виде двух транзисторных ключей, эмиттер первого из КОТО1Л1Х подключен к аноду первого тиристора и параллельно соединенному.с ним сопротивлению нагрузки, а эмиттер второго через защитный диод - к эмиттеру первого | транзисторного ключа и аноду второго тиристора, катод которого соединен с коллектором второго транзисторного ключа, а управляющий электрод через диод - с базой второго транзисторто:ГО ключа, коллекторы транзисторных ;ключей соединены с источниками пита.ния, а базы транзисторных ключей и :управляющие электроды тиристоров под:ключены к выходам регистра сдвига. СО