Устройство для измерения скорости ультразвука Советский патент 1983 года по МПК G01N29/04 

а выходом - со вторым входом счетчика импульсов, выход генератора счетных импульсов соединен с третьим входом блока статистической обработки,выход формирователя временных интервалов соединен с

третьим входом блока автоматики, соединенного первым выходом с четвертым входом блока статистической обработки, а третьим выходом-- с треть-им входом счетчика импульсов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее .последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов и излучающий пьезопреобразователь, первый и второй приемные пьезопреобразователи, первый и вто|ю Гусилители, соединенные каждый своим первым входом с соответствующим приемным пьезопреобразователем, первый и второй формирователи импуль-, сов, соединенный с ними формирователь временных интервёшов, соединенный с ним первым входом блок статистической обработки, соединенный с его первым выходом своим первым входом . блок автоматики, соединенный вторым входом с синхронизатором, генератор счетных импульсов, счетчик импульсов, соединенный первый входом с первым выходом блока автсж атики, и соединенный со счетчиком импуль- ., сов первым входом индикатор, своим вторым входом соединённый с первым выходом блока атоматики, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности процесса измерений оно снабжено первым коммутатором, соединенным первым и вторым входами с выходами соответственно первого и второго усилителей, I соединенных своими вторыми входами с соответственно первым ивторым входами этого коммутатора, соединенного третьим входом с-синхронизатором, третьим выходом - с первым входом первого формирователя цмпульсов, а чёТёертым выходом с первым входом второго формиро- вателя импульсов,а формирователи импульсов соединены вторыми входами с синхронизатором, вторым коммутатором, соединенным первым входом с первым выходом блока автоматики, а вторыми входом и выходом соответственно со вторыми выходом И входом блока статистической обраО) ботки,первым задатчиком масштаба, соединенным входом с выходом генератора счётных импульсов, вторым задатчиком масштаба/ соединенным входом с первым выходом второго коммутатора, згщатчиком крда базы, соединенным пэрэым входом с.вторым выходом блока автоматики, вторым 4 входом - с первым выходом этого блока, а третьим и четвертым входал О ми - соостветственно с выходами ни первого и второго задатчиков масштаба, блФком деления, соединенным О первым входом с третьим выходом блока Ф статистической обработки,а вторым входом - с первым выходом автоматики, арифметическим блоком, соединенным первым входом с блоком деления, вторым входом - с первым выходом блока автоматики, третьим-входом - с вторым выходом . этого же блока, а четвертым входом с выходом згщатчика кода базы, соединенным .с выходом арифметического блока первым входом, третьим коммутатором, соединенным вторым входом с четвертым выходом блока статисг тической обработки, третьим входом с первым выходом блока автоматики,

Изобретение относится к технике ультразвуковых нераэрушаквдих испыт ний, в частности для контроля качества -неметаллических материалов. Известен ультразвуковой дефекто скоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, гевератор ультразвуковых колебаний и пер дающий пьезопреобразеватель, после довательно соединенные приемный . пьезопреобразователь, усилитель, формирователь кода и блок деления генератор счетных импульсов, один из входов которого подключен ко второму входу формирователя кодагу третий вход которого связан с синх ронизатором, задатчик кода базы, подключенный ко второму входу блок деления, индикатор, последовательн соединенные другой формирователь кода, один из входов которого подключен к вь1ходу усилителя, а другой - к второму входу генератора счетных импульсов, -дополнительный блок деления и дополнительный задатчик кода, соединенный со вторым входом дополнительного блока д ления. Дефектоскоп позволяет в ручном режиме теневым способом измерять скорость распространения ультразвука 1}. Недостатками известного дефекто скопа являются низкая достоверность контроля, обусловленная- отсутствием статистической обработки информации, и низкая производитель ность,,связанная с повышением врем измерения при увеличении толщины контролируемого материала. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройЬтво для измерения скорости ультразвука, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов и излучающий пьезопреобразоваталь, первый и второй приемные пье преобразователи, первый и второй усилители, соединенные каждый своим входом с соответствующим приемн пьезопреобразователем, первый и второй формирователи импульсов, со линейный с ними формирователь време ных интервалов, соединенный с ним пер входом блок статистической обработки, соединенный с его первым выходом своим первым входом блок автоматики, соединенный вторым входом с синхронизатором, генератор счетных импульсов, счетчик импульсов, соединенный первым входом с первым выходом блока автоматики, и соединенный со счетчиком импульсов первым входом индикатор, своим вторым выходом соединенный с первым выходом блока автойатики. В указанном устройстве осуществляется статистическая рбработка информации,что позволяет повысить надежность измерений 2). Недостатком данного устройства является низкая производительность контроля, обусловленная тем, что при увеличении базы возрастает время измерения, а оператор должен вручную вычислять скорость ультразвука. Цель изобретения - повышение производитель ности процесса измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов и излучающий пьезопреобразователь/ первый и второй . приемные пьезопреобразователи,первый и второй усилители, соединенные каждый своим первым входом с соответСТВУЮ1ДИМ приемным пьезопреобразователем, первый и второй формирователи импульсов, соединенный с ними формирователь временных интервалов, соединенный о ним первым входом блок статистической обработки,соединенный с его первым выходом своим первым входом блок автоматики, соединенный вторым входом с синхронизатором, .генератор счетных импульсов, счетчик импульсов, соединенный первым входом с первым выходом блока автоматики, и соединенный со счетчиком импульсов первым входом индккатор, своим вторым входом соединенный с первым выходом блока автоматики, снабжено первым коммутатором, соединенным первым и вторым входами с выходами соответственно первого и второго усилиплей, соединенных своими вторыми входами с соответственно первым и вторым входами этого коммутатора, соединенного третьим входом с синхронизатором, третьим выходом - с первым входом первого формирователя импульсов, а четвертым выходом -.с первым входом второго фор;(лирователя импульсов, а формирователи .импульсов соединены вторыми входами с синхронизатором/, вторым коммутатором, соединенным первым входом с первым выходом блока автоматики, а вторыми входом и выходом - соответственно с вторым выходом и вхрдом блока статистической обработки, первым задатчиком масштаба, соединенным входом с выходом генератора счетных импульсов, вторым задатчиком масштаба, соединенным входом с первым выходом второго коммутатора, задатчиком кода базы, соединенным первым входом со вторым выходом блока автоматики, вторым входом - с первым выходом этого блока, а третьим и четвертым входами - соответственнр с выходами первого и. второго задатчиков масштаба, блоком деления, соединенным первым входом с третьим выходом блока.статистический обработки, а вторым входом - с первым выходом блока автома1тики, арифметическим блоком, соединенным первым входом с блоком деления, вторым входом - с первым выходом блока автоматики, третьим входом - со вторым вы- ходом этого же блока, а четвертым входом - с выходом задатчика кода базы, соединенным с выходом арифметического блока первым входом, треть им коммутатором, соединенным вторым вхрдом с четвертым выходом блока статистической обработки, третьим входом - с первым выходом блока с1втоматкй, а выходом - со вторым входом счетчика импульсов, выход генератора счетных импульсов соединен с третьим входом блока статистической обработки выход формирователя временных Kt xepвалов соединен с третьим входом блок автоматики, соединенного первым выходом с четвертым входом блока статистической обработки,-а третьим выходом. - с третьт1м входом счетчику и:мпульсов.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временнйе диаграммы работы устройства, ; гре а - импульсы синхронизации; . ., о - сигнал/ принятый первым пр образэателем; В - импульс Пуск, сформированный из первого полупериода сигнала первого преобразователя-; г - сигнал, принятый вторым преобразователем; д- импульс Стоп , сформированный из первого полупериода сигнала второго преобразователя;

импульсы синхронизации в другом мастабе; е-- временные интервалы; - KO измерения УЗК при статистике 100; - код временг. измерения УЗК при статистике 10; и- код времени при статистике 100, деленный на 10; код времени при статистике 10, деленный на 10;к-кол времени, подаваемый на счетчик; А - первый код базы при статистике 100; л.- первый код базы при статистике .10;/А2 второй код базы при статистике 100; Л-,- второй код базы при статистике 10;м - код скорости С1, полученный в результате деления 1-го кода базы при статистике 100 на код времени измерения УЗК при статистике 100; ,- код скорости С1, полученный в результате деления 1-го кода базы при статистике 10 на код времени при статистике 10,- деленный на 10; «2-код скорости С1, полученный в результате деления 2-го кода базы при статистике 100 на код времени при статистике 100, деленный на 10; код скорости С1, полученный в результате деления.2-го кода базы при статистике 10 на код времени при статистике 10, деленный на 10; jH - импульс Гашение; О - импульс Запись при статистике 100; 0.импульс Запись при статистике 10; п - импульс Сброс,

Устройство для измерения скорост ультразвука содержит синхронизатор генератор 2 зондирующих импульсов, первый 3 и второй 4 усилители, первый коммутатор 5, первый 6 и второй 7 формирователи импульсов, формирователь 8 временных интервалов, генератор 9 счетных импульсов, индикатор 10, счетчик 11 импулЬсов, Задатчик 12 кода базы, блок 13 автоматики, блок 14 статистической обработки, блок 15 деления, арифметический блок 16, второй коммутатор 17, первый задатч ик 18 масштаба, третий коммутатор 19, второй задатчик 20 масштаба, излучающий пьезопреобразрватель 21, первый 22 и второй 23 приемные пьезопреобразователи...

Синхронизатор 1 соединен с генегратором 2 зондирующих импульсов, , который подключен к излучающему пьезопреобразователю 21.

Первый 3 и второй 4 усилители соединены каждый своим первым входом с соответствующим приемным преобразователем 22 и 23. Первый коммутатор 5 соединен первым и вторым входами с выходами усилителей 3 и 4 соединенными своими вторыми входами с соответственно первым и вторым выходами этого коммутатора. Третий вход первого коммутатора 5 подключе к синхронизатору 1, а третий.и четвертый выходы соединены с первыми

входами формирователей 6 и 7 импульсов, вторые входы которых соединены с синхронизатором 1, а, выходы со входами и Стоп формирователя 8 временных интервалов.

Блок 14 статистической обработки первым входом соединен с формирователем 8 временных интервалов/ входом - со вторым выходом второго коммутатора 17, третьим входом - с выходом генератора 9 счетных импульсов/ четвертым входом - с первым выходом блока 13 автоматики, а первым выходом - с первым входом блока 13 автоматики, вторым выходом - со вторым входом второго коммутатора 1 третьим выходом - с первым входом блока 15 деления, четвёртым выходом - со вторым входом третьего коммутатора 19,

Арифметический блок 16 соединен первым входом с выходом блока 15 деления, вторым входом - с первым выходом блока 13 автоматики, третьим входом - со вторым выходом этого блка, четвертым входом - с выходом задатчика 12 кода базы, а выходом с первым входом третьего коммутато-. ра 19. Блок 13 автоматики соеди нен вторым входом с синхронизатором 1, третьим входом - с формирователем 8 временных интервалов, первым выходом - с первым входом второго коммутатора 17, вторым входом блока 15 деления, третьим входом третьего коммутатора 19, вторым входом индикатора 10 и вторым входом задатчика 12 кода базы, вторым выходом - с первым входом задатчика 12 кода ба;зы, третьим выходом - с третьим входом счетчика 1 импульсов. Генератор 9 счетных импульсов соединен с первым задатчиком 18 масштаба, выход которого соединен с третьим входом задатчика 12 кода базы. Счетчик 11 импульсов соединен вторым входом с выходом третьего коммутатора 19, а выходом - с первым входом индикатора 10 Второй задатчик 20 масштаба соедине входом с первым выходом второго коммутатора 17, ,а выходом - с четвер«« тым входом задатчика 12 кода базы.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает импульсы (а) е частотой следования 120Гц, которые запускают генератор 2 зондирующих импульсов, возбуждающий излучающий преобразователь,посылающий ультразвуковую волну в изделие.

Эта волна принимается первым 22 и вторым 23 приемными преобразователями, которые преобразуют ее в электрические сигналы (S) и (г), усиливаемые усилителями 3 и 4,которые управляются с помощью первого

коммутатора 5, предназначенного для установления режима контроля теневогЬ или двухбазового и для установления необходимой величины усиления. /

Электрические сигналы с выхода первого коммутатора 5 поступают на формирователи 6 и 7,которые преобразуют синусоидальный сигнал в прямоугольные импульсы и из первых яо времени импульсов формируют короткие импульсы i Пуск и Стоп ,licKSfeчая прохождение на входы Пуск и Стоп формирователя 8 времен-ных интервалов других импульсов.

Временной интервал, сформированный импульсами Пуск и Стоп, равен времени прохождения ультразвуковой волной базового расстояния -Лоб,

Импульсы синхронизации (о) и (dj поступают на второй вход блока 13 автоматики (с), который формирует импульс окончания цикла измерения, временное положение которого соответствует каждому 512-му .синхроимпульсу, представляющему собой импульс Сброс (И).

На третий вход блока 13 автоматики поступсшт временные инт ервалы (е), из которых (в зависимости от режима контроля) формируются короткие импульсы (О или О,) Запись , используемые для задания начала формирования кодов базы. Временные интервалы поступают также на вход,. блока 14 статистичес1сой обработки, где в зависимости от режима статистической обработкй выделяют. 100 или 10 временных интервалов, заполняйт их счетными импульсами (ж) или (Ж;,) , общее количество которых представляет собой код времени измерения УЗК при статистической обработке 100 (ж) или 10 (ж) временных промежутков. Для определения скорости ультразвука по формуле С d/t необходимо задать базу в виде цифрового кода а N Ifl (где N - любое число от 1 до 999), Сформироваинь1й код базы (л,л,Х или л поступает иа вход арифметического блока . 16, куда до этого и помощью импульса (S) или (5), поступающего с блока 13 автоматики, записан код времени (И) или (-j), В результате деления кода базы {о) на код времени (и) на выходе арифмегического блока получают величину, представляющую собой скорость распространения УЗК в изделии,

Задатчик 18 масштаба определяет частоту счетиых импульсов,, которая может быть либо 10 МГц, либо 5 МГц, либо 1 МГц в зависимости от условий контроля и характеристик контролируемых изделий, С помощью задатчика 20 масштаба, управляющего числом разрядов, имеющихся в задатчике 12 кода базы, код, задаваемый в миллиметрах

трехзначным числом от 1 до 999, может быть умножен либо на единицу, либо на О,1.

Таким образом, с помощью задатчика 20 масштаба можно задать базу в миллиметрах с точностью до ± 1 мм, либо t 0,1 мм в.зарисимости от условий контроля.

При этом общее время, необхрдимое для формирования кода базы в любом случае не должно превышать 3 с с тем чтобы время одной индикации не превышало установленного для прибора рабочего цикла равного 4,24 с.

Устройством можно измерять как скорость, так и время распространения УЗК, в зависимости от состояния второго KOMN yTaTopa 17.

Изменение масштаба кода времени и кода расстояния с помощью двух задатчиков 18 и 20 масштаба позволяет проводить измерения скорости и времени распространения УЗК при увеличении базы без увеличения длительности цикла измерения и с сохранением заданной допустимой, относительной погрешности в пределах 0,1%

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить произ,водительность контроля путем оптимизации операций статистической обработки и расчета скорости ультразвука.