Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушаквдим методам исследований материа лов и может быть использовано в машиностроении, горной, строительной и других отраслях промышленности. Известно устройство для ультразвукового контроля качества материа лов, содержащее последовательно сое диненные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний и преобразователь, усилитель, генератор пило образного напряжения и блок обработки ij . Недостатком известного устройства является низкая точность, связан ная с отсутствием помехозащиты. Наиболее близким к изобретению является ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержгицее последовательно соединен ные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучакщий и приемный преобразователи и усилитель, последовательно соединенные коммутатор, подключенный к синхрони затору, и индикатор, первый блок задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, вто рой вход - с вторым выходом KONMyTa тора, блок автоматической регулиров ки усиления, включенный Между выходом и вторым входом усилителя, испо нительный орган. {2J . Недостатками такого устройства является то, что оно измеряет время распространения только продольных волн. Определяемая по этому времени и известной базе контроля ско- рость распространения продольных волн, коррелируя с рядом качественных характеристик материалов (прочностью, пористостью, дефектностью и др.), не позволяет в-то же время получать их динамические упругие характеристики (модули упругости). Для вычисления последних необходимо измерять скорости распространения не только продольных, но,и поперечных волн, чего не позволяет известное устройство. Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковое устройство для контроля качества материалов/ содержащее последовательно соединенные син сронизатор, генератор зон дирукщих импульсов, излучающий, и приемныйпреобразователи и усилител последовательно соединенные коммута тор, подключенный к синхронизатору, и индикатор, первый блок задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, второй - с вт рым выходом коммутатора, блок автоматической регулировки усиления, включенный, между выходом и вторым входом усилителя, исполнительный орган, снабжено первым формировате лем, последовательно соединенными вторым блоком задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, а второй вход - с вторым выходом коммутатора, блоком формирования строба и вторым формирователем, вторые входы формирователей соединены с выходом усилителя, а первый вход первого формирователя и тре,тий вход второго формирователя - с третьим выходом коммутатора, выходы первого и второго формирователей соединены соответственно с первым и вторьви входами исполнительного органа, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков задержки, счетчиком, включенным между выходом исполнительного органа и вторым входом индикатора, второй выход счетчика соединен с вторым входом блока формирования строба, третий вход которого соединен с первым выходом коммутатора, а четвертый выход коммутатора соединен с вторым входом блока автоматической регулировки усиления. На фиг. 1 представлена блок-схема ультразвукового устройства для контроля качества материалов; на Фиг. 2 - временные эпюры, поясняющие его работу. Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4 и усилитель 5, последовательно соединенные коммутатор 6, подключенный к синхронизатору 1, и индикатор 7, первый блок 8 задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора 1, второй вход - с вторым выходом коммутатора 6, блок 9 автоматической регулировки усиления, включенный между выходом .и вторым входом усилителя 5, исполнительный орган 10, первый формирователь 11, последовательно соединенные второй блок 12 задержки, первый вход которого связан с выходом синхронизатора 1, а второй вход - с вторым выходом коммутатора 6, блок 13 формирования строба и второй формирователь 14, вторые входы формирователей 11 и 14 соединены-с выходом усилителя 5, а первый вход первого формирователя р 1 и третий вход второго формирователя. 14 - с третьим выходом коммутатора б, выходы первого и второго формирователей И и 14 соединены соответственно с первым и вторым входами исполнительного органа 10, третий и четвертый входы которого связаны соответственно с выходами первого и второго блоков 8 и 12 задержки/ счетчик 15, включенный между выходом исполнительного органа 1 и вторым входом индикатора 7, второ выход счетчика 15 соединен с вторым входом блока 13 формирования, строба третий вход которого связан с первы выходом коммутатора 6, а четвертый выход коммутатора 6 соединен с вторым входом блока 9 автоматической регулировки усиления. Устройство работает следующим образом. Синхронизатор 1 (фиг. 1) вырабатывает импульсы 16 синхронизации (фиг. 2), которые с временным интер валом, равным периоду Т следования, поступают на генератор 2 зондирующих импульсов. Генератор 2 зондирую щих импульсов возбуждает излучающий преобразователь 3 поперечных колебаний, с помощью которого в контролируемый материал 17 вводятся импульсы продольных и поперечных колебаний. Указанные импульсы принимаются приемньпи преобразователем 4 поперечных колебаний, которым преоб разуются в электрические сигналы 18 Так как в устройстве используются преобразователи 3 и 4 поперечных ко лебаний, то первые полуволны 19 и 2 сигналов 18, обусловленные продольными колебаниями, будут по уровню меньше первых полуволн 21 и 22.., обу ловленных поперечными колебаниями. Во время первой реализации (пери од Т,) коммутатор б, запускаемый импульсом синхронизации, включает первый блок 8 задержки, первый формирователь 11, индикатор 7 (работаю щий в режиме индикации времени распространения продольных колебаний) и отключает второй блок 12 задержки блок 13 формирования строба,- второй формирователь 14 и блок 9 автоматической регулировки усиления. В резул тате усилитель 5 работает в режиме ограничения и сигнал 23 на его выходе имеет вид прямоугольных импульсов чередующейся полярности. При превышении передним фронтом сигнала 23 некоторого порогового уровня 24 первый формирователь 11 вырабатьлвает импульс 25, который дает команду исполнительному органу.10 на остановку счетчика 15. Запуск счетчика 15 происходит импульсом 26 с исполнительного органа 10, которыйв свою очередь, запускается ийипульсом синхронизатора 1, прошедаиим первый блок 8 задержки, компенсирующий время задержки в элементах элект роакустического тракта устройства. Индикатор 7 индицирует время tp между моментами запуска и остановки счетчика 15, соответствующее времени распространения продольных колебаний в контролируемом материале 17. Во время второй реализации ( Tj) коммутатор 6 отключает первый блок 8 задержки и первый формирователь 11, переводит индикатор 7 В; режим индикации времени распространения поперечных волн и подключает второй блок 12 задержки, блок 13 формирования строба и второй формирователь 14, а также выход блока 9 автоматической регулировки усиления к управляквдему входу усилителя 5. Благодаря автоматической регулировке усиления усилитель 5 усиливает входЧ ной сигнал 18 без искажений, т.е. сигнал 27 на выходе усилителя S по вторяет по форме сигнал 18 на его входе (увеличение уровня сигнала усилителем на фиг. 2 условно не показано) . Уровень 28 порога срабатывания второго формирователя 14 выбирается большим максимальной амплитуды реверберационного сигнала продольных колебаний. При достижении первой полуволной 29 указанного уровня 28 второй формирователь 14 вырабатывает импульс Зб, дающий ксжанду исполнительному органу 10 на остановку счетчика 15, запуск которого был осуществлен импульсом 31 с исполнительного органа 10, по KONIUHде, поступающей с второго блока ц2 задержки. Последний компенсирует систематическую погрешность измерения времени распространения поперечной волны, обусловленную задержкой сигнала в элементах электроакустического тракта. В результате индикатор 7 индицирует время tp распространения поперечной волны в контролируемом материале 17. При работе устройства в режиме измерения времени распространения поперечных колебаний возможны ошибки из-за случайных ложных срабатываний устройства от всплесков реверберационного сигнала продольных колебаний, которые могут превысить порог 28 срабатывания второго формирователя 14. Для исключения указанных ложных срабатываний при измерении i g блок 13 формирования строба на основе информации о величине tp , полученной со счетчика 15 в предБщущий период, а также о величине t г формирует строб, включагаций второй формирователь 14 на время &t l,5tj,-2-tp. Значение.fti может уточняться для каждого конкретного материала с учетом того, что уменьшение At повышает точность измерений 15 . С приходом слеяуквдего импульса синхронизации вновь измеряется врвмя {.f распространения продольных i колебаний и т.д.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет одновременно

измерять время распространения как продольных, так и поперечных упругих волн, что существенно расширяет его функциональные возможности.

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединен ные синхронизатор, генератор зондирукших импульсов, излучающий и приемный преобразователи и усилитель, послеловательно соединенные коммута тор, подключенный к синхронизатору и индикатор, первый блок задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, второй - с вторым выходом коммутатора, блок автоматической регулировки усиления, включенный между выходом И вто рым входом усилителя, исполнительный орган, отличающееся ,; тем, что, с целью расширения функци EHIh-€ нальных возможностей, оно снабжено первьм формирователем, последовательно соединенными, вторым блоком задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, а второй вход - с вторым выходом комм мутатора, блокам формирования строба и вторым формирователем, вторые входда формирователей соединены с выходом усилителя, а первый .вход первого формирователя и третий вход второго формирователя - с третьим выходом коммутатора, выходы первого и второго формирователей соединены соответственно с первьам и вторым входами исполнительного органа, третий и четвертЕЛй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков задержки, счетчиком, включенным между выходом исполнительного органа и вторым входом индикатора, второй выход счетчика соединен с вторым входом блока формирования строба, третий вход которого соединен с первкм- выходом Коммутатора, а четвертый выход коммутатс ра соединен с вторым входом блока автоматической регулировки усиления.

fjfl

t,i Фие.г