Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1984 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к ультразву ковому контролю и может быть использовано преимущественно для выявления локальных дефектов в материалах с большим затуханием. Известен ультразвуковой дефектоск содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор, излуча тель, приемник, усилитель и индикатор lj . Недостатком данного дефектоскопа является низкая достоверность контро ля, обусловленная тем, что контроль осуществляется по одному параметру ультразвукового сигнала - его амплитуде. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является ультразвуковой дефектоскоп, содержащий соединен ные последовательно генератор опорной частоты, делитель частоты, первый ключ и регулятор длительности импуль сов, соединенный с втррьм входом пер вого ключа перестраиваемый генератор соединенные последовательно блок выбора сигнала, усилитель, усилитель мощности, излучатель, приемник, пред варительный усилитель, измеритель затухания, соединенный вторым входом с выходом усилителя мощности, и индикатор и включенный между предварител ным усилителем и вторым входом индикатора измеритель задержки сигнала 21 Недостатком известного дефектоскопа является низкая достоверность контроля, обусловленная тем, что о наличии дефекта судят по одному параметру ультразвукового сигнала - его амплитуде, что не позволяет уверенно вьявлять локальные дефекты, особенно в материалах с большим затуханием. Цель изобретения - повышение досто верности контроля. Указанная цель достигается тем, что ультразвуковой дефектоскоп, содержащий соединенные последовательно генератор опорной частоты, делитель частоты, первый ключ и регулятор длительности импульсов, соединенный с вторым входом первого ключа перестраиваемый генератор, соединенные последовательно блок выбора сигнала, ус литель, усилитель мощности, излучатель, приемник, предварительный усилитель, измеритель затухания, соединенный вторым входом с выходом усилителя мощности, и индикатор и Bicnig.1071 ченный между предварительным усилителем и вторым входом индикатора измеритель задержки сигнала, снабжен блоком управления, выполненным в виде соединенных последовательно с регулятором длительности импульсов второго ключа, соединенного вторым входом с выходом делителя частоты, первого переключателя, первого счетчика и третьего ключа, соединенного вторьм входом с выходом второго ключа, выходом - с блоком выбора сигнала, соединенных последовательно с делителем частрты первым триггером и формирователем непрерывного сигнала, подключенного вторым входом к выходу перестраиваемого генератора, выходом к второму входу блока выбора сигнала, и соединенных последовательно с перестраиваемым генератором второго переключателя, подключенного вторым входом к выходу делителя частоты, и второго счетчика, соединенного с третьим входом индикатора, и нелинейным функциональным преобразователем, выполненным в виде соединенных последовательно с предварительным усилителем вспомогательного усилителя, политрона, основного усилителя и интегратора, подключенного к четвертому входу индикатора. Измеритель затухания ультразвукового дефектоскопа выполнен в виде соединенных последовательно с ус11лителем мощности аттенюатораj первого преобразователя напряжение-частота и третьего счетчика, подключенного к перэому входу индикатора, и соединенных последовательно с предуснлителем второго преобразователя напряжениечастота и четвертого счетчика, подключенного к пятому входу индикатора, а измеритель задержки сигнала выполнен в виде соединенных последовательно второго триггера, подключенного вторым входом к выходу первого преобразователя напряжение-частота, четвертого ключа, соединенного вторым входом с выходом делителя частоты, и пятого счетчика. На чертеже представлена структурная схема дефектоскопа. Ультразвуковой дефектоскоп содержит соединенные последовательно генератор 1 опорной частоты, делитель 2 частоты, первый ключ 3 и регулятор 4 длительности импульсов, соединенный с вторым входом первого ключа 3 J перестраиваемый генератор 5, соеди|ненные последовательно блок 6 выбора сигнала, усилитель 7, усилитель 8 мо ности, излучатель 9, приемник 10, предварительный усилитель 11, измери тель 12 затухания и индикатор 13 и включенньтй между предварительным уси лителем 11 и вторым входом индикатора 13 измеритель 14 задержки сигнала блок 15 управления, вьтолненный в ви де соединенных последовательно с рег лятором 4 дпительности импульсов вто рого ключа 16, соединенного вторым входом с выходом делителя 2 частоты, первого переключателя 17, первого счетчика 18 и третьего ключа 19, соединенного вторым входом с выходом второго ключа 16, выходом - с блоком 6 выбора сигнала, соединенных последовательно с делителем 2 частоты пер вым триггером 20 и формирователем 21 непрерывного сигнала, подключенного вторым входом к выходу перестраиваемого генератора 5, выходом - к второму входу блока 6 выбора сигнала, и соединенных последовательно с перестраиваемым генератором 5 второго переключателя 22, подключенного вторым входом к выходу делителя 2 часто ты, и второго счетчика 23, соединенного с третьим входом индикатора 13, и нелинейный функциональньй преобразователь 24, выполненный в виде соединенных последовательно с предвари тельным усилителем I1 вспомогательного усилителя 25, политрона 26, основного усилителя 27 и интегратора 28, подключенного к четвертому входу индикатора 13. Измеритель 12 затухания выполнен в виде соединенных последовательно с усилителем 8 мощности аттенюатора 29, первого преобразователя 30 напря жение-частота и третьего счетчика 31 подключенного к первому входу индика тора 13, и соединенных последователь но с предварительным усилителем 11 второго преобразователя 32 напряжение-частота и четвертого счетчика 33 подключенного к пятому входу индикатора 13. Измеритель 14 задержки сигнала вьтолнен в виде соединенных последовательно второго триггера 34, подключенного вторым входом к выходу первого преобразователя 30 напряжение-частота, четвертого ключа 35, соединенного вторым входом с выхо07дом делителя 2 частоты, и пятого счетчика 36. Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом. После включения ультразвукового дефектоскопа все триггеры и счетчики, входящие в его состав, обнуляются, С генератора 1 опорной частоты (например, кварцевого генератора) поступает в делитель 2 частоты непрерывная последовательность прямоугольных импульсов строго определенной частоты. С выхода деаителя 2 частоты последовательность импульсов частоты в п раз ниже поступает на вход первого триггера 20 блока 15 управления, на первый вход первого ключа 3, на второй вход второго ключа 16 и на второй вход четвертого ключа 35 измерителя 14 задержки сигнала. Если для испытания изделия необходимо применить непрерывный сигнал, то второй переключатель 22 устанавливают в первое положение (второй счетчик 23 подключают к выходу перестраиваемого генератора 5). Второй счетчик 23 преобразует синусоидальный аналоговый сигнал в последовательность прямоугольных импульсов такой же частоты и подсчитывает их. С выхода второго счетчика 23 результат измерения поступает в индикатор 13, где он дешифрируется и высвечивается на цифровом табло. Вращая ручку настройки перестраиваемого генератора 5 по показаниям цифрового табло индикатора 13, устанавливают на выходе перестраиваемого генератора 5 требуемую частоту. При установке второго переключателя 22 во второе положение контролируют стабильность частоты генератора 1 опорной частоты, это обычно делают перед началом испыта- НИИ. С выхода перестраиваемого генератора 5 сигнал поступает в формирователь 21 непрерывного сигнала, вьтолненный, например, в виде электронного ключй, который осуществляет формирование посыпки таким образом, чтобы можно быпо измерить задержку распростра- . нения сигнала в испытываемом изделии (или измерить скорость распространения сигнала в испытываемом изделии). Формирование посыпки в формирователе 21 непрерьганого сигнала производится следующим образом. С выхода первого триггера 20 сигнал поступает на первый вход (эмиттер транзистора) фоимирователя 21 непрерывного сигнала, а с выхода перестраиваемого генератора 5 - на второй вход (базу транзистора). Таким образом, на время действия сигнала на первом входе фор .мир ователя 21 непрерывного сигнала синусоидальный сигнал с коллектора транзистора) поступает в блок 6 выбо ра сигнала. Длительность посылки ( можно изменять, выбирая различные ко эффициенты деления делителя 2 частот Если для испытания изделия необхо димо применить непрерывную последова тельность импульсов, то блок 6 выбор сигнала подключают к выходу третьего «слюча 19, при этом сигналы с выхода делителя 2 частоты поступают на первый вход первого ключа 3. На второй его вход поступает синусоидальный сигнал с выхода перестраиваемого генератора 5. На выходе первого ключа 3 формируется Последовательность прямоугольных импульсов с высокочастотным заполнением, поступакнцая в ре 4 длительности импульсов, который позволяет производить дополнительно регулировку длительности импульсов (), Регулятор 4 длительности импульсов может применяться в случаях, если необходимо, чтобы в импульсе укладывалось четное или нечетное число периодов несущей частоты, или требуется незначитвшьно удлинить (уменьшить) длительность импульсов. С вькода регулятора 4 дли тельности импульсов сигнал проходит через второй 16 и третий 19 ключи в блок 6 выбора сигнала, при этом если первый переключатель 17 находит ся в положении Включено, то в зави симости от того, какое число занесено в первый счетчик 18, .такое же чис ло импульсов поступит в блок 6 выбора сигнала. Если требуется выдать в блок 6 выбора сигнала непрерывную последовательность импульсов, то вход первого переключателя 17 отключают от выхода второго ключа 16. Если для испытания изделия необхо димо излучить несколько прямоугольных импульсов или один, то первый счетчик 18 через первый переключател 17 подключают к вьсходу второго ключа 16, при этом второй вход первого ключа 3 отключается от выхода перестраиваемого генератора 5 и заземляе ся. Таким образом, импульсы с выхода первого ключа 3 поступают на вход регулятора А длительности импульсов, где они подстраиваются по длительности, а затем с его выхода на первый вход второго ключа 16. В такт с опорными импульсами, поступающими на второй вход второго ключа 16, сформированные импульсы поступают на первый вход третьего ключа 19 и через первый переключатель 17 в первый счетчик 18, В первом счетчике 18 пред варительно устанавливается количество импульсов, которое должно быть вьщано в блок 6 выбора сигнала. Импульсы с выхода второго ключа 16 поступают через третий ключ 19, открытый сигналом с выхода первого счетчика 18, в ячейку блока 6 выбора сигнала, одновременно с этим первый счетчик 18 считает, занесенное в него число импульсов а затем снимает напряжение с второго входа третьего ключа 19, который закрывается, и поступление импульсов в блок 6 выбора сигнала прекращается. С выхода блока 6 выбора сигнала сформированный сигнал поступает в усилитель 7, а затем в усилитель 8 мощности, где осуществляется усиление сигнала по мощности до требуемой величины. С выхода усилителя 8 мощности сформированный сигнал поступает в излучатель 9, а затем в испытываемое изделие. Пройдя испытываемое изделие (не показано), сигнал поступает в приемник 10, а затем в предварительный усилитель 11, где происходит его предварительное усиление до требуемой величины. С выхода предварительного усилителя 11 сигнал поступает в измеритель 14 задержки сигнала, нелинейный функциональный преобразователь 14 и измеритель 12 затухания. С выхода усилителя 8 мощности сигнал поступает в аттенюатор 29, где ослабляется до заранее установленной величины, а затем в первый преобразователь 30 напряжение-частота измерителя 12 затухания, где аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код. С выхода первого преобразователя 30 напряжение-частота сигнал поступает в третий счетчик 31, где запоминается, а также на вход второго триггера 34 измерителя 14 задержки сигнала, данный триггер устанавливается в положение 1 и подает положительное открывающее напряжение на первый вход четвертого ключа 35. Счетные импульсы с делителя 2 частоты, поступающие на второй вход четвертого ключа 35 ,начинают проходить в пятый счетчик 5 36 и фиксироваться в нем. Как только на выходе предварительного силителя 11 появляется передний фронт принятого сигнала, второй триггер 34 устанавливается в положение О, четвер- О тый ключ 35 закрьшается и на пятый счетчик 36 прекращают поступать счетные импульсы. Таким образом, происходит измерение задержки сигнала в испытываемом изделии. Сигнал, поступающийf5 во второй преобразователь 32 напряжение-частота с выхода предварительного усилителя 11, преобразуется в цифровой код и фиксируется в четвертом счетчике 33. Сигнал с выхода предваритель- Ю ного усилителя 11 также поступает на вход вспомогательного усилителя 25 и усиленный до требуемой амплитуды поступает в политрон 26 нелинейного функциального преобразователя 24. Поли- 25 трон 26 представляет собой электронную лампу, например, ЛФ9П, предназначенную для использования в качестве основного элемента нелинейных функциональных преобразователей с рабочими 30 частотами до 1 МГц. С коллекторных пластин политрона 26 сигналы поступают в основной усилитель 27, где происходит их окончательное усиление, и затем в интегратор 28, .где полученны результат интегрируется и запоминается в счетчике, входящем в состав интегратора 28. Затем путем опроса вводных цепей (например, при помощи переключателя) , подключенных к индикатору считывают; излученную частоту, поступающую с выхода второго счетчика 23; амплитуду излученного сигнала с учетом коэффициента ослабления в аттенюаторе 29, поступающую с выхода счетчика 31; амплитуду принятого сигнала, поступающую с выхода четвертого счетчика 33, с учетом коэффициента усиления в предварительном усилителе 11; величину задержки распространения сигнала в испытываемом изделии с выхода пятого счетчика 36; результат вторичной обработки сигнала с выхода счетчика, входящего в состав интегратора 28 нелинейного функционального преобразов ателя 24.

Использование изобретения позволяет повысить достоверность ультразвукового контроля. Предлагаемый блок управления обеспечивает выбор оптимального режима контроля, а нелинейный функциональный преобразователь позволяет с более высокой, чем в известных устройствах, вероятностью вьделять сигнал из помех, что особенно важно при выявлении локальных дефектов в материалах (i большим затуханием.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП, содержащий соединенные последовательно генератор опорной частоты, делитель частоты, первьй ключ и регулятор длительности импульсов., соединенный с вторым входом первого ключа, перестраиваемый генератор, соединенные последовательно блок выбора сигнала, усилитель, усилитель мощности, излучатель, приемник, предварительный усилитель, измеритель затухания, соединенный вторым входом с выходом усилителя мощности, и индикатор и. включенный между предварительным усилителем и вторым входом индикатора Измеритель задержки сигнала, о тличающийся тем, что, с целью повьппения достоверности контроля, он снабжен блоком управления, вьтолненным в виде соединенных последовательно с регулятором длительности импульсов второго ключа, соединенного вторым входом с вьЬсодом делителя частоты, первого переключателя, первого счетчика и третьего ключа, соединенного вторым входом с выходом второго ключа, выходом - с блоком выбора сигнала, соединенных последовательно с делителем частоты первьм триггером и формирователем непрерывного сигнала, подключен1 ого вторым входом к выходу перестраиваемого генератора, выходом - к второму входу кл блока выбора сигнала, и соединенных последовательно с перестраиваемым генератором второго переключателя, подключенного вторым входом к выходу делителя частоты, и второго счетчика, соединенного с третьим входом индикатора, и нелинейным функциональным преобразователем, выполненным в виде ел соединенных последовательно с предва00 рительным усилителем вспомогательного о усилителя, политрона, основного усилителя и интегратора, подключенного к четвертому входу индикатора.