Устройство для ультразвукового контроля Советский патент 1984 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области нераэрушающего контроля и может быть использовано при необходимости создания моршых ультразвуковых колебаний, например, при контроле .толстостенных изделий. Известно устройство для ультразву кового контроля, содержащее синхрони затор, соединенный с ним генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, выполненный в виде пакета акустически соединенных пьезо преобразователей, и линии задержки, включенные между генератором зондиру щих импуЛьсов и пьезопреобразователя ми П. Недостатком известного устройства является низкий диапазон контролируе мых толщин, обусловленный малой мощностью зондирующих импульсов. Это связано С- затуханием колебаний в пье зокерамике и в клеевых слоях между пьезопластинами, из-за чего амплитуда вводимых в изделие импульсов оказьгеается меньше суммы амплитуд отдельных импульсов, создаваемых пьезоплас тинами пакета. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство ультраэвукового контроля, содержащее синхронизатор, соединенный с ним ком мутатор, соединенные с его п выходами п генераторов зондирую1щх импульсов и соединенные с ними И излучающи преобразователей. Группы преобразователей образуют линзу Френкеля. Их возбуждают в различные моменты времени так, что в не пытываемом материале образуются в ближней зоне линзы пространственно разнесенные точки, в которые ультразвуковые колебания приходят синфазно С2. Недостатком известного устройства является малый диапазон контролируемых Толщин, ограниченный недостатач- ной амплитудой вводимых в изделие акустических колебаний. Это обусловлено отсутствием в известном устройстве возможности точно настраивать фазы отдельных пьезоэлементов. Целью изобретения является увеличение диапазона контролируемьпс тол- щин. Цель достигается тем, что устройство для ультразвукового контроля, содержащее синхронизатор, соединенный с ним коммутатор, соединенные с его п выходами п генераторов зондирую 5-:: импульсов и соединенные в ними Ь згучающих преобразователей, снабжено последовательно соединенными приемным преобразователем, измерителем рассогласования фазы, выполненным в виде соединеннЬгх последовательно первого детектора, линии задержки, блока памяти и блока сравнения, включенного между приемным преобразователем и вторым входом блока сравнения, второго детектора и соединенного с последним нормализатора, подключенного к второму входу блока памяти, аналого-цифровым преобразователем, усилителем и и параллельными блоками фазовой коррекции, выполненными в виде соединенных последовательно.исполнительного механизма, блока высокого напряжения, переключателя полярности и механизма .перемещения, предназначенного для связи с соответствующим излучающим преобразоватеЛеМ| вторые входы подключены к сиЯхронизатору генераторов зондирующих импульсов, выход усилителя соединен с вторым входом Коммутатора, а каждый из п выходов последнего подключен к второму входу соответствующего исполнительного механизма. На чертеже представлена структурная схема устройства Устройство для ультразвукового контроля содержит синхронизатор 1, соединенный с ним Коммутатор 2, соединенные с его п выходами п генераторов 3 зондирующих импульсов, соединенных вторыми входами с синхронизатором 1, соединенные с ними м излучающих преобразователей 4, соединенные ЬоследоваТельно приемный преобразователь 5 измеритель 6 рассогласования фазы, вьтолненный в виде соединенных последовательно первого детектора 7, линии 8 задержки, блока 9 памяти и блока 10 сравнения, включенного между приемным преобразователем 5 и вторым входом блока 10 сравнения второго детектора 11 и соединенного с последним нормализатора 12, подключенного к второму входу блока 9 памяти, аналого-цифровой преобразователь 13, усилитель 14 и п параллельных блоков 15 фазовой коррекции, выполненных и виде соединенных последовательно исполнительного механизма 16, блока 17 вы сокого напряжения, переключателя 18 полярности и механизма 19 перемещения, предназначенного для связи с соответствующим излучающим преобразователем 4, выход усилителя 14 соединен с вторым входом коммутатора 2, а каждый из п выходов последнего под ключен к второму входу соответствующего исполнительного механизма 16. Устройство содержит также звуково 20, в котором размещаются излучающие преобразователи 4. Устройство для ультразвукового контроля работает следующим образом. Предварительно в звуководе 20 устанавливаются излучающие преобразователи 4 так, чтобы При сложении акустических импульсов в изделии 21 разность фаз составляла малую величи ну. По сигналу синхронизатора 1 коммутатор 2 дает разрешение на запуск одного из генераторов .3 зондирующих импульсов, которое возбуждает соответствующий излучающий преобразователь 4. Акустический импульс от это- го излучателя проходит через звуково 20 в контролируемое изделие 21, принимается приемнЬ1м преобразователем 5, расположенным с противоположной стороны изделия 21, и пре-образуется в электрический сигнал, поступающий на вход измерителя 6 рассогласования фаз. Здесь сигнал поступает на детекторы 7 и 11, где преобразуется в видеоимпульсы положительной полярнос ти. Сигнал С второго детектора 11 поступает на второй вход блока 10 сравнения и на нормализатор 12, кото рый открывает выход блока 9 памяти. Так как сигнал, прошедший первый детектор 7, задерживается линией 8 задержки, то в момент появления сигнала на втором входе блока 10 сравнения, в блоке 9 памяти и на первом входе блока 10 сравнения сигнал отсутствует. При этом на выходе блока 10 сравнения сигнала нет и ни один из исполнительных механизмов 16 не работает. 1. По следуюп(ему импульсу синхрониза тора 1 коммутатор 2 дает разрешение на запуск двух генераторов 3 зондирующих импульсов - упомянутого и вто рого. Акустические импульсы от двух излучающих преобразователей 4, пройдя звуковод 20, складываются в изделии 21 с некоторой разностью фаз, и на приемный преобразователь 5 поступает суммарньй сигнал, который проходит аналогичньЛ путь. Таким образом, на второй вход блока 10 сравнения поступает сигнал с суммарной амплитудой, который также через нормализатор 12 открывает выход блока 9 памяти и на первьй вход блока 10 сравнения поступает сигнал, записанный в предыдущем цикле. С выхода блока 10 сравнения на вход аналого-цифрового преобразователя 13 поступает разность сигналов, пришедших в первом и втором цикле. Здесь эта разность преобразуется в импульсный код, несущий также информацию о знаке разности. Код представляет собой последовательность импульсов генератора комбинированной частоты, число которых пропорционально величине разности. Эти импульсы, усиленные усилителем 14, поступают на счетчик соответствующего исполнительного механизма 16и преобразуются в нем в управляющий сигнал, пропорционально которому устанавливается определенная величина напряжения одного из блоков 17высокого постоянного напряжения. Блок 17 высокого напряжения выполнен в виде делителя напряжения, а исполнительный механизм 16 представляет собой переключатель напряжений. Переключатели представляют собой, например, электромеханические поляризованные реле, управляемые от Аналого-цифрового преобразователя 13 через счетчики. Под действием сигнала с выхода блока 17 высокого напряжения соответствующий механизм 19 перемещения, выполненный, например, из пакета пьезопластин или магнитострикционных преобразователей, перемещает закрепленньм на нем излучающий преобразователь 4 по звуководу 20 на шаг, соответствующий величине разностного сигнала с выхода измерителя 6 рассогласования фазы. Этим изменяются время задержки акустического сигнала и, следовательно, условия сложения сигналов в контролируемом изделии 21, т.е. меняется фаза, в которой эти сигналы складываются. Далее, от тех же двух излучающих преобразователей 4, что и в предыдущем случае, в изделие 21 поступают акустические сигналы утке более близкие по фазе, что увеличивает амплитуду результирующего сигнала, поступающего, аналогично вышеописанному на второй вход блока 10 сравнения. На первом его входе - записанная и блоке 9 памяти сумма двух предыдущих сигналов, В результате величина разности на вы ходе блока 10 сравнения уменьшается. Этот процесс происходит до тех пор, пока разностный сигнал не станет меньше яаперед заданной величины, что свидетельствует о синфазном еложенин акустических сигналов в исследуемой среде При нулевом сигнале с выхода блока 10 сравнения, и, следовательно, отсутствии сигнала на втором входе коммутатора 2, последним включается третий генератор 3 зонгдирующих импульсов, м в изделии 21 происходит сложение акустических колебаний от трех излучающих преобразователей 4. Появившийся на выходе блока 10 сравнения разностный сигнал управляет перемещением третьего излучающего преобразователя 4 до тех пор, пока йёличина его не станет близкой к нулю. Тогда коммутатором 2 запускается следующий генератор 3

зондирующих импульсов, и цикл пойторяется.

Переключатели 18 полярности применяются в процессе предварительной настройки.. Переключателем устанавливют необходимое напряжение поляризаци пьезоэлементов механизма перемещения им производят также частичную или полную деполяризацию этих пьезоэлёментов в исходном положении для увеличения величины перемещения излучателей соответстёующими механизмами перемещения.

Предлагаемое изобретение позволяет вводить в контролируемое изделие акустический сигнал большей амплитуды, чем известные устройства, так как сложение сигналов осуществляется в материале изделия И осуществляется автоматическая подстройка фазы складываемых сигналов.

Использование предлагаемого устройства позволяет расширить диапазон контролируемых толщин при ультразйуковом контроле толстостенных изделий.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ, содержащее синхронизатор, соединенный с ним коммутатор, соединенные с его п выходами п генераторов зондирующих импульсов и соединенные с ними П излучающих преобразователей, отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона контролируемых толщин, оно снабжено последовательно соединенными пр емным преобразователем, измерителем рассогласования фазы, выполненным в виде соединенных последовательно первого детектора, линии задержки, блока памяти и блока сравнения, включенного между приемным преобразователем и вторым входом блока сравнения, второго детектора и соединенного с последним нормализатора, подключенного к второму входу блока памяти, аналого-цифровым преобразователем, усилителем и параллельными блоками фазовой коррекции, выполненными в виде соединенных последовательно исполнительного механизма, блока высокого напряжения, переключателя полярности и механизма перемещения, предназначенного для связи с соответствующим излучающим преобразователем, вторые входы под(Л ключены к синхронизатору генераторов зондирующих импульсов, выход усилителя соединен с вторым входом коммутатора, a каждый из г выходов последнего подключен к второму входу соответствующего исполнительного механизма. О 4 65