УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ Советский патент 1994 года по МПК G01N29/10 

Изобретение относится к области ультразвукового контроля и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии материалов с целью обнаружения локальных дефектов.

Известно устройство, реализующее способ контроля, заключающийся в том, что в материал вводят короткий импульс ультразвука, временным селектором выделяют сигнал от дефекта и анализируют спектр эхо-сигнала, по наличию интерференционного минимума огибающей спектра судят о наличии одного или двух дефектов.

Недостатком данного устройства является невозможность выявления дефектов площадью 2-3 мм² на расстоянии до 4 мм от дна из-за того, что глубина интерференционного минимума огибающей сумматорного спектра недостаточна для уверенного выявления его по причине существенного превышения амплитуды донного сигнала над амплитудой сигнала от дефекта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для ультразвукового контроля, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь, широкополосный усилитель, блок временной регулировки чувствительности, видеоусилитель с детектором и индикатор дефектов, автоматический сигнализатор дефектов, соединенный с видеоусилителем, временный селектор, генератор строб-импульсов и блок полосовых усилителей.

Недостатком известного устройства является невозможность работы вблизи донной поверхности изделия из-за существенного превышения уровня донного сигнала над сигналом от дефекта и, как, следствие, малая глубина интерференционного минимума.

Целью изобретения является повышение чувствительности контроля в дальней мертвой зоне.

Цель достигается тем, что устройство для ультразвукового контроля, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь, широкополосный усилитель, блок временной регулировки чувствительности, видеоусилитель с детектором и индикатор дефектов, блок автоматической сигнализации дефектов, соединенный с видеоусилителем, временной селектор, генератор строб-импульсов и блок полосовых усилителей, снабжено двумя пороговыми элементами, генератором задержки, триггером, регулируемым аттенюатором и автоматическим сигнализатором дефекта в дальней мертвой зоне, входы пороговых элементов и регулируемого аттенюатора соединены с выходом временного селектора, выход синхронизатора соединен с последовательно соединенными генератором задержки, триггером и временным селектором, выход первого порогового элемента соединен с вторым входом триггера, выход второго порогового элемента через генератор строб-импульсов соединен с регулирующим входом аттенюатора, выход которого через блок полосовых усилителей подключен к автоматическому сигнализатору дефектов в дальней мертвой зоне.

На чертеже представлена схема устройства для ультразвукового контроля.

Устройство состоит из последовательно соединенных синхронизатора 1, генератора зондирующих импульсов 2, преобразователя 3, широкополосного усилителя 4, временного селектора 5, регулируемого аттенюатора 6, полосового усилителя 7 и автоматического сигнализатора дефектов в дальней мертвой зоне 8. При этом выход широкополосного усилителя 5 соединен с последовательно соединенными блоком 9 временной регулировки чувствительности, видеоусилителем с детектором 10 и индикатором 11, к детектору подключен автоматический сигнализатор 12 дефектов вне дальней мертвой зоны. Выход временного селектора 5 соединен с двумя пороговыми элементами 13 и 14, выход порогового элемента 13 соединен с входом генератора 15 строб-импульса, выход которого подан на управляющий вход регулируемого аттенюатора 6. Выход синхронизатора 1 соединен с входом генератора 16 задержки, выход генератора задержки соединен с первым входом триггера 17, второй вход которого соединен с выходом первого порогового элемента 14, и выход триггера 17 соединен со вторым входом временного селектора 5.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает импульс, который запускает генератор 2 зондирующих импульсов и генератор 16 задержки. Генератор 2 вырабатывает короткий импульс, преобразователь 3 превращает его в импульс упругих колебаний и посылает в материал, принимает эхо-импульс и преобразует его в электрический сигнал, который усиливается усилителем 4 и поступает на временной селектор 5 и блок 9 ВР4. С блока ВР4 электрические импульсы поступают на видеоусилитель 10, где усиливаются и детектируются, и далее продетектированный сигнал поступает на индикатор 11 и автоматический сигнализатор 12 дефектов вне дальней мертвой зоны. Генератор 16 задержки через время задержки τ₃ включает триггер 17, который открывает временной селектор до прихода управляющего импульса с порогового элемента 14, который возвращает триггер 17 в исходное состояние. Пороговый элемент 14 настроен на амплитуду донного сигнала. При наличии в придонной области дефекта срабатывает второй пороговый элемент 13, настроенный на величину эхо-сигнала от минимально фиксируемого дефекта, и запускает генератор 15 строб-импульса. Генератор 15 строб-импульса вырабатывает управляющий импульс, регулирующий коэффициент ослабления аттенюатора 6. Так как управляющий строб-импульс приходит на аттенюатор с задержкой 0,8-1,5 периода ультразвука, то эхо-сигнал от дефекта в придонной области проходит аттенюатор без ослабления, а донный сигнал ослабевает в выбранное количество раз. С выхода аттенюатора 6 эхо-сигнал поступает на полосовые усилители 7, которые анализируют спектр сигнала и в случае обнаружения минимума огибающей спектра включают автоматический сигнализатор 12 дефекта в дальней мертвой зоне.

При отсутствии придонного дефекта пороговый элемент 13 срабатывает от донного сигнала и на полосовые усилители 7 поступает уменьшенный донный сигнал.

Степень ослабления данного сигнала выбирается согласно формуле
K = B ˙ 0,17( λ Z - 2S)/S , (1) где K - отношение коэффициентов усиления сигналов от дефекта и от дна;
B - эмпирический коэффициент, равный 0,5-5 для разных изделий;
λ - средняя длина излучаемых волн;
Z - глубина залегания дефекта;
S - площадь минимального дефекта, который должен быть выявлен. Коэффициент К получен из следующих соображений. Для четкого срабатывания сигнализатора 12 в дальней мертвой зоне необходимо, чтобы глубина интерференционного минимума, образующегося из-за взаимодействия эхо-сигналов от дефекта и дна, должна быть не менее 0,5 от максимальной составляющей спектра. Отношение же амплитуд согласно теории акустического тракта определяется выражением
a = . (2)
Для обеспечения нужной глубины интерференциального минимума величина а должна быть в пределах 0,33<a<3.

Предложенное устройство позволяет изменять соотношение амплитуд от дефекта и дна и, следовательно, повысить чувствительность контроля в дальней мертвой зоне. (56) Obras I S-th World Conference on NDT, 1976, 3F-3.

Вопилкин А. Х. , Ермаков И. Н. , Стасеев В. Г. Спектральный ультразвуковой метод определения характера дефектов, М. : Машиностроение, 1979.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь, широкополосный усилитель, блок временной регулировки чувствительности, видеоусилитель с детектором и индикатор дефектов, автоматический анализатор дефектов, соединенный с видеоусилителем, временной селектор, генератор строб-импульсов и блок полосовых усилителей, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля в дальней мертвой зоне, оно снабжено двумя пороговыми элементами, генератором задержки, триггером, регулируемым аттенюатором и автоматическим сигнализатором дефекта в дальней мертвой зоне, входы пороговых элементов и регулируемого аттенюатора соединены с выходом временного селектора, выход синхронизатора соединен с последовательно соединенными генератором задержки, триггером и временным селектором, выход первого порогового элемента соединен с вторым входом триггера, выход второго порогового элемента соединен с вторым входом триггера, выход второго порогового элемента через генератор строб-импульсов соединен с регулирующим входом аттенюатора, выход которого через блок полосовых усилителей подключен к автоматическому сигнализатору дефектов в дальней мертвой зоне.