Устройство для ультразвукового контроля качества материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N29/04 

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что усилитель выполнен в виде операционного усилителя в инвертирующем включении, парал лельно инвертирующему вхолУ включен конденсатор, в цепь отрицательной обратной связи включены соединенные

параллельно резистор и полевой транзистор, подключенный истоком к инвертирующему входу усилителя, стоком к выходу последнего , а затвор полевого транзистора предназна чей для подключения к интегратоРУ.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ, содержащее соединенные последовательно синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель и блок измерения времени, соединенный вторым входом с синхронизатором, отличающееся- тем, что, с . целью повьппения точности контроля, оно снабжено соединенными последовательно с выходом усилителя пиковым детектором, компаратором, первым триггером, генератором пилообразного напряжения, первым ключом, соединенным вторым входом с выходом первого триггера, и интегратором, подключенным к управляющему входу усилителя, соединенным с генератором пилообразного напряжения вторым триггером, включенным между выходом , усилителя и вторым входом компаратора вторым ключом, соединенньи вторым входом с выходом второго триг9 гера, и включенным между синхронизато ром и вторым входом первого тр иггбра делителем частоты, а второй выход первого триггера подключен к вторым входам пикового детектора и блока измерения времени. ЕЬ€Н оо со сд

Изобретение относится к неразрушаюрщм методам контроля и может быть использовано для дефектоскопии горных пород. Известно устройство для ультразв кового контроля качества материалов содержащее последовательно соединен ные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель, модулятор, линию задержки, схему сравнения, формирователь временных интервалов, селектор и счетчик, генератор опорной частоты, подключенный к BTopbw входам модулятора и Селектора, причем синхронизатор связан с вторым входом формировател временного интервала, а модулятор - с вторым входом схемы сравнения lj Недостатком данного устройства является низкая, точность контроля, связанная с отсутствием помехозащиты. Наиболее близким к изобретению п технической сущности является устро ство для ультразвукового контроля к чества материалов, содержащее соеди ненные последовательно синхронизатор, генератор зондирующих импуль сов, излучающий и приемный преобра- зователи, усилитель и блок измерения времени, соединенный вторым входом с синхронизатором Ш. Недостатком известного устройств является низкая точность контроля, обусловленная большим затуханием ультразвуковых колебаний в крупноструктурных материалах, в результаTfe которого уровень первого вступления сигнала может оказаться ниже порога срабатывания блока измерения времени. Цель изобретения - повьппение точности контроля. Поставленная цель достигается тем, что устройство для ультразвукового контроля качества материалов, содержащее соединенные последовательно синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель и блок измерения времени, соединенный вторым входом с синхронизатором, снабжено соединенными последовательно с выходом усилителя пиковым детектором, компаратором, первым триггером генератором пилообразного напряжения , nefjBbiM ключом, соединенным вторым входом с выходом первого триггера, и интегратором, подключенным к управ ляющему входу усилителя, соединенным с генератором пипообразного напряжения вторым триггером, включенным между выходом усилителя и вторым входом компаратора вторым ключом, соединенным вторым входом с выходом второго триггера, и включенным между синхронизатором и вторьм входом первого триггера делителем частоты, а второй вьпсод первого триггера подключен к вторьм входам пикового детектора и блока измерения времени. При этом усилитель выполнен в виде операционного усилителя в инвертирующем включении, параллельно инвертирующему входу включен конденсатор, в цепь отрицательной обратной связи включены соединенные параллельно резистор и полевой транзистор, под слюченный истоком к инвертирующему входу усилителя, стоком - к выходу последнего, а затвор полевого транзистора предназначен для подключения к интегратору. На фиг. 1, представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - принципиальная схема усилителя; на 3 фиг. 3 - временные диаграммы, поясн щие работу устройства. Устройство для ультразвукового контроля качества материалов содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4, усилитель 5, пиковый детектор 6, компаратор 7, первый триггер 8, генератор 9 пилообразног напряжения, первый ключ 10 и интегратор 11, подключенный к управляющему входу усилителя 5, соеди ненный с генератором 9 пилообразного напряжения второй триггер 12, включенный между выходом усилителя 5 и вторым входом компаратора 7 вто рой ключ 13 ,соединенный вторым входом с выходом второго триггера 12, включенный между синхронизатором 1 и вторым входом первого триггера 8 делитель 14 частоты и блок измерения времени, соединенный свои входами с синхронизатором 1, усилителем 5, вторым выходом первого триггера Я, последний подключен так к второму входу пикового детектора 6. Усилитель 5 выполнен в виде опе рационного усилителя 16 (цепи корр ции на фиг. 2 не показаны), паралл но инвертирующему входу 17 которог подключен конденсатор 18, в цепь обрат ной связи включены параллельн соединенные резистор 19 и полевой транзистор 20,исток 21 которого связан с инвертирующим входом усил теля 16, сток 22 - с выходом усили теля 16, а затвор 23 предназначен для подключения к интегратору 11. Устройство работает следующим образом. Синхронизатор t вырабатывает си хроимпульсы 24, поступающие с пер дом т на генератор 2 зондирующих импульсов, возбуждающий излучающий преобразователь 3. Импульсы ультра звуковых колебаний вводятся в контролируемый материал, пройдя который, принимаются приемным преобра зователем 4. Одновременно с запуском синхронизатора 1 генератор 9 вырабатывае пилообразное напряжение 25, период Tj которого много больше периода следования синхроимпульсов 24. Линейно возрастающее напряжение 25 через открытый ключ 10 и интегра44тор 11 поступает на управляющий вхол усилителя 5. Под действием напряжения 25 внутреннее сопротивление Квц полевого транзистора 20 изменяется, тем самым изменяется сопротивлен ейдр обратной связи{й(,.К,,-Кдн/ й„- Йв„) и комплексное входное Сопротивление ) операционного усилителя 16, которое имеет индуктивный характер вк(, гдеЯэ 8„с/Ко,1гйос/ оЧ« KO - коэффициент усиления по напряжению усилителя с разомкнутой обратной связью; UCD частота среза амплитудно-частотной характеристики усилителя. Таким образом, изменение напряжения 25 на управляющем входе усилителя 5 приводит к изменению величины синтезируемой иа базе операционного усилителя 16 индуктивности В результате происходит перестройка амплитудно-частотной характеристики приемного тракта (преобразователя 4, подключенного к усилителю 5), максимум которой смещается по частоте от l,j до1л12 ц . Верхняя граница рабочих частот fg рр , в пределах которых возможна перестройка частотной характеристики приемного тракта, определяется типом применяемого операционного усилителя и, как по- казали экспериментальные исследования, 0,frp.yc , где yj, верхняя граничная частота операционного усилителя. Так, например, если операционный усилитель вьтолнен на микросхеме 284УД1А, 1 МГц, a g rpOllO кГ1. В некоторый момент времени t напряжение 25 на управляющем входе усилителя 5 достигает величины, при которой 2g)j принимает значение, соответствующее настройке приемного электроакустического тракта на оптимальную частоту lonT , т,е. частоту, при которой коэффициент передачи всего электроакустического трак та будет максимален. В этот момент времени сигнал 26 на выходе усилителя 5 будет иметь максимальную амплитуду. При дальнейщем увеличении управляющего напряжения 25 импульсы 26 начинают убьгеать. Р1мпульсы 26 с выхода усилителя 5 поступают на пиковый детектор 6, уровень напряжения 27 на выходе которого равен уровню максимального из импульсов 26, т.е. пиковый детектор 6 запоминает максимальный уро5вень, достигнутый входным сигналом. Напряжение 27 поступает на первый вход компаратора 7. В момент времени vg линейное возрастание напряжения 25 заканчивается и его обратным ходом (задним ФРОНТОМ) перебрасывается второй триггер 12. Сигнал с триггера 12 открывает второй ключ 13, и импульсы 26 с выхода усилителя 5 поступаю на второй вход компаратора 7. Напряжение 28 генератора 9 пилообразного напряжения вновь начинает возрастать до момента времени t когда на выходе усилителя 5 появЛяе ся максимальный из импульсов 26. В момент времени i-j сигналы 26 и 27 (соответственно на втором и первом входах компаратора 7) равны и компа ратор 7 выдает импульс, опрокидываю щий первый триггер 8. Сигнал с первого выхода триггера 8 закрывает первый ключ 10, и на выходе yimerpa тора 11 устанавливается напряжение 29 постоянной величины. Поступая на управляющий вход уси лителя 5, напряжение 29 обеспечивает такие значения KQJ. и Z gx ) при которых сигнал на выходе усилителя 5 максимален. Одновременно сигнал

го

17

/в

ir

Фиг 2

гз

4 6 с второго выхода первого триггера 8 обнуляет пиковый детектор 6 и дает команду блоку 15 измерения времени на начало измерений. Последний измеряет время tp распространения ультра звуковых колег.аний между излучающим преобразователем 3 и приемным преобразователем 4. Величинаtp позволяет по известной базе измерений определить скорость распрос ранения ультразвуковых колебаний в контролируемом материале, которая коррелирует с его различными качественными характеристиками. В момент времени i который определяется делителем 14 частоты, импульс с выхода синхронизатора 1 поступает на второй вход первого триггера 8, перебрасывает его в но вое состояние и все процессы в устройстве повторяются сначала. Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить точность контроля путем автоматической подстройки частоты, обеспечивающей максимальньй коэффициент передачи электроакустического тракта, что исключает срабатывание устройства ввиду помех или не по первому вступлению принятого акустического сигнала,

ч

I I I I I

1 I 1

+-h4