Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N29/04 

(риг.1

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний материалов ультразвуковым методом и может быть использовано в горной, строительной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля.

На фиг. 1 изображена блок-схема ультразвукового устройства для контроля качества материала; на фиг. 2 - блок-схема генератора импульсов чередуюш,ейся полярности; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Ультразвуковое устройство для контроля качества материала содержит последовательно электроакустически связанные синхронизатор 1, генератор 2, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4, усилитель 5, пороговое устройство 6 и формирователь 7 импульсов, первую 8 и вторую 9 схемы И и цифровой счетчикиндикатор 10, связанный с синхронизатором 1, последовательно соединенные двухполупериодный выпрямитель 11, ждущий мультивибратор 12, ключ 13, интегратор 14 и инвертор 15, включенные между формирователем 7 импульсов и первой схемой И 8, второй инвертор 16, включенный между ключом 13 и второй схемой И 9,и элемент ИЛИ 17 включенный между выходами схем И 8 и 9 и стоповым входом счетчика-индикатора 10.

Генератор 2 импульсов чередующейся полярности содержит двухполярный источник 18 питания, два ключа 19 и 20, синхронный триггер 21, подключенные к нему две схемы И 22 и 23, выходы которых соединены с управляющими входами ключей 19 и 20, вторые входы схем И 22 и 23 и вход синхронного триггера 21 объединены и являются входом генератора 2, вторые входы ключей 19 и 20 соединены с выходами двухполярного источника 18 питания, а выходы ключей 19 и 20 объединены и образуют выход генератора. 2.

Ультразвуковое устройство для контроля качества материала работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает импульсы 24, которые с периодом Т поступают на генератор 2 импульсов чередующейся полярности. Синхронный триггер 2 по заднему фронту импульсов 24 вырабатывает импульсы 25 на одном из выходов и импульсы 26 - на другом. Схемы И 22 и 23 формируют импульсы 27 и 28, которые поступают на управляющие входы ключей 19 и 20, которые попеременно подключают к преобразователю 3 полюса двухполярного источника 18 питания. На преобразователь поступает напряжение 29, которое преобразуется в ультразвук и вводится в контролируемый материал. Пройдя контролируемый материал, ультразвуковые импульсы принимаются приемным преобразователем 4 и преобразуются в электрические сигналы 30 34. При воздействии периодической помехи с периодом, равным периоду следования , синхроимпульсов 24, на выходе приемного преобразователя будут импульсы 35-39 помехи, задержанные относительно импульсов 24 на произвольное время to Если это время меньще времени распространения ультразвука в материале, то возможно ложное

0 срабатывание. Для исключения такого срабатывания импульсы 35-39 подаются на усилитель 5 и пороговое устройство 6. На выход порогового устройства 6 поступят импульсы 40, которые подают на формирователь 7 импульсов, представляющий собой усилитель-ограничитель. На его выходе имеем импульсы 41 равной амплитуды, поступающие на двухполупериодный выпрямитель 11 в ключ 13. На выходе выпрямителя 11 получим сгруппированные однополярные

0 импульсы 42. Задним фронтом первого из импульсов каждой группы запускается ждущий мультивибратор 12, импульсы 43 которого по длительности превышают длительность сигнала на выходе приемного преобразователя 4. Импульсы 43 размыкают ключ 13, на выходе ключа 13 имеем импульсы 44, соответствующие первым полупериодам импульсов 30-39. Импульсы 44 поступают на интегратор 14, схему И 8, инвертор 16. Если фаза помехи положительна, тогда напряжение 45 на выходе интегратора 14 положительно. Параметры интегратора 14 выбраны так, что он насыщается за три импульса и напряжение 45 далее не увеличивается. Положительное напряжение 45 поступает на вход схемы И 9, на второй

вход которой поступают проинвертированные инвертором 16 импульсы 44 с выхода ключа 13. В момент времени ti схема И 9 открыта и на ее выходе образуется импульс 46, останавливающий счетчик-индикатор 10,

запуск которого осуществляется импульсами 24 синхронизации. На счетчике-индикаторе 10 индицируется время распространения упругих колебаний в материале.

Если фаза помехи отрицательна, то на выходе ключа 13 будут импульсы, аналогичные импульсам 44, но другой полярности. На выходе интегратора 14 будет напряжение отрицательной полярности. Пройдя второй инвертор 16, напряжение меняет полярность и поступает на вход схемы И 8, на второй вход которой поступают импульсы с выхода ключа 13. В момент времени tj на обоих входах схемы И 8 положительное напряжение, на выходе образуется импульс 46, который через элемент ИЛИ 17 останавливает счетчик-индикатор 10.

5 Если помеха на устройство не воздействует, интегратор 14 первым полупериодом полезного сигнала заряжается и подает положительное напряжение на один из входов схемы И 8. В следующий полупериод знак сигнала будет противоположный, на инверторе 16 он поменяется, на входе схемы И 8 будет положительным. Импульсы с выхода элемента ИЛИ 17 останавливают счетчик-индикатор.

Если первый полупериод полезного сигнала отрицателен, то на выходе интегратора 14 напряжение отрицательно, на выходе инвертора 15 положительно, и с приходом

следующего импульса на выходе схемы И 8 будет сформирован импульс, который, пройдя элемент ИЛИ 17, остановит счетчик 10. Измеренное время распространения ультразвука в материале характеризует его качество. Предлагаемое устройство исключает ложное срабатывание при действии помех с периодами следования, совпадающими с периодом зондирующих импульсов, следовательно, повыщает достоверность контроля.

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательноэлектроакустически связанные синхронизатор, генератор, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель, пороговое устройство и формирователь импульсов, первую и вторую схему И и цифровой счетчик-индикатор, связанный с синхронизатором, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено последовательно соединенными двухполупериодным выпрямителем, ждущим мультивибратором , ключом, интегратором и инвертором, включенными между формирователем импульсов и первым элементом И, вторым инвертором, включенным между ключом и вторым элементом И и элементом ИЛИ, включенным между выходами элементов И и стоповым входом счетчика-индикатора, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом ключа, выход последнего - с вторым входом первого элемента И, выход интегратора соединен с вторым входом второго элемента И, а генератор выполнен в виде генератора импульсов чередующейся полярности. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что генератор импульсов чередующейся полярности выполнен в виде двухполярного источника питания, двух ключей, синхронi ного триггера, подключенных к нему двух схем И, выходы которых соединены с упW равляющими в.ходами ключей, вторые входы схем И и вход синхронного триггера объединены и являются входом генератора, вторые входы ключей соединены с выходами двухполярного источника питания, а выходы ключей объединены и образуют выход генератора. 4; 00 Од

(fJuz.J