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

11 Изобретение относится к области неразрушающих испытаний материалов и может быть использовано для контроля качества строительных и других материалов., Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости и точности контроля На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - времен ные диаграммы, поясняющие работу уст ройства. Устройство содержит синхронизатор 1, первую логическу о схему 2 И, однрвибратор 3, десятичный счетчик 4, генератор 5 высокой частоты, линию 6 задержки, передающий преобразователь 7, приемный преобразователь 8, резонансный фильтр 9, усилитель 10, блок 11 автоматической регулировки усиления, диодный детектор 12, компаратор-ограничитель 13, формирователь 14 временных интервалов, вторую логическую схему 15 И, генератор 16 опорных импульсов, счетчик 17, индикатор 18. Выход синхронизатора 1 соединен с первым входом первой логической сх мь1 2 И, а выход ее - с входами десятичного счетчика 4, генератора 5 высокой частоты и линии 6 задержки, выход одновибратора 3 подключен к второму входу первой логической схемы 2 И и первому входу счетчика 17, а его вход соединен с выходом десятичного счетчика 4, выход,генератора 5 высокой частоты подключен к входу .передающего преобразователя 7, выход приемного преобразователя 8 подключен к входу резонансного фильтра 9, последовательно соединенного с усили телем 10, а выход последнего подключен к последовательно соединенным ди одному детектору 12, компаратору-ограничителю 13, формирователю 14 временных интервалов, второй логической схеме 15 И, счетчику 17 и индикатору 18, Блок 11 автоматической регулиров ки усиления включен между выходом ли нии 6 задержки и вторым входом усили теля 10, выход генератора 16 опорных импульсов подключен к второму входу логической схемы 15 И. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии, цо начала и мерений, синхронизатор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы, которые п 8 ступают на первый вход первой логической схемь 2 И. На выходе од новибратора 3 присутствует высокий уровень сигнала, который поступает на первый вход счетчика 17, разрешая счет импульсов, поступивших на его второй (счетный) вход, а также на второй вход первой логической схемы 2 И, разрешая прохождение импульсов синхронизатора 1 на входы десятичного счет-чика 4, генератора 5 высокой частоты и линии 6 задержки. Генератор 5 высокой частоты производит заполнение сигналов синхронизатора 1 импульсами высокой частоты, которые поступают на пер дающий преобразователь 7. После поступления десяти импульсов синхронизатора 1 на вход десятичного счетчика 4 на его выходе вырабатывается импульс, положительным перепадом которого одновибратор 3 устанавливается в нулевое состояние. Низкий уровень сигнала с выхода одновибратора 3 поступает на второй вход первой логической схемы 2 И и закрывает ее. Через некоторое время, определяемое внутренними параметрами, одновибратор 3 возвратится в исходное состояние и на его выходе .вырабатывается высокий уровень сигнала, который поступает на второй вход первой логической схемы 2 И, и снова разрешит прохождение десяти импульсов синхронизатора 1. Задержанные импульсы синхронизатора 1 с выхода линии 6 задержки поступают на второй вход формирователя 14 временных интервалов, который передним фронтом первого импульса устанавливается в единичное Состояние, а также на вход блока 11 автоматической регулировки усиления (АРУ),.После ц1ий изменяет коэффициент усиления усилителя 10 таким образом, что в момент поступления переднего фронта задержанного импульса синхронизатора 1 на вход блока 11 автоматической регулировки усиления он равен нулю, затем достигает максимума на интервале между двумя соседними импульсами, далее резко уменьшается и к приходу переднего фронта следующего задержанного импульса синхронизатора 1 снова становится равным нулю. На приемный преобразователь 8 сигналы не поступают, на выходе резонансного фильтра 9, усилителя 10, диодного детектора 12, компаратора-огра3

ничит;еля 13 сигнал равен нулю. Формирователь 14 временных интервалов продолжает оставаться в единичном состоянии, высокий уровень сигнала с его выхода поступает на первый вход второй логической схемы 15 И, разрешая прохождение импульсов с генератора 16 опорных импульсов на второй (счетный) вход счетчика 17. Последний считает импульсы, поступившие на его счетный вход за время, прошедшее от переднего фронта первого задержанного импульса синхронизатора 1 до момента появления заднего фронта десятичного импульса синхронизатора 1 (т.е.до момента установки в нулевое состояние одновибратора 3). После появления сигнала низкого уровня на выходе одновибратора 3 счетчик 17 перестает считать импульсы,а его показание высвечивается на индикаторе 18. При возврате одновибратора 3 в исходное состояние положительным перепадом, выработанным на его выходе счетчик 17.сбрасывается в нуль.

Перед началом измерений производится калибровка устройства.

Калибровка осуществляется следующим образом. Передающий и приемный преобразователи 7 и 8 плотно прижимаются друг к другу, при этом, поскольку зазор между ними равен нулю, показание счетчика 17, высвечиваемое на индикаторе 18, должно быть равно нулю,- Однако вследствие задержки при распространении сигнала в блоках устройства этого не происходит. В этих случаях с помощью рагу лируемой линии 6. задержки выставляется нулевое показание счетчика 17 и таким образом компенсируются указднные задержки при прохождении сигнала в устройстве. . .

При измерении образца испытуемого материала передающий и приемный преобразователи 7 и 8 прикладываются к образцу и плотно прижимаются. Синхронизатор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы (фиг. 2, врем ,и- ная диаграмма 19), поступающие на первый вход первой логической схемы .2 И. Поскольку на второй вход послед ней поступает высокий уровень сигнала, то импульсы синхронизатора 1 с выхода первой логической схемы 2 И поступают на вход десятичного счетчика 4, на вход генератора 5 высокой

792084

частоты, а также на вход регулируемой- линии 6 задержкио С выхода последней задержанные импульсы синхронизатора 1 (фиг. 2, временная диаграмма 22) поступают на вход блока 11 автоматической регулировки усиления, а также на второй вход формирователя 14 временных интервалов и передним фронтом устанавливают его в

10 единичное состояние (фиг. 2, временная диаграмма 29). Генератор 5 высокой частоты производит заполнение сигналов синхронизатора 1 импульсами высокой частоты (фиг. 2, времен-

f5 ная диаграмма 23), которые поступают на передающий преобразователь 7, и, пройдя через исследуемый материал, на приемный преобразователь 8. Заполнение синхронизатора 1 импульсами высокой частоты позволяет подобрать частоту заполнения, равную резонансной частоте используе. мого в данном устройстве передающего и приемного преобразователей 7

25 и 8, что позволяет снизить амплитуду излучаемых импульсов, а следовательно, уменьшить потребляемую мощность и повысить помехоустойчивость устройства.

3Q G приемного преобразователя 8 импульсы высокой частоты поступают на резонансный фильтр 9, который пропускает только импульсы с частотой, равной частоте следования.импульсов генератора 5 высокой частоты (фиг.2, - временная диаграмма 24), что также повьш1ает помехоустойчивость устройства. С выхода резонансного фильтра. 9 импульсы высокой частоты поступают

jj на .регулируемьШ усилитель 10. Блок 11 автоматической регулировки усиления изменяет коэффициент усиления усилителя 10 в зависимости от времени, прошедшего от начала посылки импульса синхронизатором 1 (фиг. 2, временная диаграмма 25). Коэффициент усиления усилителя 10 изменяется с целью повьшхения помехоустойчивости устройства. В момент выработки импульса синхронизатором 1 и излучения его в испытуемый материал коэффициент усиления усилителя 10 минимален, чем исключается прохождение помех. В момент приема импульса, прошедшего чее рез испытуемый материал, коэффициент усиления усилителя 10 становится достаточно большим и принятый сигнал усиливается. Причем чем больше толщина испытуемого материала, тем больше коэффициент усиления усилителя 10 Таким образом.поддерживается постоянство амплитуды сигнала на выходе усилителя 10 независимо от уровня входного сигнала, что повышает также точность измерения, С выхода усилителя 10 (фиг, 2, временная диаграмма 26) сигнал поступает на диодный детектор 12, который производит вьщеление огибающей принятого сигнала (фиг, 2, временная Диаграмма 27), С выхода последнего сигнал поступает на вход компаратораограничителя 13, который является пороговым блоком и при достижении входным сигналом определенного уровня вырабатывает на выходе порожний импульс (фиг, 2j временная диаграмма 28), Это импульс поступает на первый вход формирователя 14 временных интервалов и возвращает его в исходное состояние (фиг, 2, временная диаграмма 29), С выхода формирователя 14 временных интервалов прямоугольный импульс длительность которого равна времени прохождения ультразвуковых колебаний через контролируемое изделие, поступает на первый вход второй логической схемы 15 И, На второй вход послед ней поступают импульсы с генератора 16опорных импульсов, запоминающие сигнал, выработанный на выходе формирователя 14 временных интервалов, С выхода второй логической схемы 15 И серия импульсов поступит на счетчик 17(фиг, 2, временная диаграмма 30), Показания счетчика 17 выводятся на индикатор 18, где индуцируются в цифровой форме, После того, как синхронизатор 1 выработает десять импульсов, на выходе десятичного счетчика 4 вырабатывается высокий уровень сигнала, ко торый поступает на одновибратор 3 и устанавливает его в нулевое состояние (фиг, 2, временная диаграмма 21), Низкий уровень сигнала с выхода однрвибратора 3.поступает на второй вход первой логической схемы 2 И и закрывает ее (фиг, 2, временная диаграмма 20), через некоторое время, определяемое внутренними параметрами, одновибратор 3 возвратится в исходное состояние и на его выходе выработается высокий уровень сигнала, который поступает на второй вход первой логической схемы 2 И и снова дает разрешение на прохождение импульсов синхронизатора 1, По заднему фронту отрицательного импульса,, выработанного на выходе одновибратора 3, сбрасывается счетчик 17 (фиг. 2, временная;/ диаграмма 21), Частота следования импульсов синхронизатора i выбирается такой, чтобы за время между двумя последовательными импульсами показания счетчика 17 не успевали высвечиваться на индикаторе 18, Только после выработки синхронизатором 1 десяти импульсов за время, равное длительности отрицательного импульса одновибратора 3, показание счетчика 17 высвечивается на индикаторе 18 (фиг. 2, временная диаграмма 31). Причем для получения усредненного результата по одному из десяти измерений младший разряд счетчика 17 на индикатор 18 не выводится. Таким образом, в счетчике 17 накапливается результат десяти последовательных измерений, а в индикаторе 1В индуцируется усредненный результат одного измерения. Это позволяет ускорить процесс измерения и повысить долговечность. По окончании времени индикации процесс измерения автоматически повторяется сначала, что позволяет, при необходимости, производить мйогократное измерение.

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ИМПУЛЬСНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ, содержащее синхронизатор, передающий и приемные преобразователи, усилитель, преобразователь временного интервала, линию задержки, генератор опорных импульсов и счетчик, отличающееся тем,что,с целью повышения помехоустойчивости и точности, оно снабжено двумя логическими схемами И, последовательно соединенными десятичным счетчиком и одновибратором, генератором высокой частоты, резонансным фильтром, блоком автоматической регулировки усиления, последовательно соединенными диодным детектором и компаратором-ограничителем и индикатором, синхронизатор подключен к первому входу первой логической схемы И, выход одновибратора соединен соответственно с первым и вторым входами счетчика и первой логической схемы И, выход которой соединен с входами десятичного счетчика и линии задержки, генератор высокой частоты включен между выходом первой логической схемы И и входом передающего преобразователя, резонансный фильтр включен между выходом приемного преобразователя и первым входом усилителя, блок автоматической регулировки уси(Л ления включен между выходом линии задержки и вторым входом усилителя, выход которого подключен к входу диодного детектора, первый и второй входы формирователя временных интервалов соединены соответственно с выходами компаратора-ограничителя и линии задержки, а выход его - с первым входом второй логической схемы И, м второй вход которой соединен с выхог дом генератора опорных импульс ов, второй вход счетчика соединен с выходом второй логической схемы И, а выход - с индикатором.