Устройство для ультразвукового контроля качества материалов с шероховатой поверхностью Советский патент 1985 года по МПК G01H1/00 

эо :л

о Изобретение относится к измерите ной технике и может быть использова но для контроля прочности, шерохова тости и других технологических хара теристик железобетонных изделий с н однородной шероховатостью. Целью изобретения является повы,шение точности контроля качества ма териалов с шероховатой поверхностью расширение технологических возможностей устройства. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит ручку 1, на конце которой размещены держатели 2-5 с закрепленными в них двумя парами ультразвуковьгх преобразователей: точечными 6,7 и плоскими 8,9. Держатель 3 с точечным..преобразователем 7 имеет возможность перем щаться вдоль ручки 1. Все преобразователи подпружинены и имеют возможность устанавливаться в держателях на некоторую глубину. На точечных преобразователях 6 и 7 внутри держателей 2 и 3 закреплен соединенные последовательно электри ческие контакты, замыкаюш;иеся при прижиме ручки 1 к контролируемому и делию. Измерительньм прибор начинае работать только после замыкания обо их указанных контактов. Это необход мо для того, чтобы при любой шерохо ватости контролируемого изделия измерительный прибор начинал работать только при надежном прижатии к изделию точечных преобразователей. На одной стороне измерительной ручки закреплены две индикаторные лампочки зеленого 10 и красного 11 цвета. С другой стороны измерительной ручки входит кабель 12 с жилами, подходящими к ультразвуковым преобразователям к индикаторным лам почкам и контактам на точечных преобразователях. Кабель 12 соединен другим своим концом с измерительным прибором (не показан). Измерительный прибор включает переключатель 13 режима контроля, синхронизатор 14, генератор 15 зондирующих импульсов, вибратор 16, усилители 17,18, формирователи 19, 20, блок 21 сравнения, блок 22 реле датчики 23, 2А граничного значения времени распространения акустических колебаний, блок 25 питания и из мерительный блок 26. 72 Блок 22 реле представляет собой несколько реле, входы которых подключаются к выходу блока 21 сравнения через переключатель 13 режима контроля. Переключатель 13 режима контроля подключает к выходу блока 21 сравнения реле, которые должны работать при данном режиме контроля. Питание вибратора 16 осуществляется от блока 25 питания, который подключен к входу вибратора 16 через переключатель 13 режима контроля и контакты блока 22 реле. Если контакты блока 22 отсоединены от блока . 25 питания, то вибратор 16 работает, периодически подключая к измерительному прибору то одну, то другую пару преобразователей. Если контакты блока 23 подсоединены к блоку 25 питания, то вибратор 16 в зависимости от положения реле блока 22 останавливается и занимает одно из двух возможных положений, При этом к измерительному прибору подключается либо пара плоских, либо пара точечных преобразователей. Устройство может работать как в режиме непосредственного измерения, так и в альтернативном режиме. При контроле прочности в режиме непосредственного измерения устройство работает следующим образом. Точечный преобразователь 7 устанавливают в первое (I) фиксированное положение, при котором время распространения акустических колебаний между трчечньми преобразователями 6 и 7 равно времени распространения колебаний между плоскими преобразователями 8 и 9 при шероховатости изделия, соответствующей максимально допустимой погрешности измерений. Иными словами, при установке преобразователя 7 в первое фиксированное положение соотношение расстояний между точечными преобразователями и между плоскими преобразователями 8,9 таково, что время распространения акустических колебаний по бетону контролируемого изделия между точечными преобразователями 6,7 равно суммарному времени распространения колебаний через контактную смазку и выступы бетона под излучаюЕом плоским преобразователем, бетон между центрами плоских преобразователей и контактную смазку и выступы бетона под приемным плоским преобразователем. При этом время

31

прохождения акустических колебаний через контактную смазку и выступы бетона под излучающим преобразователем плюс время распространения колебаний через контактную смазку и вы ступы бетона под приемным преобразовтелем равно максимально допустимой погрешности измерений.

Переключатель 13 режима контроля устанавливают в положение контроля прочности в режиме непосредственного измерения.

При этом к измерительному прибору подключается измерительный блок 26, к измерительному прибору - вход блока 21 сравнения, к измерительному прибору V- формирователи 19 и 20, от измерительного прибора отсоединяются датчики 23 и 24, блок 25 питания подключается к входу вибратора 16 че рез контакты блока 22 реле. После прижатия ручки 1 к контролируемому изделию замыкаются оба контакта точеных преобразователей, после чего синхронизатор 14 начинает периодически запускать генератор 15 зондирующих импульсов, который В свою очередь через вибратор 16 поочередно возбуждает излучающие преобразователи 6 и 8, преобразующие электрические импульсы генератора 15 в синусоидальные затухающие механические колебания .ультразвуковой частоты.

Через точечньм контакт преобразователя 6 и контактный слой плоского преобразователя 8 акустические колебания вводятся в контролируемое изделие и распространяются от излучающих преобразователей во всех направлениях.

Акустические ультразвуковые колебания, дойдя до приемных преобразователей 7 и 9, преобразуются ими в электрические колебания той же частоты. Электрические колебания с приемного преобразователя 7 поступают через вибратор 16 на усилитель ;17 электрических колебаний, а с преобразователя 9 - на усилитель 18.

В связи с тем, что как излучающие, так и приемные плоские и точечные преобразователи подключаются к измерительному прибору через вибратор 16 поочередно, каждая пара преобразователей работает самостоятельно и влияния друг на друга не оказывает.

074

С усилителей 17 и 18 усиленные электрические колебания поступают на формирователи 19 и 20. Кроме : того, на формирователи 19 и 20 поступают синхронизирующие импульсы с синхронизатора 14. Каждый из формирователей преобразует время распространенич акустических колебаний между соответствующими ультразвуковыми преобразователями в электрические импульсы, длительность которых прогч, порциональна времени распространения колебаний. С формирователей 19 и 20 электрические импульсы поступают на вход блока 21 сравнения, котрый сравнивает длительности поступающих на него импульсов.

Если длительность импульса, поступившего на блок 21 сравнения с формирователя 19, превьшает длительность импульса, поступившего с формирователя 20, это значит, что время распространения акустических колебаний в контролируемом материале между точечными преобразователями 6,7 больше чем время распространения колебаний между плоскими преобразователями 8,9 т.е. размах щероховатости изделия не превьшает максимально допустимой величины и контроль прочности из-, делия в этой точке может производиться плоскими преобразователями 8,9 с необходимой точностью.

В этом случае блок 21 сравнения срабатьгеает таким образом, что реле блока 22 останавливает вибратор 16 в таком положении, что к измерительному прибору подключается пара плоских преобразователей 8 и 9. Кроме того, реле блока 22 включает индикаторную лампочку 10 зеленого цвета. Загораг. ние зеленой индикаторной лампочки язк ляется сигналом для производящего контроль оператора, что в данной контролируемой точке изделия работают плоские преобразователи 8,9 и что при определении прочности бетона следует пользоваться соответствующей градуировочной кривой время-прочность. Показания измерительного прибора снимаются с его измерительного блока 26.

Переключатель режима контроля 13 устанавливают в положение контроля прочности в альтернативном режиме.

При этом от измерительного .прибора отключается измерительный блок 26, к входу блока 21 сравнения через контакты реле 22 подключаются формирователи 19 и 20, к контактам блока 22 реле подключаются датчики 23 и 24, а блок 25 питания - к входу вибратор 16 через контакты блока 22 реле.

Если длительность импульса, поступившего на вход блока 21 сравнения с формирователя 19, меньше длиг тельности импульса, поступившего с формирователя 20, то блок 21 сравнения срабатьшает таким образом, что реле блока 22 подключает к измерительному прибору пару точечных преобразователей 6 и 7, так как в этом случае размах шероховатости изделия в контролируемой точке недопустимо велик, и измерения с помощью плоских преобразователей производится с недопустимым завьш1ением времени распространения акустических колебаний. Одновременно реле блока 22 включает красную индикаторную лампочку 11, загорание которой является сигналом для оператора, что в данной контролируемой точке работают точечные преобразователи 6 и 7.

При контроле прочности в альтернативном режиме устройство работает следующим образом,

Точечный преобразователь 7 оставляют в прежнем положении (J),

Датчик 23 предназначен для установки граничного значения времени распространения колебаний при исполь зовании точечных преобразователей 6,7, а датчик 24 - для установки граничного значения времени при использовании плоских преобразователей 8,9,

На каждом из датчиков устанавливают требуемую величину граничного времени распространения акустических колебаний в контролируемом изделии ,

После прижатия ручки к. контролируемому изделию происходит сравнение длительности электрических импульсов, поступающих с формирователе 19 и 20 на блок 21 сравнения по описанной схеме, в результате чего блок 21 сравнения через реле блока 22 останавливает вибратор 16 таким образом, что к измерительному прибору подключается либо пара плоских преобразователей 8 и 9, либо пара точечных преобразователей 6 и 7, Если к измерительному прибору подключаются плоские преобразователи 8 и 9, то от входа блока 21 сравнения реле блока 22 отключает формирователь 19 и подключает на его место датчик 24,

Блок 21 сравнения сравнивает длительность импульсов, поступающих на него с формирователя 20 и датчика 24, Если длительность импульса, вырабатываемого формирователем 20, больше длительности импульса, вырабатываемого датчиком 24, т,е, фактическая прочность бетона в контролируемой точке изделия меньше, чем граничное.значение прочности (больше чем граничное значение времени распространения акустических колебаний в бетоне), обозначенное на датчике 24, то блок сравнения с помощью реле блока 22 включает красную индикаторную лампочку 11,

Если же длительность импульса формирователя 20 меньше длительности импульса датчика 24, т,е, прочность бетона больше граничного значения прочности, то блок 21 сравнения включает зеленую индикаторную лампочку 10,

В случае, когда после прижима ручки 1 к контролируемому изделию блок 21 сравнения с помощью реле блока 22 и вибратора 16 подключает к измерительному прибору точечные преобразователи 6 и 7, то одновременно с этим от входа блока 21 сравнения и реле блока 22 отключает формирователь 20 и подключает на его место датчик 23,

После этого блок 21 сравнения сравнивает длительности импульсов формирователя 19 и датчика 23 и включает через реле блока 22 либо красную 11, либо зеленую 10 индикаторную лампочку.

Следовательно, при контроле прочности изделий альтернативным способом загорание зеленой лампочки означает, что прочность бетона в контролируемой точке изделия вьше его граничной прочности, а загорание красной лампочки - что прочность бетона ниже граничной прочности,

. Таким образом, при контроле прочности с помощью предлагаемого устройства измерительный прибор сам выбирает и включает в работу ту пару преобразователей, которая при данной шероховатости контролируемого издеЛИЯ обеспечивает более высокую точность контроля.

Очевидно, что в процессе проведения однократного контроля прочности альтернативным способом блок 21 сравнения срабатывает два раза. В первый раз он выбирает ту пару преобразователей, которая обеспечивает наибольшую прочность контроля, а во второй сравнивает граничное и фактическое значения времени распространения колебаний и зажигает красную или зеленую индикаторную лампочку.

При контроле шероховатости в режиме непосредственного измерения устройство работает следующим образом.

Точечный преобразователь 7 устанавливают во второе (fl) фиксированное положение, при котором время распростра нения акустического колебания в изделие между точечными преобразователями и время распространения колебаний между плоскими преобразователями равны между собой при нулевой шероховатости контролируемого изделия.

Переключатель 13 режима контроля устанавливают в положение контроля шероховатости в режиме непосредственного измерения.

При этом к измерительному прибору подключается измерительный блок 26, от измерительного прибора отключается вход блока 21 сравнения, от входа вибратора 16 - контакт реле блока 22, от измерительного прибораформирователи 19 и 20, а от измерительного прибора - датчики 23 и 24.

После прижатия ручки 1 к контролируемому изделию вибратор 16 не фиксируется в одном из двух возможных положений, а продолжает по очереди подключать к измерительному прибору каждую пару преобразователей.

Наизмерительном блоке 26 измерительного прибора появляется изображение двух синусоид, причем смещение первого вступления синусоид одна относительно другой пропорционально величине шероховатости изделий. Величина шероховатости определяется

по величине этого смещения по предварительно построенным кривым.

При контроле шероховатости в алЬ5 тернативном режиме устройство работает следующим образом.

Точечный преобразователь 7 устанавливается в третье (11.1) фиксированное положение, при котором время 10 распределения акустических колебаний между точечными преобразователями равно времени распространения колебаний между плоскими преобразователями при максимально допустимой 15 для контролируемого изделия шероховатости.

Переключатель 13 режима контроля устанавливается в положение контроля шероховатости альтернативным способом.

При этом от измерительного прибора отключается измерительный блок 26, к измерительному прибору подключается вход блока 21 сравнения, от

5 входа вибратора 16 отключается контакт реле блока 22, к измерительному прибору подключаются формирователи 19 и 20, от измерительного прибора отключаются датчики 23 и 24.

0 После прижатия ручки 1 к контролируемому изделию вибратор 16 не 4 иксируется в одном из двух возможных положений, а продолжает по очереди подключать к измерительному прибору

5 каждую пару преобразователей.

Если время распространения акустических колебаний между плоскими преобразователями 8 и 9 меньше, чем время распространения колебаний межг

0 ду точе шыми преобразователями 6 и 7, то после прижатия ручки 1 блок

21сравнения с помощью реле блока

22включает зеленую индикаторную лампочку 10. В противном случае загорается красная лампочка.

Таким образом, загорание зеленой лампочки означает, что шероховатость изделия в контролируемой точке меньше максимально допустимой для данного

0 изделия шероховатости, а загорание красной - шероховатость изделия больше максимально допустимой величины.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ с шероховатой поверхностью, содержащее пару плоских ультразвуковых преобразователей, встроенных в ручку с индикатором, и измерительный прибор, включающий измерительньй блок, вибратор, переключатель режима контроля, блок сравнения и блок реле, входом подключенный к выходу блока сравнения через переключатель режима контроля, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности контроля и расширения технологических возможностей устройства, оно снабжено двумя формирователями, двумя датчиками граничного времени и парой точечных ультразвуковых преобразователей, встроенных в ручку,один из которых выполнен подвижным вдоль ручки с возможностью фиксации в трех положениях, вибратор подключен к блоку питания через переключатель и блок сравнения, формирователи и датчики граничного времени подключены к входу блока сравнения через блок реле.