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

Изобретение относится к устройствам ультразвукового контроля и может использоваться в приборах для оценки структуры материалов.

Цель изобретения - повышение производительности контроля.

I

На фиг. 1 схематически представлено предлагаемое ультразвуковое устройство для контроля структуры материалов; на фиг. 2 - схема управления в устройстве, вариант выполнения; на фиг. 3 - схема колебательной системы.

Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 развертки и индикатор 3, электроакустический преобразователь 4, усилитель 5, выход которого подключен к входу индикатора 3, два генератора 6 и 7 импульсов и колебательную систему 8 с двумя входами, подключенными к выходам соответствующего генератора 6 и 7 импульсов, а выход колебательной системы подключен к элeктpoaкycтичecкo Iy преобразователю 4, одновибратор 9 и схему 10 управления, входы которых подключены к синхронизатору 1, коммутатор

IIи две схемы 12 и 13 заряда, подключенные входами к выходам коммутатора 11, а выходами - к первым входам соответственно первого 6 и втоpord 7 генераторов импульсов, вторые входы которых соединены соответственно с третьим и четвертым выходами коммутатора 11, селектор 14, вход которого соединен с вторым выходом схемы 10 управления, второй вход соединен с выходом усилителя 5, а выход - с регулирующим входом усилителя 5, и соединенные последовательно измеритель 15 отношений, первый вход которого соединен с выходом усилителя, а второй - с первым выходом схемы управления, и блок16 цифрового отсчета, второй вход которого соединен с синхронизатором. Преобразователь 4 установлен на контролируемом изделии 17.

Схема 10 управления (фиг. 2) содержит триггер 18, вход которого соединен с синхронизатором 1, а первый выход - с вторым входом коммутатора 11, два соединенных последовательно одновибратора 19 и 20, первый из которых соединён входом с синхронизатором 1 и служит для задержки строб-импульса, вырабатьшаемого вторЬ1м одновибратором 20, выход которого соединен с первым входом схемы 21 И. Второй вход схемы 21 И coefifiнен с вторым выходом триггера 18, а

5 выход - с первым входом селектора 14,

Колебательная система 8 (фиг.З) представляет собой систему из двух связанных контуров, первичные контуры которых и являются

0 последовательными, а вторичные C,L и CxGjL. параллельными. Вторичные контуры соединены последовательно с преобразователем 4 (на фиг,. 3 не показан). Генераторы 6 и 7 импульсов

5 содержит в простейшем случае тиристор и схему его запуска. Усилитель 5 помимо собственно усилителя содержит и детектор.

Устройство работает следующим

0 образом.

Синхрбнизатор 1 запускает одновибратор 9, которьй через первьй выход коммутатора 11 включает перс вую схему 12 заряда. За время работы одновибратора 9 происходит заряд конденсатора G колебательной системы 8 током с первой схемы 12 заряда через первьй генератор 6 импульсов. Задний .фронт импульса одновибратора 9 через третий выход коммутатора 11 запускает первьй генератор б импульсов, которьй разряжает конденсатор С через колебательную систему 8, образованную индуктивностью L., вторичными контурами и преобразователем 4, и настроенную на частоту f. При этом преобразователь 4 излучает в контролируемое изделие 17 ультразвуковой импульс на первой

рабочей частоте f. В следующем такте синхронизации импульс одновибратора 9 через второй выход коммутатора 11 запускает вторую схему 13 заряда и происходит заряд конденса-5 тора Cg колебателыгой системы 8 через второй генератор 7 импульсов. Задний фронт импульса одновибратора 9 через четвертьй выход коммутатора 11 запускает генератор 7 импульсов,

0 которьй разряжает конденсатор С через колебательную систему 8, образованную ивдуктивностью L, вторичными контурами и преобразователем 4, и настроенную на частоту f. При этом преобразователь 4 излучает в контролируемое изделие 17 ультразвуковой импульс на второй рабочей частоте 2. Поскольку отно 1

шение рабочих частот примерно равно двум-трем, для уменьшения падения напряжения на частоте f, на неработающем, в это время контуре введен конденсатор С, который уве-. личивает прозрачность цепочки на частоте f. В качестве конденсатора С может быть использована паразитная емкость индуктивности L и монтажа.

Для исключения возможности одновременного разряда конденсаторов С| и С, что приводит к излучению в контролируемое изделие обеих рабочих частот одновременно, служит схема 10 управления, которая обеспечивает прохождение импульсов одновибратора 9 через коммутатор 11 на ту или ную схему заряда в соответствующий ериод синхронизации и исключает возожность одновременного заряда обеих схем заряда. УЗ-импульс, излученный в контролируемое изделие 17, многоратно отражается от его граней и снова преобразуется в преобразователе 4 в электрические импульсы, которые поступают на вход усилителя 5. При работе устройства в теневом или зеркально-теневом режимах контроля к входу усилителя 5 может быть подключен дополнительньй принимающий преобразователь. Усиленные и продетектированные сигналы (видеоимпульсы) с выхода усилителя 5 поступают на второй вход селектора 14 АРУ, на первьй вход которого поступает строб-импульс АРУ с второго выхода схемы 10 управления. С помощью селектора 14 из серии многократно отраженных от граней изделия импульсов выбирается один, совпадающий по времени со строб-импульсом селектора 14. Вьщеленный видеоимпульс сравнивается

95239

по амплитуде с опорным, и вьфабатывается сигнал рассогласования, который усиливается и подается на регулирующий вход усилителя 5. Под воздействием сигнала с выхода селектора 14 коэффициент усилителя 5 изменяется таким образом, что амплитуда стробированного видеоимпульса автоматически поддерживается на заданном

0 уровне. С выхода усилителя 5 видеоимпульсы поступают на первый вход измерителя 15 отношений, на второй вход которого поступают сигналы с первого выхода схемы 10 управления.

15 В измерителе 15 отношений происходит запоминание амплитуд видеоимпульсов, соответствующих первой и второй рабочим частотам, и формируется импульс, длительность которого

20 пропорциональна натуральному логарифму отношения амплитуд этих видеоимпульсов. С выхода измерителя 15 отношений сформированный импульс пос. тупает на первый вход блока 16 цифрового отсчета. Полученное число индицируется нацифровом индикаторе блока 16 цифрового отсчета. С выхода усилителя 5 видеоимпульсы поступают на индикатор 3, представляющий собой

Q электроннолучевую трубку, на которую подается также развертка от генератора развертки, запускаемого синхронизатором 1. По экрану ЭЛТ можно наблюдать визуально за процессом контроля структуры материалов.

Г

Использование предлагаемого устройства для контроля структуры материалов позволяет повысить производительность контроля структуры путем устранения ручной установки уровня сигнала и совмещения разночастотных импульсов на экране ЭЛТ.

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ контрапя СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор развертки и индикатор, электроакустический преобразователь, усилитель, вЬгход которого подключен к входу индикатора,- два генератора импульсов и колебательную систему, вьшолненную из двух последовательно соединенных колебательных контуров, входы каждого из которых соединены с выходом соответствующего генератора импульсов, а выход колебательной системы подключен к электроакустическому преобразователю, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности контроля, оно снабжено одновибратором и схемой управления, входы которых подключены к синхронизатору, коммутатором и двумя схемами заряда, подключенными входами к выходам коммутатора, а выходами к перш.м входам соответственно первого и второго генераторов импульсов, вторые входы которых соединены соответственно с третьим и четвертым выходами коммутатора, селектором, первый вход которого соединен с вторым выходом схемы управления, второй вход соединен с выходом усилителя, а выход - с регулирующим входом усилителя, и соединенными последовательно измерителем отношений, первый вход которого соединен с выходом усилителя, а второй - с первым выходом схемы управления, и блоком цифрового отсчета, второй вход которого соединен с синхронизатором.