Устройство для ультразвукового контроля движущихся изделий Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

из которых служит для регистрации внутренних дефектов в изделии с записью информации на электротермической бумаге. Второй измерительный канал служит для регистрами значений толщины изделий с записью информации в яркостной форме на электротермической бумаге. При работе устройства для ультразвукового контроля движущихся изделий напряжение, пропорциональное толщине контролируемого изделия, сравнивается с величиной порогов срабатывания компара торов 31 и 26, значения которьс соответствуют верхнему и нижнему допустимым значениям толщины. Срабатывание обоих компараторов 26 и 31 -свидетельствует о превышении верхнего допустимого значения толщины изделия а их несрабатЕ шание свидетельствует об уменьшении толщины изделия ниже допустимого значения. На электротермической б тмаге с помощью иглы контроля толщины осуществляется запись линиями различной яркости, которая зависит от напряжения и дли- тельности импульса на выходе схемы И 30. 3 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности автоматизированного допускового контроля толщины изделия с одновременной регистрацией на одном носителе информации брака как по толщине изделия, так и из-за-наличия в нем недопустимых внутренних дефектов.. Устройство для ультразвукового контроля движущихся изделий состоит из двух измерительных каналов, первый сл с IND о Од ОС СП

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля движу)цегося металлопроката в металлургической, машиностроительной и других областях промышленности.

Цель изобретения - ловьЕпение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности автоматизированного допускового контроля отклонения толщины от номинального значения с регистрацией его результатов.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для ультразвукового контроля движущихся изделий; на фиг,2 блок-схема регистратора; на фиг.З временные диаграммы, поясняющ1й е работу устройства для ультразвукового контроля движущихся изделий,

Устройство для ультразвукового контроля движущихся изделий содержит четьфе электроакустических преобразователя 1 и 2, 3 и 4, расположенных в жидкости попарно напротив друг друга и на одинаковом расстоянии, последовательно соединенные синхронизатор 5, генератор 6 тактовых импульсов и генератор 7 зондирующих импульсов, соединенный с двумя излучающими электроакустическимипреобразователями 1 и 3, два измерительных канала, первый из которых содержит последовательно соединенные первый усилитель 8, входом подключенный к первому приемному электроакустическому преобразователю 2, первьш амплитудно-временной дискриминатор 9, вторым входом подключенный к второму ВЫХО.ДУ синхронизатора 5, первый триггер 10, дифференцирующую цепь.11,схему ИЛИ 12, второй триггер 13 и регистратор 14, второй амплитудно-временной дискриминатор 15, входом подключенный к выходу первого усилителя 8, вторым входом - к третьему выходу синхронизаторс1 5, а выходом - к второму входу первого триггера 10, последовательно соединенные третий амплитудно-временной дискриминатор 16, входом подключенный к выходу первого

усилителя 8, вторым входом - к четвертому, выходу синхронизатора, и третий триггер 17, подключенный выходом к второму входу схемы ИЛИ 12. Второй измерительный канал содержит последовательно соединенные второй усилитель 18, входом подключенный к второму приемному электроакустическому преобразователю 4, четвер|тьй амплитудно-временной дискриминатор 19, четвертый триггер 20, первьш преобразователь 21 временного интервала в напряжение, первый блок 22 памяти и первый сумматор 23, последовательно соединенные второй преобразователь 24 временного интервала в напряжение, входом подключенный к вьжоду первого триггера 10, и второй блок 25 памяти, выходом подключенный к второму входу перво5 го сумматора 23. Второй вход четвертого триггера 20 подключен к выходу второго амплитудно-временного дискри минатора 15. Второй вход четвертого амплитудно-временного дискриминатора 1.9 подключен к четвертому выходу синхронизатора 5, пятый выход которо го подключен к вторым входам второго и третьего триггеров 13 и 17, регистратора 14, первого и второго блоков 22 и 25 памяти, третьим входом первого и четвертого триггеров 10 и 20. Устройство содержит также послег довательно соединенные первый компаратор 26, входом подключенный к выходу первого сумматора 23, первый мультивибратор 27, генератор 28 пилообразного напряжения, второй сумма тор 29 и схему И 30, последовательно соединенные второй компаратор 31, входом подключенный к выходу первого сумматора 23, и второй мультивибратор 32, выходом подключенный к второму входу второго сумматора 29, последовательно соединенные схему 33 задержки и генератор 34 прямоугольных импульсов, выходом подключенньш к второму входу схемы И 30. Второй вход схемы 33 задержки подключен к выходу четвертого амплитудно-временного дискриминатора 19. Третий вход схемы И 33 подключен к втopo ry выходу генератора 2 тактовых импульсов. Регистратор 14 (фиг.2) содержит последовательно соединенные схему 35 задержки, формирователь 36 импульсов опроса, схему И 37, первый ключ 38 и первую иглу 39 записи дефектов, второй ключ 40, подключенньй выходом к второму входу первого ключа 38, вторую иглу 41 контроля толщины, подключенную к выходу схемы И 30. Первым входом регистратора 14 является вход схемы И 37, вторым входом - вход схемы 35 задержки и вход второго ключа 40, Позицией 42 обозначена электротермическая бумага Ну - контролируемое изделие неизвест ной толщины. Устройство для контроля движущихся изделий работает следующим образом. С выхода генератора 7 зондирующих импульсов зондирующие импульсы поступают на излучающие электроакустические преобразователи 1 и 3, расположенные в жидкости. В слу чае, если контролируемое изделие Н присутствует между электроакустически ми преобразователями 1 и 3 и дефекта в нем нет, приемный электроакустический преобразователь 2 принимает серию импульсов, претерпевщих многократные отражения в изделии Н и слоях иммерсионной жидкости (фиг.За), а затем они поступают на усилитель 8. Толщина жидкостных прослоек L, и L.,. между электроакустическими преобразователями 1 и 2 и гранями изделия Н. наибольщей толщины выбирается такой, чтобы импульсы, обязанные многократным отражением в них, приходили позже второго прошедшего через изделие импульса и импульса, прошедшего через слой жидкости толщиной L между электроакустическими преобразователями 3 и 4 (фиг.Зб). Для этого достато чно, чтобы выполнились неравенства Ll 4- -- iSJJl j- L I:l Iid.iL:L 4. mo-kc, i- 1, rntxKc,-bo. i- - -- - -™- -«-e....- -- -v Ligv oL«nLto ..... Li. -I- „,.. n Of ,. т т - f 1 HJili Lj,JOo и L , L и --)ч где GO и Cp - скорости продольных волн в жидкости и материале изделия. Амплитудно-временные дискриминаторы 9 и 15j настроенные на заданный уровень срабатывания, выделяют необходимые для дальнейшей обработки первый () и второй () импульсы, прошедщие через изделие Н,и в случае отсутствия дефекта выдают необходим то информацию в виде прямо-. угольных импульсов (фиг.Зв) на входы триггера 10. Триггер 10 формирует прямоугольньш импульс длитель-. ностью t,2 (фиг.Зг), передний фронт которого совпадает со временем прихода первого (), а зaднiJй - второго () прошедщих импульсов. Через дифференцирующую цепь 11 и схему ИЛИ 12 этот импульс своим задним срезом перебрасывает триггер 13 из состояние 1 в состояние О (фиг. Зд). В результате на вход схемы И 37 регистратора 14 поступает сигнал О, Сигнал на выходе схемы И 37 отсутствует и запись не воспроизводится. Перед началом каждого таКта тригер 13 устанавливается в исходное оложение I импульсом от синхро5низатора (фнг.Зе). При наличии дефекта в контролируемом изделии хотя бы по одному из прошедших 1-1 Мпульсов первому () или второму () , на выходе соответствующего дискриминатора 9 или 15 прямоугольного импульса Fie образуется (наличие дефек та хотя бы по одному из проп едших импульсов означает, что дефект в изделии ослабил амплитуду соответствующего прошедшего импульса таким образом, что ее величина оказалась меньше заданного порога срабатывания). Следовательно, триггер 10 так же не срабатывает, и положительный импульс на выходе дифференцирующей цепи 11 и схемы ИЛИ 12 отсутствует. В результате триггер 13 не перебрасывается и остаётся в состоянии 1 На вход схемы И 37 регистратора 14 подается высокий уровень, и при приходе на вход импульса опроса (фиг.Зж) выходным сигналом схемы И 37 отпирается ключ 38 и через эле тротермическую бумагу 42 течет ток записи (фиг.Зз). Ключ 38 выключен размыканием ключа 40 в момент прихода импульса сброса следующего так та работы устройства (фиг.4е). Приемный электроакустический преобразователь 4 принимает серию импуль сов, претерпевших многократные отражения между преобразователями 3 к 4 (фиг,4б), которые поступают в усилитель 18. Амплитудно-временной дискриминатор 19 выделяет первый прошедший через жидкость импульс, которьм в виде прямоугольного импул са (фиг.4и) поступает на вход тригг ра 20. На второй вход триггера 20 поступает прямоугольный импульс от амплитудно-временного дискриминатор 15. Триггер 20 формирует импульс дл тельности (фиг.Зк) tj , передний фронт которого совпадает с моментом прихода второго прошедшего импульса а задний - с временем прихода импул са, прошедшего через воду. Импульсы от триггеров 10 и 20 по ступают на преобразователи 21 и 24 временного интервала в напряжение. Эти напряжения через блоки 22 и 25 памяти поступают на два входа сумма тора 23. Постоянное напряжение с вы хода сумматора 23, пропорциональное толщине Ну контролируемого изделия Н,Сй(Ц +,5 ) поступает на ко параторы 26 и 31 с различными поро85&гами срабатывания. Порог срабатывания компаратора 31 И соответствует верхнему допус/гимому значению TorfЩ1ШЫ изделия И , а порог срабатывания компаратора 26:- И - нижнему допустимому значению толщины Н . При превышении выходного напряжения сумматора 23 порогов компараторов 26 и 313 последние срабатывают и запускают мультивибраторы 27 и 32, вырабатывающие импульсы вида (фиг-. 3л) и (фиг.3м). Мультивибратор 27 запускает генератор 28 пилообразного напряжения, формирующий импульс вида (фиг.Зн). Импульсы мультивибратора 32 и генератора 28 пилообразного напряжения, поступают на входы второго сумматора 29. Выходной сигнал сумматора подается на управляющий вход схемы И 30. На второй ее вход поступают прямоугольные импульсы от генератора 6 тактовых импульсов (фиг,4о), а на ее третий вход - от генератора 34 прямоугольных импульсов, вырабатывающего мощные прямоугольные импульсы (фиг.Зп), задержанные относительно импульса, прошедшего через лотдкость (фиг.Зб), схемой 33 задержки (фиг.Зр).Схема К 30 запирается только отрицательнь;м импульсом на управляющем входе к отпирается, если сигнал равен или больше нуля. При этом в открытом состоянии схема И 30 будет находиться во время совпадения положительных импульсов на двух других ее входах, К выходу схемы И 30 подключена игла 41 записи информации о выходе толщины изделия за пределы номинала. При этом яркость записи зависит,от напряжения и длительности импульса на выходе схемы И 30. Если толш:ина изделия П, превышает допустимое значение Н , то выходное напряжение сум атора 23, пропорциональное толщине, Г ревьш ает пороги Ut и и, В этом случае на входах сумматора 29 - импульсы вида (фиг. 3л) и (фиг. Зн) ,В результате на вход схемы И 30 поступает суммарный сигнал (фиг. 3с) . При этом длительность импульса (фиг.3т), поступающего на иглу 41 записи, меньше длительности импульса, вьфабатываемого генератором 34 прямоугольных импульсов (фиг.Зп).Запись при этом будет бледной, полутоновой, а ее протяженность в приНЯТОМ мгтлпабе соответствует протяженности jHJCTa с толщиной Н Н. Если толщина изделия меньше допустимого нижнего значения толщины Н, то выходное напряжение сумматора 23 меньяю порогов срабатывания компараторов 26 и 31. Последние не срабатывают, на входы сумматора 29 ничего пе поступает. В результате длительность импульса на выходе схемы И 30 соответствует длительности им-пульса, вырабатываемого генератором 34 прямоугольных импульсов (фиг.Зп). При этом запись не электротермической бумаге 42 будет темной, тоновой. Если толщина изделия Н Н , т срабатывает только компаратор 26 с порогом U- . В результате на второй вход сумматора 29 ничего не подается а на его первый вход поступает отридательный импульс вида (фиг.Зп), который запирает схему И 30. В этом сл чае игла 41 запись не производит. В момент наличия дефекта в изделии при регистрадии толи;ины может быть две ситуадии. Первая из них соответствует отсутствию импульса (на выходе амплитудновременного дискриминатора 9 импульс может присутствовать). В этом случае на выходе триггера 20 импульс отсутствует, но на выходе триггера 10 будет длинный импульс, передний фронт которого совпадает с моментом приема первого прошедшего через изделие импульса (фиг.За), а задний фронт соответствует следующей посьшке синхронизатора (фиг.4е). В результате на выходе сумматора 23 образуется напряжение, значительно превьппающее пороги срабатывания компараторов 31 и 26. На входах сумматора 29 действуют сиг налы (фиг.3л,н), а на его выходе вида (фиг.3,с). Яркость записи на электротермической бумаге 42 оказывается бледной (как в случае ) что является дополнительным признако наличия дефекта. При этом протяженность записи иглой 41 контроля толщи ны оказывается такой, как и иглой 39 записи дефектов. Вторая ситуация, встречающаяся крайне редко, соответствует случаю грубого плоскопараллельного дефекта в центральной части изделия. При этом на выходе амплитудно-временного дискриминатора 9 импульс отсутствует. 858 а на выходе амплитудно-временного дискриминатора 15 - присутствует. В этом случае триггер 10 не срабатывает и на второй вход сумматора 23 ничего не подается, В то же время триггер 20 под действием спускового импульса от амплитудно-временного дискриминатора 15 срабатывает, и на первый вход сумматора 23 подается постоянное напряжение, амплитуда которого пропорциональна временному интервалу сумматора 23. Это напряжение меньше порога срабатывания компаратора 26 и 31. На управляющем входе схемы И 30 сигнал отсутствует. Игла 41 записи толщины осуществляет яркостную запись, протлжегиюсть которой соответствует протяженности дефекта. Это также является дополнительным признаком дефекта. При отсутствии контро.пируемого изделия между электроакустическими преобразователями 1 и 2 амплитуда прошедщего импульса велика (фиг.3,6), что приводит к срабатыванию амплитудно-временного дискриминатора 16, который запускает триггер 17. Импульс с выхода триггера 17 через схему ИЛИ 12 перебрасывает триггер 13 из состояния 1 в состояние О. Это запреш;ает запись дефекта на регистраторе 14. При отсутствии изделия амплитудно-временные дискриминаторы 9 и 15 не срабатывают, а значит на управляющем входе схемы И 30 напряжение отсутствует. Поскольку генератор 34 прямоугольных импульсов в этот момент работает, то игла 41 контроля толщины осуществляет яркостную запись (Нулевая толщина изделия).По этой записи можно судить о положении контролируемого изделия в ванне относительно акустической системы. Изобретение позволяет осуществить допусковый контроль толщины изделия с одновременной регистрацией на одном носителе информации брака как по толщине изделия, так и из-за наличия в нем недопустимых внутренних дефектов. Формула изобретения Устройство для ультразвукового контроля движущихся изделий, содержащее четыре электроакустических преобразователя, расположенных в жидкости попарно напротив друг друга и на одинаковом расстоянии, последовательно соединенные синхронизатор, генератор тактовых импульсов и генератор зондирующих импульсов., соединен ный с двумя излучающими электроакустическими преобразователями, два измерительных канала, первьш из которых содержит последовательно соединенные первый усилитель, входом подключенный к первому приемно1У1у . электроакустическому преобразователю, 10

первый амплитудно-временной дискриминатор, вторым входом подключенньш к второму выходу синхронизатора,, первьй триггер, дифференцирующую цепь. схему ИЛИ, второй триггер и регистра тор 5второй амплитудно-временной дискриминатор, входом подключенный к выходу первого усилителя, вторым входом - к третьему; выходу синхронизатора, а выходом - к второму входу первого триггера, последовательно соединенные третий амплитудно временной дискриминатор, входом подключенньй к выходу первого усилителя вторьм входом - к четвертому выходу синхронизатора э и третий триггер, подключенный выходом к второму входу схемы ИЛИ, второй измб;рите.льньй канал содержит последовательно соединенные второй усилитель, входом подзо ключенный к второму приемному электроакустическому преобразоватешю., четвертьй амплитудно-временной дискриминатор, четвертый триггер,, перв преобразователь временного интервала в напряжение, первый блок памяти и первый сумматор, последовательно .соединенные второй преобразователь временного интервала в найрялсение,

ключей к вторым входам второго и третьего триггеров, регистратора, первого и второго блоков памяти, третьим входом первого и четвертого

V/ у

ULJ

п 85:о входом подключенньш к выходу первого триггераз и второй блок памяти, выходом подключенный к второму входу первого сумматора, второй вход четвертого триггера подключен к выходу второго амплитудно-временного дискриминатора,, BTOpoii вход четвертого амплитудно-временного дискриминатора подключен к. четвертому выходу синхронизатора, пятьй ВЬЕСОД которого подтриггеров, отличающеес тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено последовательно соединенными первым компаратором, входом подключенным к выходу первого сумматора, первым мультивибратором, генератором пилообразного напряжения, вторым сумматором и схемой И, последовательно соединенными вторьи компаратором, входом подключенным к вьгх.оду первого сумматора, и вторым мультивибратором, выходом подключенньп к второму входу второго сумматора, последовательно соединенными схемой задержки и генератором прямоугольных импульсов, выходом подключенным к второму входу схемы И, второй вкод схемы задержки подключен к выходу четвертого амплитудно-временного дискриминатора, третий вход схемы И подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, выход схемы И подключен к третьему входу регистратора.

...

/ // k ///

л

гл

..JL

П;

п

П7

cpuff.3