Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества материалов и изделий в машиностроении, энергети.ке и других отраслях промышленности, например при контроле элементов конструкций атомных электростанций и т.д.

Цель изобретения - повышение производительности контроля за счет автоматизации процесса установки начальных параметров устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема трехканального ультразвукового дефектоскопа; на фиг.2 - блок автоматического демпфирования канала.

. Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп содержит блок 1 обработки информации, вычислительный блок 2 управления, синхронизатор 3, дешифратор 4 и три канала, каждый из которых состоит из соединенных последовательно преобразователя 5, блока 6 автоматического выравнивания чувствительности (БВЧ) и усилителя 7, а также генератор 8 УЗК, выходом подключенный к преобразователю 5, и блок 9 демпфирования (БД), аналоговый вход которого подсоединен к преобразователю 5. Входы генераторов 8. УЗК всех каналов подключены к синхронизатору 3. Входы строба ББЧ 6 и БД 9 соединены с соответствующим разрядным выходом дешифратора 4, Выход усилителя 7 каждого канала .подсоединен к соответствующему входу блока 1 обработки информации. Цифровые входы последнего, БВЧ 6, БД 9, дешифратора 4 и вычислительного блока 2 управления подключены к общей магистрали.

Блок 1 обработки информации содержит узлы преобразования аналоговы сигналов с усилителей каждого канала в цифровую, форму, схемы сравнения и выделения сигналов о дефекте при превышении имиопределенных заданных уровней, регистраторы дефектов.

БВЧ 6 канала (фиг.1) снабжен, например, четырьмя каскадами деления, каждый из которых содержит делитель 10 напряжения, регистр 11, инвертор 12 и два аналоговых ключа 13 и 14, информациониными входами соединенных между собой. Делитель Ю напряжения может быть рассчитан на ослабление в 1 дБ, делитель 10 напряжения - на

2 дБ, делитель 10 - на 4 дБ, делитель 10 - на 8 дБ и в общем случае делитель 10 напряжения - на 2 дБ (где i - порядковый номер делителя).

Регистры 11 выполнены в виде триггеров. Входы строба всех регистров 11 БВЧ соединены между собой и подключены к соответствующему данному каналу выходу дешифратора 4. Запись в реристр 11 происходит импульсом с общей магистрали при наличии строба с дешифратора 4, разрешающего запись в данньш канал. Цифровой (разрядный) вход регистра 11 каждого каскада деления ДВЧ подсоединен к соответствующему ему разряду общей магистрали. Например, вход регистра первого каскада деления подсоединен к первому

разряду (01 на фиг.1) общей магистрали, вход регистра второго каскада деления - к второму разряду (02 на фиг.1) и т.д. В каскаде деления вход управления первого аналогового ключа

5 13 соединен с вы содом регистра 11 непосредственно, а вход управления второго аналогового ключа - через инвертор 12. Информационные входы аналоговых ключей 13 и 14 первого

Q каскада деления подсоединены к преобразователю 5. Информационные входы аналоговых ключей 13 и 14 второго каскада деления подключены в первом каскаде деления к выходу первого .аналогового ключа 13 непосредственно и к выходу второго аналогового ключа 14 через делитель 10 напряжения. Информационные входы аналоговых ключей 13 и 14 третьего каскада деления соединены во втором каскаде деления с выходом первого аналогового ключа 13 непосредственно и с

выхо,2 дом второго аналогового ключа 14 через делитель 10 напряжения. ,В последнем (четвертом) каскаде деления информационные входы аналоговых ключей 13 и 14 соединены в третьем каскаде с выходом первого аналогового ключа 13 непосредственно и с выходом второго аналогового ключа 14 через

0 делитель 10 напряжения, выход первого аналогового ключа 13 непосредственно, а второго - через делитель 10 напряжения соединены с входом усилителя 7. При записи 1 с общей

5 магистрали в регистр 11 каскада деления открывается аналоговый ключ 14 и закрывается аналоговьй ключ 13 этого каскада. При записи О - наобо31рот: открывается ключ 13 и закрывае ся ключ 14. Следовательно, кодом в слове на общей магистрали устанавливают определенную степень ослабле ния сигнала, поступакщего на усилитель 7 канала. Например, если в сло на общей магистрали установлены бит bnOIOI, это может означать следующее: единица в первом справа (младшем) бите - режим выравнивания чувс вительности (режим установки началь ных параметров); 10 в двух следующи битах подает строб через дешифратор 4 на регистры 11 второго канала; 0110 в четырех следующих битах уста навливает на выходах регистров 11 и 11 единицу и на выходах регистро 11 и 11 - нуль, при этом сигнал с 11 преобразователявторого канала в блоке Gj БВЧ перед поступлением на усилитель 1„ будет проходить через делители 10 и 10 напряжения и осл бится на дБ. Выравняв автоматически таким путем чувствительност дефектоскоп переводится в режим кон роля: на выходах дешифратора 4 строб не выставляются, запрещая тем самым изменение установленных коэффициенто усиления по каналам. БД 9 (фиг.2) снабжен резисторами , одним концом соединенными с преобразователем 5 канала, коммута тором 15 аналоговых сигналов, аналоговыми входами подсоединенным к вторым концам соответствующих резисторов , а выход заземлен, регистром 16, выходом соединенным с разрядными входами коммутатора 15 аналоговых сигналов, первым входом подсоединенным поразрядно к общей магистрали, а вторым входом - к соответствующему выходу дешифратора 4. Сигнал с преобразователя 5 канала демпфируется одним из резисторов БД 9. Каждый резистор R этого блока 9 рассчитан на определенную степень демпфирования, например R, на О дБ, на 1 дБ,..., R, на 256 дБ. Заземление того или другого резистора R БД 9 производится коммутатором 15 аналоговых сигналов при поступлении определенного кода на его разрядные входы с выхода регистра 16 БД. Регистр 16 БД может быть выполнен в виде триггеров с входом разрешения, на который подается строб 55

с дешифратора 4 на время записи в триггеры (переброски триггеров) данного канала. Определенные биты в

автоматически подается на регистры 11 БВЧ 6 данного канала по общей, магистрали и через дешифратор 4 стро3слове на общей магистрали запускают (перебрасывают) соответствующие триггеры регистра 16 и, следовательно, выбирают необходимый резистор R для шунтирования преобразователя 5. Например, если в слове на общей магистрали в соответствующих регистру разрядах появляются биты 011, то открывается третий вход коммутатора 15 и резистор шунтирует преобразователь 5 . Дефектоскоп работает следукицим образом. Перед контролем изделия в режиме автоматического выравнивания чувствительности по каналам производят на эталонном образце установку начальных параметров многоканального дефектоскопа, причём эти начальные параметры должны быть достаточны для выделения и регистрации минимально необходимого дефекта на максимально заданной глубине контроля. При поступлении сигнала с синхронизатора 3 запускается генератор 8 УЗК канала, который генерирует импульсы возбуждения, преобразуемые преобразователем 5 в упругие механические УЗК, распространяющиеся в эталонный образец. Отраженные от минимального заданного отражателя на максимально заданной глубине упругие УЗК преобразуются преобразователем 5 в электрические сигналы, которые без ослабления поступают через БВЧ 6 на усилитель 7 и усиленные подаются на соответствующий каналу вход, блока 1 обработки информации (амплитуды сигналов в каналах сильно различаются из-за разброса параметров преобразователей) . В последнем амплитуды сигналов всех каналов преобразовываются в цифровую форму и подаются по общей магистрали в вычислительный блок 2 управления, в памяти которого они запоминаются, сравниваются в арифметико-логическом устройстве между собой, определяется канал, в котором сигнал наименьший и насколько амплитуда этого сигнала превьш ает установленный порог регистрации дефекта при заданной степени достоверности. Кроме того, определяется на сколько амплитуда сигнала в каждом канале больше амплитуды в канале, где она наименьшая. Поочередно соответствующая каналу разница в амплитуде бом разрешается запуск триггеров этих регистров. Этим определяется, через какие делители 10 напряжения канала будет пропускаться сигнал на вход Усилителя 7, Затем (или в том же ело ве на общей магистрали) подается код ,на регистр 16 блока 9 автоматическог демпфирования канала, определяющий степень щунтирования преобразователя канала, т.е. какой резистор R БД 9 заземлен (подключен к нулевой шине). Выравняв автоматически таким путем чувствительность по каналам и доведя ее (уменьшив) во всех каналах до заданной при определенной степени достоверности, дефектоскоп переводится в режим контроля: на выходах дешифратора 4 стробы не выставляются, запрещая тем самым изменение установленных коэффициентов усиления по каналам. Отраженные от дефектов сигналы принимаются, преобразуются в электрические и усиливаются в каналах, подаются на блок обработки информации, где вьщеляются в зоне конт роля и при помощи вычислительного блока 2 управления определяются размеры, глубина и др. параметры дефекта . Например, если установлено, что для выявления дефектов с заданной достоверностью амплитуда сигнала от них должна быть не менее 10 дБ, а амплитуды принятых сигналов от минимально заданного отражателя на максимально заданной глубине зоны контроля следующие: 20 дБ в первом канале, 16 дБ во втором канале и 23 дБ в третьем канале, то при установке начальных параметров блоком автомати-: ческого выравнивания чувствительност уменьшается усиление в первом канале на 4 дБ, во втором канале - на О дБ, Б третьем канале - на 7 дБ, а блоком автоматического демпфирования чувствительность во всех каналах уменьшается на 6 дБ.. Следовательно, выравнивание чувст вительности по каналам, а именно поканальное измерение усиленных сигналов от эталонного отражателя, сравнение их между собой, отыскание канал с наименьшей величиной сигнала и уменьшение коэффициента усиления в остальных каналах до этой величины, а также демпфирование преобразователя до порога выделения минимального дефекта на максимапьной глубине конт роля, производится автоматически и ыстро, что повышает производительность и делает более достоверной (не зависящей от квалификации оператора) установку начальных параметров контроля, а значит, производи- тельность и достоверность всего автоматизированного контроля. Автоматическое уменьшение чувствительности в каналах до нужной величины блоком автоматического демпфирования повышает достоверность контроля за счет уменьшения мертвой зоны и повышения разрешающей способности. Эти автоматические операции производятся в 64-канальном УЗ дефектоскопе за доли секунды и определяются в основном количеством каналов, глубиной контроля, материалом контролируемого изделия, вариантом контроля, скоростью преобразования аналоговых величин в цифровые и скоростью обработки информации в вычислительном блоке. Так как эти операции выставления в каналах необходимых чувствительностей производятся достаточно быстро, та кую установку начальных параметров контроля можно производить периодически, например раз в 1 ч, пропуская под преобразователями эталонный об.разец, чтобы поддерживать неизменной достоверность контроля. Формула изобретения 1. Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий соединенные общей магистралью блок обработки информации и вычислительньш блок управления, синхронизатор, два или более одинаковых канала, каждый из которых состоит из преобразователя, подключенного к выходу генератора ультразвуковых колебаний, и усилителя, вход генератора ультразвуковых колебаний каждого -канала подключен к соответствующему выходу синхронизатора, выход усилителя каждого канала подключен к соответствующему входу блока обработки информации, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения производительности контроля за счет автоматизации процесса установки начальных параметров устройства, он снабжен дешифратором, а в каждом канале блоком выравнивания чувствительности, выходом подключенным к усилителю, и блоком демпфирования, аналоговые входы которых подключены к преобразователю, а входы строба - к соответствующим разрядным выходам дешифратора цифровые входы блоков выравнивания чувствительности, блоков демпфирования каждого канала и дешифратора под ;ключены к общей магистрали. 2.-Дефектоскоп по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что блок выравнивания чувствительности снабжен одним или более каскадами деления, каж дый из которых содержит делитель напряжения, инвертор, регистр и два аналоговых ключа, информационными входами соединенных между собой, вхо управления первого ключа соединен с выходом регистра непосредственно, а вход управления второго ключа - чере инвертор, информационные входы анало говых ключей первого каскада деления подсоединены к преобразователю, информационные входы аналоговых ключей последующего каскада деления подклю|чены в предьщущем каскаде деления к выходупервого аналогового ключа непосредственно и к выходу второго аналотового ключа через делитель напряжения, в последнем каскаде деления выход первого аналогового ключа непосредственно , а второго - через делитель напряжения - соединены с входом усилителя, вход регистра каскада деления подсоединен к соответствующему разряду общей магистрали, входы строба всех регистров соединены с соответствуклцим разрядным выходом дешифратора, 3. Дефектоскоп по п.1, отличающийся тем, что блок демпфирования каждого канала снабжен двумя иле более резисторами, одним концом соединенными с преобразователем канала, коммутатором аналоговых сигналов, аналоговым входом соединенным с вторым концами соответствующих резисторов, а его выход - с нулевой шиной, регистром, выходом соединенным с разрядными входами коммутатора аналоговых сигналов, первым входом под- , соединенным поразрядно к общей магистрали, а вторым входом - к соответствующему выходудешифратора.

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества материалов и изделий в машиностроении,, знергетике и других отраслях промышленности, например при контроле элементов конструкций атомных электростанций и т.д. Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет автоматизации процесса установки начальных параметров устройства. Амплитуды сигналов, отраженные от эталонного отражателя, пройдя через открытые блоки демпфирования (БД), блоки выравнивания чувствительности (БВЧ) и усилители каждого канала, попадают в блок обработки информации, где преобразуются в цифровую форму и подаются по общей магистрали в вычислительньш блок управления, где сравниваются между собой. Определяется канал, в котором амплитуда сигнала наименьшая и на сколько она отличается от порога регистрации дефекта. Соответствующие сигналы управления поступают по общей магистрали в БД и БВЧ в виде соответствующего цифрового кода. В БД цифровой код поступает на регистр, который управляет коммутатором, на входы которого через соответствующие резисторы, выбранные с определенным шагс5м демпфирования i подан сигнал с преобразователя канала, а выход соединен на землю. Таким образом производится выравнивание i амплитуд во всех каналах. В БВЧ цифровой код поступает на регистр, каждый разряд которого управляет соответствующим делителем напряжения с выбранным коэффициентом деления через инвертор и два аналоговых ключа. Причем сигнал с преобразователя, пройдя через последовательно соединенные делители напряжения, будет поделен на необходимую величину. Таким обраю « зом происходит ослабление усиления в остальных каналах до величины, доND Ю статочной для выявления минимального дефекта на наибольшей глубине. ПосЮ леднее повьш1ает также достоверность контроля за счет уменьшения мертвой 00 зоны и повышения разрешающей способности. Эта автоматическая операция производится в 64-канальном дефектоскопе за доли секунды. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.