Устройство для ультразвукового контроля усилия затяжки резьбовых соединений Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля физических параметров материалов, основанным на .измерении скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале прй его нагружении, в частности к ультразвуковому контролю величин напряжений в резьбовых соединениях.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет автоматизации процесса затяжки.

На чертеже представлена блок-схема устройства для ультразвукового контроля усилия затяжки резьбовых соединений.

Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь 3, усилитель 4 и первый формирователь 5 импульсов, последовательно соединенные спусковой каскад 6 и измеритель 7 временных интервалов и дисплей 8,

помощи ультразвукового преобразователя 3 акустический импульс в контролируемом изделии 19, Отражаясь от противоположного торца изделия 19,

первьй блок 9 запрета, включенньй меж-25 акустический импульс поступает вновь

ду выходом усилителя 4 и вторым входом первого формирователя 5 импульсов последовательно соединенные второй блок 10 запрета, второй формирователь 11 импульсов, входами подключенные к второму выходу усилителя, схему 12 совпадения, второй вход которой подключен к выходу первого формирователя 5 импульсов, и первый селектор 13 импульсов, выходом подключенный к пер- вому входу спускового каскада 6, последовательно соединенные блок 14 пересчета и второй селектор 15 импульсов, выходом подключенный к второму входу спускового каскада 6, блок 16 вычислений, включенный между выходом измерителя 7 временных интервалов и. дисплеем 8, выносимый пульт 17 управления, выходом подключенный к вторым входам блока 16 вычислений и измери- теля 7 временных интервалов и входам .блока 14 пересчета и синхронизатора 1, и блок 18 регулировки усиления, включенный между выходом генератора 2 зондирующих импульсов и вторым входом усилителя 4, выход схемы 12 совпадения подключен к вторым входам второго селектора 15 импульсов и блоков 14 и 16 пересчета, и регулировки усиления, вторые входы блоков ji9 и 10 запрета подключены к второму выходу синхронизатора 1, Позицией 19 обозначено контролируемое изделие - болт (шпилька).

Устройство для ультразвукового контроля усилия затяжки резьбовых .поединений работает следующим образом,

С выносного пульта 17 управления вьдаются команды на установку определенного коэффициента деления блока 14 пересчета вьшолняемой операции (измерение или ) блоком 15 вычислений, разрешение на работу измерителя 7 временных интервалов и синхронизатора 1 , Синхронизатор 1 yir- равляет работой генератора 2 зондирую щих импульсов, измерителя 7 временных

интервалов и блоков 9 и 10 запрета. Импульсы с синхронизатора 1 снимают запрет с формирователей 5 и 11 импульсов и запускают генератор 2 зон- дируюпщх импульсов. Генератор 2 зондирующих импульсов возбуждает при

помощи ультразвукового преобразователя 3 акустический импульс в контролируемом изделии 19, Отражаясь от противоположного торца изделия 19,

акустический импульс поступает вновь

на ультразвуковой преобразователь 3, где преобразуется в электрический сигнал и подается на усилитель 4, Одновременно с возбуждением ультразвукового преобразователя 3 зондирующий импульс поступает на блок 18 регулировки усиления усилителя 4, который изменяет коэффициент усиления усилителя 4 таким образом, что компенсируется изменение амплитуды отраженньк импульсов по зависимости, определяемой выражением К;ч, К 1 , где К у - значение коэффихщента усиления Ко - начальное значение коэффициента усиления, t - время распространения УЗК, с , р- депремент запускания, приведенный к единице времени распространения 1/с. Сигнал с инверсных выходов усилителя 4 поступает на входы формирователей 5 и 11 импульсов и входы блоков 9 и 10 зап- рета, запрещающих повторный запуск формирователей 5 и 11 импульсов. Импульсы отрицательной полярности с формирователей 5 и 11 импульсов поступают на входы схемы 12 совпадений, на выходе которой формируется положительный импульс, информационной частью которого является передний фронт. Сформированный импульс поступает на входы блока 14 пересчета и блока 18 регулировки усиления. По заднему фронту импульса блок 18 регулировки усиления изменяет чувствительность усилителя 4 по зависимости, определяемой выражением К ,а, где а - коэффидиент, харак К,

теризующий конструктивные условия отражения и распространения УЗК; 5 п - номер отражения. Блок 14 пересчета работает по спаду импульса с выхода схемы 12 совпадений. После прохождения первого импульса останавливается селектор 13 импульсов О и пропускает второй импульс последовательности на спусковой каскад 6, разрешающий прохождение меток времени. После пересчета до-установленного коэффициента с блока 14 пересчета поступает разрешение на работу второго селектора 15 импульсов, следующий импульс последовательности поступает на спусковой каскад 6 и запрещает прохождение меток времени, задним 20 фронтом этого же импульса блоки 9 и 10 запрета, блок 18 регулировки усиления и блок 14 пересчета устанавливаются в исходное положение. Измеритель 7 временных интервалов измеря--25 ет временной интервал между передними фронтами импульсов со схемы 12 совпадений. Количество усредняемых интервалов задается с выносного пульта 17 управления и подсчитывается по 30 входным импульсам от синхронизатора 1, По окончании процесса измерения измеритель 7 временных интервалов выдает команду на блок 16 вычислений. В зависимости от выполняемой one- 35 рации - измерение времени распространения t или измерение приращения времени At распространения, задаваемой с выносного пульта 17 управления, блок вычисления высвечивает на дисп- 40 лее 8 соответствующее значение и индикацию операции. При вьшолнении операции измерения времени распространения (Т) блок 16 вычислений запоминает значение Г и преобразует его в - 45 код дисплея 8. При вьшолнении операции измерения приращения времени распространения (ut) блок 16 вычислений запоминает значение и осуществляет запоминание начального времени распро-50 странения лТ , вычитание его из текущего значения , запоминание значения Л1 и преобразование

его в код дисплея 8. При установке в

блок 16 вычислений заданного значения 55 регулировки усиления, включенным межuL возможно осуществлять автоматическое выключение устройство по достижению заданного значения затяжки резьбового соединения.

Изобретение позволяет осуществить контроль усилия затяжки болтов (шпилек) резьбовых соединений малых диа-. метров и длин высокой точности за счет учета сдвига фаз при распространении УЗК в материале болта пиль- ки), формирования измерительного интервала времени при постоянном отношении порога формирования к максимальной амплитуде колебания в высокочастотном сигнале, уменьшение случайной ошибки при работе измерителя временных интервалов в режиме умножения периода с дополнительным стробирова- нием меток времени.

Формула изобретения

Устройство для ультразвукового контроля усилия затяжки резьбовых соединений, содержащее последоваТель- но соединенные синхронизатор, генерат тор зондирующих и fflyльcoв, ультразву. .ковой преобразователь, усилитель и первьй формирователь импульсов, последовательно соединенные спусковой каскад и измеритель временных интер- валов, и дисплей, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности контроля, оно снабжено первым блоком запрета, включенным между выходом усилителя и вторым входом первого формирователя импульсов, последовательно соединенными вторым блоком запрета, вторым формирователем импульсов, входами подключенными к второму выходу усилителя, схемо совпадения, второй вход которой подключен к выходу первого формирог вателя импульсов, и первым селектором импульсов, выходом подключенным к первому входу спускового каскада, последовательно соединенными блоком пересчета и вторш селектором импульсов, выходом подключенным к второму входу спускового каскада, блоком вычислений, включенным между выходом измерителя временных интервалов и дисплеем, выносным пультом управлени выходом подключенным к вторым входам блока вычислений и измерителя временных интервалов и входам блока пересчета и синхронизатора, и блоком

ду выходом генератора зондирующих импульсов и вторым входом усилителя, выход схемы совпадения подключен к вторым входам второго селектора импульсов и блоков пересчета и регулировки усиления, вторые входы блоков

Редактор А.Долинич

Составитель К.Леонов

Техред В.Кадар Корректор Г.Решетник

Заказ 7062/50Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

запрета подключены к второму выходу синхронизатора.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля физических параметров материалов, основанным на измерении скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале при его нагружении, в частности к ультразвуковому контролю величины напряжений в резьбовых соединениях. Целью изобретения является повьшение точности контроля за счет автоматизации процесса затяжки. По- вышение точности достигается за счет учета сдвига фаз при распространении УЗК в материале болта (шпильки), формирования измерительного интервала времени при постоянном отношении порога фop D poвaния к максимальной амплитуде колебания в высокочастотном сигнале, уменьшения случайной ошибки при работе измерителя 7 временных интервалов в режиме умножения периода с дополнительным стробиро- ванием меток времени. Постоянное отношение порога формирования к амплитуде сигнала поддерживается введением цифрового управления чувствительностью усилителя 4 с помощью блока 18 регулировки усиления, при этом не требуется перестройка устройства при переходе с одного типоразмера крепежа на другой. Учет сдвига фаз осущестбляется введением в устройство парафа зного каскада усилителя 4, второго формирователя 11 импульсов и схемы 12 совпадения, при этом оба формирователя 5 и 11 импульсов имеют одинаковый и положительный порог, передний фронт измерительного импульса при этом формируется по первому (по времени) импульсу яэ серии приходящих от формирователей 5 и 11 импульсов. 1 ил. (Л с to 00 сд со Од