Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1987 года по МПК G01N29/04 

1128

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации параметров неопределенного количества беспорядочно расположенных дефектов в автоматических приборах и установках контроля качества материалов и изделий в машиностроительной, энергетической и других отраслях про- мьшшенности.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности за счет разделения близко идущих импульсов от дефектов.

На фиг. 1 приведена структурная схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 - эпюры выходных напряже- ,ний, поясняющие работу дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, акустический преобразователь 2, усилитель 3, первый формирователь 4 строб- импульсов на уровне отсечки шумов, кольцевой счетчик 5, второй вход которого электрически связан через второй формирователь 6 строб-импульсов зоны контроля с выходом генератора 1, п временных селекторов 7-9, цифровой блок 10 измерения амплитуд эхо-сигналов от дефектов и блок 11 оперативной памяти, второй вход которого электрически связан через блок 12 управления с выходом кольцевого счетчика 5, блок 13 измерения координат дефектов, выход которого подключен к третьему входу блока 11 оперативной памяти, а вход.соединен с вторым выходом блока 12 управления, причем второй вход блока 12 управления подключен к выходу генератора 1 зондирующих импульсов, а выход блока 11 - к входу регистратора 14 для оценки качества контролируемых изделий, а также последовательно соединенные элемент 15 совпадения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам усилителя 3 и формирователя 4 строб-импульсов на уровне отсечки шумов, а выход соединен с вторыми входами п временных, селекторов 7-9, блок 16 выделения экстремумов огибающей сигналов, блок 17 выделения четных импулЬсов и смеситель 18, причем вторые входы блока 17 выделения четных импульсов и смесителя 18 соединены с выходом формирователя 4 строб-импульсов на уровне отсечки

22

шумов, а выход смесителя 18 соединен с отдельным входом кольцевого счетчика 5.

Блок 10 измерения амплитуд эхосигналов от дефектов может быть выполнен, например, в виде п пиковых детекторов 19-21, входы которых подключены соответственно к выходам п временньпс селекторов 7-9, а выходы;

через аналоговый многоканальный мутатор 22 подключены к входам аналого-цифрового преобразователя 23, выход которого подключен к входу блока 11 оперативной памяти.

Схема 16 выделения экстремумов огибающей видеосигналов может быть вьшолнена, например, в виде компаратора 24, первьй вход которого соединен с выходом элемента 15 совпадения непосредственно, а второй - через первую линию 25 задержки, выход подключен к входу блока 17 выделения четных импульсов.

Блок 17 вьзделения четных импульсов, соответствующих точкам минимума огибающей видеоимпульсов, может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенных триггера 26, счетный вход которого соединен с выходом схемы 16 выделения экстремумов огибающей видеосигналов, формирователя 27, второй линии 28 задержки и схемы 29 антисовпадений, причем разрешакиций

вход триггера 26 и второй вход элемента 29 антисовпадений соединены с выходом формирователя 4 строб-импульсов на уровне отсечки шумов, а выход схемы 29 антисовпадений соединен с первым входои смесителя 18.

На фиг. 2 показаны: а - импульсы возбуждения ультразвуковых колебаний преобразователя, следующие с частотой синхроимпульсов генератора 1 зондирующих импульсов; S - видеосигналы на выходе усилителя 3; &, - видеосигнал от одиночного дефекта;о э видеосигналы от двух близко расположенных по глубине залегания дефектов, точка

минимума огибающей которых U,, превышает уровень отсечки шумов U J В - строб-импульсы, сформированные на уровне отсечки шумов, на вькоде формирователя 4 строб-импульсов; г видеосигигшы на выходе элемента 15 совпадений, отселектированные от шумов; о - импульсы на выходе блока 16 выделения экстремумов -огибающей видеосигналов; е - импульсы на выходе триг3128

гера 26;ж - импульсы на выходе формирователя 27, соответствующие четным точкам экстремума (точкам минимума) огибающей видеосигналов & и задним фронтам строб-импульсов Ь на уровне отсечки шумов;ж, - импульсы на выходе второй линии 28 задержки; - импульсы на выходе элемента 29 антисовпадений, соответствующие четным точка экстремума в пределах длительностей соответствующих строб-импульсов D (точкам минимума огибающей видеосигналов); о - строб-импульсы на выходе смесителя 18; ic - выходной сигнал формирователя 6 строб-импульсов зоны контроля; л, , 2 ъ. последовательность выходных импульсов на выходе кольцевого счетчика 5; м, , г выделенные видеосигналы от дефектов на выходах временных селекторов 7-9; М,- видеосигнал от одиночного дефекта; M,j, и Mj- разделенные на уровне точки минимума видеосигналы от двух близко расположенных друг к другу по глубине залегания дефектов.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Генератор 1 зондирующих импульсов генерир5 ет импульсы возбуждения а , которые преобразуются преобразователем 2 в упругие механические колебания, распространяющиеся через кон- тактйую среду в контролируемое изделие. Отраженные от дефектов и дна изд ения упругие колебания преобразуются преобразователем -2 в электрические ультразвуковые сигналы, которые поступают на вход усилителя 3. Усиленные и детектированные видеосигналы S с выхода усилителя 3 поступают на первые входы элемента 15 совпадения и формирователя 4 строб-импульсов, на второй вход которого подается напряжение отсечки шумов С выхода формирователя 4 строб-импульсы о , длительности и временные положения котог рых соответствуют длительностям и временным положениям соответствуюгцих видеосигналов S на уровне отсечки , подаются на второй вход элемен- та 15 совпадения, где происходит временное селектирование видеосигналов г от помех в моменты времени, соответствующие превьш1ению амплитуд видео- сигналов Б над уровнем отсечки помех .. При этом, в отлччие от ви-: цеосигнала Si , соответствукяцего одиночному дефекту, видеосигналы S и

t)24

S , отраженные от pasFibix, но близко расположенных друг к другу по г.пубин залегания дефектов, точка минимума и д,, которых на огибающей видеосигналов превыщает напряжение отсечки Ug,p , на выходе элемента 15, совпадения оказываются неразделенными.0т- селектированные видеоимпульсы г с выхода элемента 15 совпадения подаются на первый вход компаратора 24 схемы 16 выделения экстремумов оги- байщей сигналов непосредственно и на второй вход через линию 25 задержки.

В -моменты равенства входных напряжений компаратор вырабатывает короткие и нормированные по амплитуде им- пульсы а , которые поступают на счетный вход триггера 26 блока 17 выделения четных импульсов в пределах длительностей строб-импульсов I) , посту лающих с выхода формирователя 4 стро импульсов на уровне отсечки шумов на разрешающий вход триггера 26. Последний вырабатывает серию прямоугольных импульсов е , задние фронты которых соответствуют точке минимума , огибающей видеосигналов „ и Sj и задним фронтам строб-импульсов Ь , устанавливающих триггер 26 в исходное состояние. Выходные импульсы е триггера 26 дифференцируются, детектируются и нормируются по амплитуде формирователем 27.

Сформированные таким образом импульсы ж с выхода формирователя 27 через линию 28 задержки поступают на первый вход элемента 29 антисовпадений - А,, на второй вход которой поступают строб-импульсы Б с выхода формирователя 4 строб-импульсов.На выходе элемента 29 антисовпадений вы- .деляются короткие нормированные по амплитуде импульсы , соответствующие точкам минимума на огибающей видеосигналов .8 ) которые подаются на первый вход смесителя 18, на второй вход которого поступают строб-импульсы & с выхода формирователя 4 строб- импульсов на уровне отсечки щумов.С выхода смесителя 18 строб-импульсы ,и , соответствующие видеосигналам &, , 8, и Sj , поступают на первый вход кольцевого счетчика 5, на второй вход которого поступают строб-импульсы к зоны контроля с выхода формирователя 6 строб-импульсов зоны контроля.Кольцевой счетчик 5 последовательно вырабатывает серию разрешающих импульсов

5128

л, , АЭ л, в пределах строб-импульса К зоны контроля, которые подаются на первые входы соответствующих временных селекторов 7, 8 и 9, открывая их последовательно для прохождения от- селектированньгх видеосигналов 1 ,поступающих с выхода элемента 15 совпадения на вторые входы временных селекторов 7, 8 и 9,

Такой порядок работы, когда первый временной селектор 7 открывается в момент, соответствующий переднему фронту строб-импульса зоны контроля, и остается открытым до приема полного видеосигнала и только .после этого запирается, вызывая в тот же момент отпирание следующего временного селектора 8 и т.д., обеспечивает обнаружение беспорядочно расположенных дефектов. Кольцевой счетчик 5 в предлагаемом дефектоскопе отсчитывает сигналы от дефектов с учетом наличия точек -минимума на огибающей видеосигналов, что обеспечивает также раздельное выявление дефектов, близко расположен- ных друг к другу по глубине залегания неразделяемых на уровне U формирования строб-импульсов. С выходов временных селекторов 7-9 видеосигналы м, , м иАЛдОт дефектов поступают в блок 10 измерения амплитуды эхо-сигналов от дефектов, где с помощью пиковых детекторов 19-21, аналогового многоканального коммутатора 22 и аналого цифрового преобразователя 23 последо- вательно производится преобразование амплитуд входных импульсов в соответствующие цифровые коды, поступающие далее в блок 11 оперативной памяти.

Для упрощения описания работы де- фектоскопа на фиг. 1 приведен вариант efo реализации, содержащий три временных селектора 7,8 и 9 и соответственно три пиковых детектора 19, 20 и 21. В

общем случае, дефектоскоп может иметь п аналогичных временных селекторов

и соответственно п пиковых детекторов, их количество определяется числом, подлежащим раздельному выявлению дефектов в пределах длительности зо- ны контроля (к.) „

Одновременно с измерением амгшитуды видеосигналов от дефектов на вход блока 13 измерения координат дефектов с выхода блока 12 управления посту- пают сигналы, определяющие начало и конец отсчета координат соответствующих дефектов, которые в виде цифрового кода поступают с выхода блока 13

измерения координат дефектов в блок

11оперативной памяти, работа которого синхронизируется с помощью блока

12управления, управляющие сигналы с выхода, которого поступают на третий вход блока 11 оперативной памяти

Таким образом, с выхода его в регистратор 14 для оценки качества контролируемых изделий, в качестве которого может быть использована, например, мини- или микро-ЭВМ, поступает информация об амплитуде, количестве и местоположении всех дефектов,оказавшихся в зоне контроля, в том числе и от дефектов, расположенных близко друг от друга по глубине залегания и неразделимых известными средствами, что является существенным достоинством предлагаемого дефектоскопа .повьшающим достоверность результатов контроля.

Фор мул а изобретения

Ультразвуковой дефектоскоп,содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов и акустический прео бразователь, последовательно соединенные усилитель , вход которого подключен к выходу акустического преобразователя, и первый формирователь строб-импульсов, последовательно соединенные второй формирователь строб-импульсов, вход которого подключен к выходу акустического преобразователя, кольцевой счетчик, блок управления, блок оперативной памяти и регистратор, цифровой блок измерения координат дефектов, включенный между вторым выходом блока управления, второй вход которого связан с выходом генератора зондирующих импульсов, и вторым входом блока оперативной памяти, п временных селекторов, включенных между разрядными выходами кольцевого счетчика и входами бяока измерения амплитуд эхо- сигналов, выход которого связан с третьим входом блока оперативной памяти, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения разрешающей способности за счет разделения близко идущих импульсов от дефектов, он снабжен последовательно соединенными элементом совпадения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам усилителя и первого формирователя строб-импульсов, а выход соединен с вторыми входами п временных селекторов, блоком выделения экстремумов огибающей сигнала,блоком вьщеления четных импульсов и смесителем, яыход которого подключен к второму входу кольцевого счетчика.

второй выход первого формирователя строб-импульсов соединен с вторыми входами смесителя и блока вьщеле ния экстремумов огибающей сиг - нала.

физ.1

LA

CPU г. 2.

Редактор И.Николайчук

Составитель Л. Кондрыкинская

Техред Л.СердюКова Корректор И. Эрдейи

Заказ 7258/41Тираж 776Подписное

видали Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано для обнаружения локальных дефектов. Цель изобретения - по- вьшение разрешающей способности.Генератор зондирующих импульсов с помощью акустического преобразователя зондирует контролируемое изделие, сигнал с которого поступает через формирователь строб-импульса зоны контроля и кольцевой счетчик на п временных се- .лекторов, выходами подключенных через блок измерения амплитуд эхо-сигналов к блоку оперативной памяти. Из него по командам с блока управления сигналы поступают г регистратор для последующей оценки качества изделия.Сигнал с акустического преобразователя через усилитель поступает также на первые входы элемента совпадения и формирователя строб-импульсов на уровне отсечки шумов, выход которого связан с вторым входом указанного элемента совпадения. Выход последнего соединен с вторыми входами п временных селекторов и через последовательно соединенный блок вьщеления экстремумов и блок вьщеления четных импульсов с первым входом смесителя, второй вход которого соединен с выходом формирователя строб-импульсов на уровне отсечки шумов, а выход связан с отдельным входом кольцевого счетчика. Анализ импульсов на наличие точек экстремумов и выделение из них четных импульсов позволяет разделить идущие с небольшим интервалом друг от друга импульсы, что повышает разрешающую способность дефектоскопа. 2 ил. 0