Устройство для контроля качества изделий Советский патент 1987 года по МПК G01N29/04 

1 I и первую линию задержки на входы N измерительных каналов, а с выхода усилителя - на генератор 12, который запускает развертку индикатора 13, выходной импульс генератора 12 поступает на входы остальных N- линии 14.2-14,N задержки. На входе измерительных каналов стоят временные селекторы 16, которые разбивают весь временной интервал измерения на N временных участков. В блоках 17 выборки-хранения и 18 вычитания определяется разность, пропорциональная скорости нарастания силы реакции на соответствующем временном интервале.

1

Изобретение относится к области 1еразрушающего контроля материалов

и изделий и может быть использовано для выявления дефектов в поверхностных и подповерхностных слоях или тонкостенных конструкциях, и изделиях, например в трубах и сварных соединениях.

Цель изобретения - повьшение чувствительности и разрушающей способности устройства по определению глубины залегания дефектов.

На фиг.1 изображены измерительный преобразователь и блок-схема устройства для контроля качестве изделий; на фиг.2 - осциллограммы ударных импульсов от бездефектных и дефектных участков образца,

Измерительньй преобразователь со- стоы из нижнего основания I, направляющего цилиндра 2, в котором при помощи направляющих пластин 3,стержня 4 и упругого элемента 5 перемещается боек 6 с приемным акустическим преобразователем 7, и верхнего основания 8, на котором крепится индикатор 9 силы удара. Выход приемного акустического преобразователя 7 через соединительньй кабель 10 подключен к устройству для контроля качества изделий, состоящего из последовательно соединенных усилителя 11, генератора 12 и индикатора 13, представляющего собой осциллограф набо- ра из N линий 14 задержек, N измери

93633

Результаты выводятся на индикпторт. 19 каналов Сначала производится измерение на эталонном бездефектном образце и фиксируются показания индикаторов. О глубине залегания дефектов судят по отклонениям показаний индикаторов от эталонных значений. Регулировка сиды удара в пределах упругости исследуемого материала и разделение фронта нарастания импульса силы реакции на интервалы позволяет повысить точность и разрешающую способность устройства по определению глубины залегания дефектов. 2 ил.

5

2

тельных каналов 5, выполненных из последовательно соединенных в каждом канале временного селектора 16, блока 17 выборки-хранения, блока 18 вычитания и индикатора 19 канала. Выход усилителя 11 подключен к входу линии 14.1 задержки первого канала, выход которой подключен к второму входу индикатора 13 и входам временных селекторов 16 всех каналов. Выход генератора 12 подключен к вторым входам временного селектора 16,1 и блока 17.1 выборки-хранения первого канала, и к входам остальных линий 14.2 - 14,N задержек, выходы которых подключены соответственно к вторым входам временных селекторов 16.2 - 16,N и блоков 17.2 - i7.N выборки- хранения. Второй вход первого блока 18.1 вычитания подключен к нулевой шине, а остальные вторые входы блоков 8,2-18,N вычитания каждого канала подключены соответственно к 5 первым выходам блоков 17,1 - 17,N-1 выборки-хранения предьщущего канала.

Устройство для контроля качества изделий работает следующим образом.

При помощи направляющего стержня 4 в направляющем цилиндре 2 поднимают боек 6 с приемным акустическим преобразователем 7, При этом пластина 3 поджимает упругий элемент 5 к верхнему основанию 8, При помощи индикатора 9 фиксируют величину сжатия упругого элемента 5, пропорцио0

0

5

нальную энергии удара, наносимого бойком 6 по контролируемому образцу 20 с тарировочными дефектами 21 и 22 на разной глубине. Затем опускают стержень 4 и боек 6 наносит удар по образцу 20, Преобразователь 7 может свободно перемещаться по поверхности образца 20, поэтому удар бойка 6 моясет быть нанесен в любую точку поверхности образца 20, Под действием силы реакции материала образца 20 в бойке 6 возникает упругий ударный импульс, который трансформируется в эквивалентный электрический импульс преобразователя 7, Этот импульс через соединительный кабель 10 поступает на вход усилителя. 11, где он усиливается, а затем параллельно поступает на входы первой линии 1Д.1 задержки и генератора 12 импульсов , Генератор 12 в момент появления сигнала на выходе усилителя 11 вырабатывает видеоимпульс длительностью Т , запускающий развертку запоминающего индикатора 13, Время задержки линии li,l подстраивается таким образом, чтобы начало сигнала с ее выхода, .поступающего на вход индикатора 13, появилось на экране индикатора 13 вместе с началом развертки . Параллельно входу индикатора 13 сигнал с выхода первой линии 14,1 задержки поступает на все входы временных селекторов 16, На вторые входы временных селекторов 16 поступают управляющие сигналы, причем на вход первого селектора 16,1 поступает видеоимпульс с выхода генератора 12 параллельно индикатору 13, на вход второго селектора 16,2 - этот же видеоимпульс, но прошедший вторую линию 14,2 задержки, на вход третьего селектора 16,3 - третью линию 14,3 задержки и т,д. Время задержки каждой линии 14, начиная со второй, равняется длительности видеоимпульса т с выхода генератора 12. Вре- .менные селекторы 16 открываются в момент прихода управляющего видеоимпульса на их вторые входы и закрываются в момент отсутствия этого им- лульса. Таким образом, на выходах селекторов 16 последовательно появляются участки сигнала, поступающего на их входы в первом интервале времени .от О до t , во втором - от tr до 2т , в третьем - от 2 до 3t и т,д, С выхода каждого временного селекто0

5

0

5

0

0

5

0

5

ра 16 сигналы поступают на соответствующий блок 17 выборки-хранения: с первого - на первый, со второго - на второй и т.д. На вторые входы блоков 17 выборки-хранения параллельно соответствующим вторым входам временных селекторов 16 поступают управляющие сигналы, в момент прихода которых блоки 17 запоминают уровни сигналов, поступающих на их входы, так, первый блок 17.1 выборки-хранения запоминает уровень сигнала и(Т:) в момент времени t , второй - и(2 т ), третий -и(ЗТ) и т.д, С выхода блоков 17 выборки-хранения сигналы поступают на входы блоков вычитания: с первого блока 17,1 выборки-хранения на второй вход первого блока 18,1 вычитания и на первый вход второго блока 18,2 вычитания, со второго блока 17,2 выборки-хранения - на второй вход второго блока 18.2 вычитания и первый вход третьего блока 18,3 вычитания и т.д. Первый вход первого блока 18.1 вычитания заземлен. В блоках 18 вычитания определяется разность, пропорциональная скорости нарастания силы реакции на соответствующем временном интервале t , между сигналом, поступающим иа второй и первый входы. Результаты вычитания с выхода каждого бло-. ка 18 вычитания поступают на соответствующий индикатор 19 канала, с которых и снимают показания.

Устройство работает следующим образом. Сначала производят тарировку измерительного преобразователя относительно контролируемого изделия - образца 20. Для этого выбирают заведомо бездефектный участок 20 (или образец идентичной формы и материала, но заведомо бездефектный), наносят по нему удары бойком 6 и фиксируют на экране индикатора 13 фронт нарастания импульса силы реакции. Регулируют силу удара бойка 6,.контролируют ее по индикатору 9 силы удара и добиваются, чтобы образец 20 не подвергался пластической деформации, т.е. чтобы не оставалось вмятин после нанесения удара. Если при наибольшем значении силы удара бойка 6, при котором еще отсутствует пластическая деформация образца 20, т.е. сила удара, находится в пределах упругости исследуемого материала, фронт нарастания импульса силы реакции на индикагоре 13 носит монотонно возрастающий характер (типа осциллограммы 23 на фиг.2), то это значение, силы удара поддерживается по индикатору 9 силы удара при дальнейшем контроле. Если фронт нарастания импульса, начиная с некоторого момента, изменяется немонотонно (типа осциллограмм 24 и 25 на фиг.2), то это значит, что сила удара настолько велика, чфо тыльная поверхность образца 20 искажает форму импульса. Тогда силу удара бойка 6 уменьшают, добиваясь монотонного характера формы нарастания импульса силы реакции на индикаторе 13, и поддерживают по индикатору 9 (при дальнейшем контроле) полученное значение силы удара. Процесс регулировки силы удара может быть использован для определения толщины образца. После того, как сила удара выбрана, разбивают фронт нарастания импульса на N равных временных интервалов длительностью Г, Число временных интервалов N и их длительност L определяются требуемой чувствительностью и разрешакзп ей способностью способа к величине дефектов и точностью определения глубины залегания дефекта.

Пусть фронт нарастания импульса осциллограммы 23 равен 15 мкс и нужно определять глубину залегания дефекта с точностью до 3 мм. По эталонным образцам с дефектами, расположенными на глубине 2 мм, 5 мм, 8 мм, 11 мм и 14 мм определяем, что 1 МКС фронта нарастания соответствует 1 мм глубины залегания дефекта, т,е, 15 МКС фронта нарастания соответствует глубинам расположения дефектов от О до 15 мм. Для определения глубины залегания дефекта с точностью до 3 мм необходимо N 15 мм/3 мм 5 временных интервалов по t 3 мкс„ Поэтому выбираем длительность видеоимпульса на выходе генератора 12,, равной t 3 мкс. ТогдаJ время задержки в каждой из линий 14, начиная со второй, тоже составит 3 мкс. Для эталонных образцов с указанными дефектами и бездефектного определяют эталонные значения u(t),.u(2r), и(Зг-), и(4О и U(5t ). При наличии дефекта на глубине 12- 15 мм скорость нарастания импульса отличается от бездефектно- .го образца только значением на пя

том интервале и(5 Е), на глубине 9 - 12 мм - и(4г) и U(5 i:-)sHa глубине 6 - 9 мм - и(3г), и(4т) и и(5г); на глубине 3 - 6 мм - U(2r), U(3 t),

U(4r) и U(5T ); а на глубине О - 3 мм- во всех пяти интервалах.

Таким образом фиксируется не только наличие дефекта, но и глубина его залегания.

Регулировка силы удара в пределах упругости исследуемого материала позволяет отстроиться от влияния геометрической формы изделия на результаты измерения и, тем самым, повысить чувствительность и разрешающую способность устройства к выявлению дефектов Разделение фронта нарастания импульса силы реакции на интервалы позволяет повысить точ

ность измерения скорости его нарастания на отдельных временных участках, и, тем самым, обеспечить возможность определения глубины залегания дефекта.

Формула изобретения

Устройство для контроля качества изделий, содержащее последовательно

соединенные приемный акустический преобразователь и усилитель, генератор и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и разрешающей

способности, оно снабжено N линиями задержек, N измерительными каналами, выполненными из последовательно соединенных в Ксшдом канале временного селектора, блока выборки хранения,

блока вычитания и индикатора канала, выход усилителя подключен через генератор к входу развертки индикатора и через первую линию задержки - к первым входам временных селекторов

всех каналов и к сигнальному входу индикатора, выход генератора подключен к вторым входам временного селектора и блока выборки хранения первого канала и к входам остальных

N-1 линий задержек, выходы которых подключены соответственно к вторым входам N- временных селекторов и блоков выборки-хранения, второй вход блока вычитания первого канала подключей к нулевой шине, а вторые входы остальных блоков вычитания подключены соответственно к выходам блоков выборки-хранения предыдущего кан;1ла.

Фиг.2

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано для выявления дефектов в поверхностных и подповерхностных слоях или тонкостенных, конструкциях и изделиях, например в трубах и сварных соединениях. Целью изобретения является повьшение чувствительности и разрешающей способности устройства по определению глубины залегания дефектов. С помощью приемного аккустического .преобразователя 7, который находится в бойке 6, наносят удар по контроли руемому образцу. Упургий ударный импульс от приемного акустического преобразователя 7 поступает через соединительный кабель 10, усилитель с (Л 1C 00 оэ &д со Фиг.1

Редактор А.Ревин

Составитель Л.Кондрыкинская

Техред А.Кравчук Корректор 0. Луговая

Заказ 380/49 Тираж 777Подписное

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, 4