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

t I

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля ультра- звуковьтм методом качества изделий и может использоваться при контроле толстостенных изделий,

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения послойного контроля толстостенных изделий.

На чертеже представлена блок-схема устройства для ультразвукового контроля изделий.

Устройство для ультразвукового контроля изделий содержит синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, пьезопреобразователь 3 с. основными 4 и 5 и дополнительным 6 электродами, подключенные к основному электроду А пьезопреобразователя 3 последовательно соединенные широкополосный усилитель 7j детектор 8 и индикатор 9, второй вход которого- соединен с выходом синхронизатора 1, подключенные к выходу синхронизатора

1последойательно подключенные программатор 10, линию П задержки, усилитель 12 мощности и переключатель .13, второй вход которого соединен с выходом.генератора 2 зондирующих импульсов, а выход - с основным электродом 4 пьезопреобразователя 3, и подключенный к дополнительному электроду 6 пьезопреобразователя 3 временной селектор 14, выход которого соединен с управляющим входом линии 11 задержкиj второй выход программатора 10 соединен с входом генератора

2.зондирующих импульсов, а третий - с управляющими входами временного се лектора 14 и переключателя 13. Позицией 15 на чертеже показано контроли руемое изделие.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно изделие 15, подлежащее контролю,, разбивается на опре- деленное число слоев для проведения послойного поиска дефектов (не показаны) . В зависимости от количества условных слоев для проведения послой ного процесса дефектов с помощью про грамматора 10 устанавливают определенную программу включения каналов линии 11 задержки и длительность работы переключателя 13 и временного селектора 14, обеспечивающих определенное по величине амплитуды и часто ты акустических зондирующих импульсов для равновероятного обнаружения

088912

дефектов, находящихся на различной глубине контролируемого изделия, т.е.. в различных условных слоях. Чем выше частота акустических колебаний, тем на меньшее расстояние они распространяются, и, наоборот, чем ниже частота и больше мощность (амплитуда) колеба1Шй, тем на большую глубину они распространяются. Так, например,- fO для контроля толщины 400-500 мм изделие разбивается условно,например на три условных слоя.

После предварительной подготовки осуществляют поиск дефектов в каждом 15 условном слое изделия.

Проверку качества приповерхностного слоя, непосредственно прилегающего к пьезопреобразователю 3, осуществляют высокочастотными акустическими

20 зондирующими импульсами.

. .Устройством создают импульсы, например, удвоенной частоты колебаний пьезопреобразователя 3. Для этого первоначально генератор 2 электричес25 ких зондирующих импульсов, включаемый сигналом с второго выхода программатора 10, возбуждает ударным импульсом пьезопреобразователь 3 через основные электроды 4 и 5 и открытый

30 вход переключателя 13, Возбужденный таким образом преобразователь 3 колеблется на частоте, близкой к его резонансной частоте в воздухе, но уже с поправкой, вносимой наличием

j акустической нагрузки - контролируемого изделия 15, при этом мехничес- кие колебания в зоне дополнительного электрода 6 преобразуется снова в электрические сигналы такой же часто40 ты и через открытый в это время сигналом с третьего выхода программатора 10 временной селектор 14 поступают на открытый программатором 10 вход (канал) регулируемой линии 11 задерж45 ки, создающей задержку в данном случае на время ot, например Л/4 / /2 в пределах длины волны упомянутых резонансных (с учетом нагрузки) колебаний пьезопреобразователя 3, Задер д жанные электрические колебания поступают на усилитель 12 мощности и усиленные, например, до величины амплитуды генератора 2 электрических зон- дируюсщх импульсов поступают на от- крытый в это время сигналом с третьего выхода программатора 10 первый вход переключателя 13, при этом вход приема сигналов от основного генератора 1 закрыт. С его выхода электрическге колебания поступают на еще продолжающий генерировать акустические колебания пьезопреобразователь 3 и складываются между собой с упомянутым сдвигом фазы, создавая при этом результируюр1ие акустические колебания видимой удвоенной частоты. Эти колебания высокочастотные, что позволяет с высокой разрешающей способностью выявлять близко расположенные о-т носительно пьезопреобразователя дефекты.

Удвоение осуществляется из-за того, что акустические колебания сжати могут быть только в положительной об ласти при возбуждении пьезопреобразователя переменным напряжением, например, синусоидальной формы. В данном случае задержанные колебания рас полагаются между зонами сжатия акус- тических колебаний, возбужденных основным генерато.ром 2. Поэтому результирующая (огибающая видимая) их имеет большую частоту (примерно вдвое), чем создаюидие ее составляю- щие. Таким образом, созданные вынужденные колебания в пьезопреобразова- теле 3 последним излучаются в приповерхностный слой контролируемого изделия 15. При обнаружении дефекта, эхо-сигнал которого поступает на этот же пьезопреобразователь 3, в нем он превращается в электрические колебания и поступает на основные электроды 4 и 5, а с дополнительного электрода 6 - на вход регулируемой линии 11 задержки не поступает, так как вход временного селектора 14 в этом случае закрыт, поскольку сигнал на его управляющий вход с программа- тора 10 не поступает. Электрический эхо-сигнал с основных электродов 4 и 5 поступает на приемный тракт (усилитель 7,.детектор 8 и индикатор 9). Далее усиленный и продетектированный сигнал поступает на запускаемую синхронизатором временную развертку (не показано) индикатора 9, где по времени прихода и амплитуде судят о величине и местонахождении обнаружен ного дефекта.

Одновременно с этим из-за отсутствия сигнала от программатора 10 на переключателе 13 выход усилителя 12 мощности закрыт, а открыт выход ос- новного генератора 2 электрических зондирующих импульсов для зондирования более глубинного условного слоя, например второго. Для этого сигналом

синхронизатора 1 запускается программатор 10, который вначале запускает основной генератор 2 зондируюпщх импульсов, электрическим импульсом его возбу сдается как в первом случае пьезопреобразователь 3 на своей резонансной частоте, которая складывается из резонансной частоты работы ненагруженного пьезопреобразователя (на воздухе) и приращения частоты, обусловленного акустическим импедансом контролируемого изделия 15. С дополнительного электрода 6 электрический импульс этой частоты поступает через открытый в это время временной селектор 14 на вход регулируемой линии 11 задержки и в открытый программатором 10 канал, который создает нулевой или равный длине волны ( / ) сдвиг фазы этого сигнала относительно акустических колебаний в пьезопре образователе 3, возбужденных основ- 11ЫМ генератором 2. Это позволяет складывать упомянутые колебания в одной фазе, при этом наступает явление резонанса и результирующая амплитуда становится больпге ее составляющих. Создаются мощные ультразвуковые колебания. Их величину можно увеличивать путем увеличения времени открытия временного селектора 14 программатором 10 и входа переключателя 13, на который поступают сигналы с усилителя 12 мощности. В этом случае можно несколько раз пропускать сигналы с дополнительного электрода 6 через усилитель 12 мощности. Такая накачка результирующего акустического зондирующего импульса ограничена по амплитуде только параметрами теплового противодействия величине сжатия пьезопреобразователя 3 и исследуемой среды (изделия 15),

Для устранения такого ограничения при поиске дефектов в глубинных условных слоях формируют результирующий акустический зондирующий импульс путем многократного прохождения электрических сигналов с дополнительного электрода 6, задержанного открытым программатором 10 канала линии 11 задержки в пределах Д/4 д.пины волны. При многократном прохождении через открытые временной селектор 14, линию 11 задержки, усилитель 12 моишос- ти и переключатель 13, задержанные на указанную вели-чину сигналов, осуществляется постепенная накачка результирующего зондирут1щего импульса

51

до необходимой мощности. При такой ступенчатой накачке удается избежать значительного теплового противодействия величине сжатия пьезопреобразо- вателя 3 и зон возбуждения зондирующим импульсом контролируемого изду- лия 15.

Аналогичным образом предлагаемым устройством получают и низкочастотные акустические колебания, осуществляя деление частоты, которое получается при выборе величины задержки, равной сдвигу фазы 180 этих колебаний , т.е. Д/2.

Предлагаемое устройство позволяет получать на экране индикатора сигналы от дефектов, расположенных в различных слоях контролируемого изделия,

3088916

ченные к основному электроду пьезо- преобразователя последовательно соединенные широкополосный ус1титель, детектор и индикатор, второй вход ко- J. торого соединен с выходом синхронизатора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения послойного контроля толстостенных изделий, оно снабжено подключенными к выходу синхронизатора последовательно соединенными программатором, линией задержки, усилителем мощности и переключателем, второй вход которого соединен с выходом генератора зонW

15

дирующих импульсов, а выход - с основным электродом пьезопреобразовате- ля, и подключенным к дополнительному электроду пьезопреобразователя вре- Формула изобретения 20 менным селектором, выход которого

соединен с управляющим входом линии

Устройство для ультразвукового задержки, второй выход программатора контроля изделий, содержащее синхро- соединен с входом генератора зондиру- низатор, генератор зондирующих импуль- ющих импульсов, а третий - с управля- сов, пьезопреобразователь с основными 25 ющими вхбдами временного селектора и и дополнительным электродами, подклю- переключателя.

Составитель И. Ардашёва Редактор Л. Гратилло Техред М.Ходанич Корректор л. Патай

Заказ 1791/35

Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

088916

ченные к основному электроду пьезо- преобразователя последовательно соединенные широкополосный ус1титель, детектор и индикатор, второй вход ко- J. торого соединен с выходом синхронизатора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения послойного контроля толстостенных изделий, оно снабжено подключенными к выходу синхронизатора последовательно соединенными программатором, линией задержки, усилителем мощности и переключателем, второй вход которого соединен с выходом генератора зонW

15

дирующих импульсов, а выход - с ос

Изобретение относится ,к устройствам неразрушающего контроля ультразвуковым методом и может использоваться при контроле толстсстелных изделий. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения послойного контроля толстостенных изделий. В устройстве сигналом с выхода генератора 2 зондирующих импульсов возбуждается пьезопре- образователь 3. Сигнал возбуждения с выхода дополнительного электрода 6 через временной селектор 14, линию 11 задержки, усилитель 12 мощности и переключатель 13 вновь поступает на пьезопреобразователь 3. Многократное повторение указанного процесса приводит к накачке результирующего зондирующего акустического сигнала и его подстройке по частоте, что обеспечивает возможность послойного контроля толстостенных изделий. 1 ил. i сл .со о 00 00 со