Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1987 года по МПК G01N29/04 

5

10

15

1350604

Изобретение относится к технике нера;фушающих испытаний материалов и конструкций, предназначено для применения в автоматизированных сис- ультразвукового контроля и может быть использовано для ручных испытаний.

Цель изобретения - повышение производительности контроля за счет уменьшения времени настройки управ- ляемого аттенюатора приемного тракта дефектоскопа.

На фиг. 1 представлена структурная схема ультразвукового дефектоскопа j на фиг. 2 - управляемый атте- нюатор, пример выполнения на фиг. 3- регистр последовательных приближений, пример выполнения.

Ультразвуковой дефектоскоп содержит синхронизатор 1, электроакустически последовательно соединенные генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4 первый управляемый аттенюатор 5 с усилителем, выходом соединенный с первым входом порогового устройства 6, пиковый детектор 7 и аналого-цифровой преобразователь 8, схему 9 задержки, первую

схему. И 10, компаратор 11, вторую схему И 12, второй управляемый аттенюатор 13 с усилителем, цифровой индикатор 14, последовательно соеди20

25

30

ро сх

во вк ля ры ля ля но из ра 20 ми

пр ва 23 чи но lo во те пу

та

ро им Пе вы вр мо

ненные формирователь 15 пачки импуль-35 тическом тракте

сов, подсоединенный к выходу синхро- Генератор 2 зондирующих импуль- низатора 1, формирователь 16 стро- сов вырабатывает мощный электричес- бирующих импульсов, выходом соединен- кий сигнал при поступлении каждого ный с входами схемы 9 задержки, первой 10 и второй 12 схем И, и регистр 40 17 последовательных приближений, вторым входом соединенный с выходом второй, схемы И 12, а выходом - с входами цифрового индикатора 14, вторым

45

.входом первого управляемого аттенюатора 5 с усилителем и входом второго управляемого аттенюатора 13 с усилителем, детектор. 18, включенный межд,у входом первого управляемого аттенюатора 5 с усилителем и входом компаратора 11, выход которого соединен с вторым входом второй схемы И 12, аналоговый ключ 19, первым входом соединенный с выходом второго управляемого аттенюатора 13 с усилителем л вторым входом - с выходом первой схемы И 10.

Вторые входы аналого-цифрового преобразователя 8 и порогового уст50

55

импульса из пачки для возбуждения ультразвуковых зондирующих сигналов с помощью излучающего преобразователя 3 Прошедшие через исследуемый материал ультразвуковые колебания принимаются и преобразуются приемным преобразователем.4 и поступают на вход первого управляемого аттенюатора 5 с усилителем, с выхода которого принятый сигнал поступает на первый вход порогового устройства 6. Одновременно сигнал поступает на детектор 18, где происходит вьще- ление положительного значения принятого сигнал. Полученный сигнал сравнивается компаратором 11 с опорным напряжением U0. Пороговое напряжение и определяет минимальное значение амплитуды принятого сигнала на выходе первого управляемого аттенюатора 5 с усилителем. Сигнал срав2

5

6 соединены с выходом перЕшй 10, выход аналогового ключа

0

5

0

роиства схемы И

19 соединен с третьим входом порогового устройства 6, схема 9 задержки включена между выходом формирователя 16 стробирующих импульсов и вторым входом первой схемы И 10. Управляемые аттенюаторы 5 и 13 с усилителями выполнены в виде последовательно соединенных ячеек, состоящих из последовательно соединенных Г-об- разных параллельных аттенюаторов 20, дискретно включаемых аналоговыми ключами 21J, и усилителей 22. Регистр 17 последовательного

приближения выполнен в виде последовательно соединенных формирователя 23 парных импульсов, двоичного счетчика 24, дешифратора 25, параллельного регистра 26, состоящего из log,j п КВ-триггеров, где п - число возможных состояний управляемого аттенюатора. С регистром 26 соединен пульт 27 управления.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Синхронизатор 1 запускает формирователь 15 пачки импульсов. Число импульсов в пачке равно (log , ). Период следования импульсов в пачке выбирается больше, чем суммарное время переходных процессов управляемого аттенюатора и задержки в акусГенератор 2 зондирующих импуль- сов вырабатывает мощный электричес- кий сигнал при поступлении каждого

импульса из пачки для возбуждения ультразвуковых зондирующих сигналов с помощью излучающего преобразователя 3 Прошедшие через исследуемый материал ультразвуковые колебания принимаются и преобразуются приемным преобразователем.4 и поступают на вход первого управляемого аттенюатора 5 с усилителем, с выхода которого принятый сигнал поступает на первый вход порогового устройства 6. Одновременно сигнал поступает на детектор 18, где происходит вьще- ление положительного значения принятого сигнал. Полученный сигнал сравнивается компаратором 11 с опорным напряжением U0. Пороговое напряжение и определяет минимальное значение амплитуды принятого сигнала на выходе первого управляемого аттенюатора 5 с усилителем. Сигнал сравнения поступает на первый вход второй схемы И 12, выходной сигнал которой поступает на вход данных регистра 17 последовательного приближения.

На второй вход второй схемы И 12 и тактовый вход регистра 17 последовательного приближения поступают импульсы с формирователя 16 строби- рующих импульсов. Формирователь 16 стробирующих импульсов по переднему фронту каждого импульса из пачки импульсов, поступающих с выхода формирователя 15 пачки импульсов, вырабатывает строб-импульсы. Благодаря стробированию второй схемы И 12 импульсы с выхода компаратора 11 поступают на вход данных регистра 17 последовательного приближения только через время задержки акустического тракта.

Работа регистра 17 последовательного приближения и управляемого тенюатора 5 с усилителем рассмотрена для числа возможных состояний аттенюатора п,, равного 16. Дискретность переключения усиления удобно выбрать равной 2, что соответствует 6 дБ Такое число состояний может быть обеспечено четырьмя двоичными разрядами регистра 17 последовательного приближения. В исходном состоянии в регистре 17 последовательного приближения включен (г 1) старший разряд. В управляемом аттенюаторе 5 с усилителем по этому сигналу регистра 17 последовательного приближения устанавливается усиление равное Кр 2 где Кр - коэффициент усиления усилителя управляемого аттенюатора 5, 2 - вес Старшего разряда регистра 17, соответствующий ослаблению в 48 дБ.

По приходу первого принятого импульса пачки компаратор 11 сравнивает сигнал при включенном ослаблении 48 дБ с порогом UQ. В зависимости от знака разности

dU, Ug, .Ко 2 ; -Uo

старший разряд либо оставляется включенным (г 1) при ли, О, либо выключается (г, 0) при ЛИ О и включается (г 1) второй разряд

--А.

с весом 2 , которому соответствует ослабление 24 дБ в управляемом аттенюаторе 5. Приходит второй принятый импульс из пачки и компаратор 11 производит сравнение U с сигналом

Uj и,,-К, (

-(2-)

В зависимости от знака разности

АИ. и.-и,

второй разряд оставляется включенным (г. 1) при iJUo О либо сбрасывается (г2 0) и включается (гз 1) третий разряд с весом 2 , которому соответствует ослабление 12 дБ в управляемом аттенюаторе 5. Приходит третий принятый импульс из пачки и компаратор 11 производит сравнение с сигналом

Uj Ub,-K,(2)(2-)(2) 3. В зависимости от знака разности

.из Uj -и„

третий разряд

ченным (TJ , 1)

оставляется вклю- при 4 Uj О либо сбрасывается (г,, 0) и включается (г4 1) четвертый разряд с весом 2 , которому соответствует ослабление 6 дБ в управляемом аттенюаторе 5, Когда приходит четвертый принятый .импульс из пачки, компаратор 11 производит сравнение Up с сигналом

30

U, Ug,-K,(2-)

.((2-Y42 Y

В зависимости от знака разности

и U4-Uc

35

5

четвертый разряд оставляется включенным (г 1) при 4U 7 О либо сбрасывается (г 0) и сохраняются без изменения все предыдущие состояния 0 регистра 17 последовательного приближения. Когда поступает пятый принятый импульс из пачки, ослабление управляемого аттенюатора 5 с усилителем уже подобрано.

Таким образом обеспечивается . подбор ослабления в пределах 0-90 дБ с шагом 6 дВ, а в целом для настройки управляемого аттенюатора 6 с усилителем на необходимое ослабление требуется не п импульсов, а log.n, что равно числу используемых разрядов регистра 17 последовательного приближения.

Так как пятый принятый импульс (последний из пачки) проходит приемный канал с требуемым ослаблением, перед его поступлением происходит установка пикового детектора 7 в начальное нулевое состояние с помощью

0

5

схемы 9 задержки и первой схемы И 10 Схема 9 задержки и первая схема И 10 Ьбеспечивают выделение последнего (в данном случае пятого) импульса пачки. Пиковый детектор 7 выделяет. и запоминает максимальное значение амплитуды принятого сигнала. Одновременно с начальной установкой пикового детектора 7 подготавливается к работе аналого-цифровой преобразователь 8.

Максимальное значение принятого сигнала и код ослабления управляемого аттенюатора 5 с усилителем пода- ются для обработки в ЭВМ. Одновременно код ослабления поступает на цифровой индикатор 14 для индикации получаемого ослабления и на входы управления второго управляемого ат- тенюатора 13с усилителем-. Благодаря синхронному переключению управляемых аттенюаторов 5 и 13 с усилителями сигналы на их выходах изменяются в одних и тех же границах. Выходной сигнал второго управляемого аттенюатра 13 с усилителем поступает на второй вход порогового устройства через аналоговый ключ 19, который управляется выходным сигналом первой схе- мы И 10. Пороговое устройство 6 осуществляет сравнение последних принятых импульсов из пачки. Результат сравнения поступает на выход дефектоскопа и может быть использован для дальнейшей обработки или индикации. Изобретение позволяет уменьшить время настройки дефектоскопа и, следовательно, повысить производительность контроля.

Формула изобретения

1. Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий синхронизатор, электроакустически последовательно соединер ные генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, первый управляемый аттенюатор с усилителем, пиковый детектор и аналого-цифровой преобразователь, пороговое устройство, соединенное с выходом первого управляемого аттенюатора с усилителем, схему задержки, первую схему И, компаратор, вторую схему И, второй управляемый аттенюатор с усилителем и цифровой индикатор, отличающий с я тем, что, с целью повышения производительности контроля.

o 5 o

5 0 5

5

0

ОН снабжен последовательно соединенными формирователем пачки импульсов, подсоединенным к выходу синхронизатора, формирователем стробирующих импульсов, выходом соединенным с входами схемы задержки, первой и второй схем И, и регистром последовательного приближения, вторым входом соединенным с выходом второй схемы И, а выходом - с входом цифрового индикатора, вторым входом первого управляемого аттенюатора с усилителем и входом второго управляемого аттенюатора с усилителем, детектором, включенным между выходом первого управляе мого аттенюатора с усилителем и входом компаратора, выход которого соединен с вторым входом ; второй схемы И, аналоговым ключом, первым входом соединенным с выходом второго управляемого аттенюатора С усилителем, вторым входом - с выходом первой схемы И, вторые входы аналого-цифрового преобразователя и порогового устройства соединены с выходом первой схемы И, выход аналогового ключа соединен с третьим входом порогового устройства, схема задержки включена между выходом формирователя стробирующих импульсов и вторым входом первой схемы И, а BToptie входы компаратора и второго управляемого аттенюатора с усилителем предназначены для подключения к источникам опорного напряжения.

2.Дефектоскоп по п. 1, отличающийся тем, что, с целью снижения шума, управляемый аттенюатор выполнен в виде последовательно соединенных ячеек, состоящих из последовательно соединенных Г-образ- ных параллельных аттенюаторов с аналоговыми ключами и усилителей.

3.Дефектоскоп по п. 1, о т л й- чающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем автоматической или ручной установки ослабления приемного тракта, регистр последовательного приближения выполнен .в виде последовательно соединенных формирователя парных импульсов, двоичного счетчика, дешифратора,параллельного регистра, предназначенного для соединения с регистром пультпа управления, состоящего из RS-триггеров, где п- число возможных состояний управляемого аттенюатора с усилителем.

Изобретение относится к технике неразрушающих испытаний материалов и конструкций и предназначено для применения в автоматизированных системах, ультразвукового крнтроля, а также может быть использовано для ручных испытаний. Целью изобретения ш-иж является повышение производительности контроля за Счет уменьшения времени настройки управляемого аттенюатора приемного тракта дефектоскопа. Принятые приемным преобразователем 4 сигналы поступают на первый управляемый аттенюатор 5 с усилителем. Компаратор 11 сравнивает положительное значение принятого сигнала с опорным напряжением, определяющим минимальное регистрируемое значение принятого сигнала. Регистр 17 последовательного приближения формирует по каждому импульсу формирователя 15 пачки импульсов переменное двоичное число, управляющее коэффициентом передачу первого 5 и второго 13 управляемых аттенюаторов с усилителями и автоматически устанавливающееся . таким, чтобы ослабление управляемого аттенюатора 5 с усилителем соответствовало требуемому при данном зна- чении амплитуды сигнала на входе приемного тракта. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. С (Л со ел о О5 О 4 Ц)иг.1

Редактор П.Гереши

Составитель И..Соколов Техред А.Кравчук

Заказ 5280/45Тираж 776Подписное

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

we.J

Корректор И.Муска