Устройство ультразвукового контроля материалов и изделий Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

3ffe/iuf

Изобретение относится к технике неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в машиностроении для контроля качества материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с болыпим затуханием ультразвука. Цель изобретения - повьапение надежности и достоверности ультразвукового контроля за счет повьппения пороговой чувствительности, исключения возможности пропуска дефекта и уменьшения мертвой зоны контроля. В устройстве осуществляется зондирование контролируемого изделия 22 акустическими сигналами, излучаемыми пьезоизлуча- телем 7, фаза которых изменяется в соответствии с псевдослучайной кодовой последовательностью, задаваемой формирователем 3, Эхосигналы от дефектов обрабатьтаются в двух каналах устройства с использованием демодуля- (блоки 10 и 15), фильтрадии в оптимальных фильтрах 12 и 17 и возве- дения в квадрат в квадраторах 18 и 19, после чего суммируются сумматором 20. 1 ил. (Л

Изобретение относится к технике неразрушающих испытаний ультразвуко- BiiiMH и может быть использовано в машиностроении для контроля качества материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука.

Цель изобретения - повышение надежности и достоверности ультразвуко вого контроля за счет повьш1ения пороговой чувствительности, исключения возможности пропуска дефекта и уменьшения мертвой зоны контроля.

На чертеже представлена структур- ная схема устройства ультразвукового контроля материалов и изделий.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 синусои- дальньсх сигналов, формирователь 2 прямоугольных импульсов, генератор 3 псевдослучайной кодовой последовательности, формирователь 4 периода последовательности, аналоговый ключ 5, усилитель 6 мощности и излучающий пьезопреобразователь 7, балансный модулятор 8, первым входом подключенный к генератору 1 синусоидальных сигналов, вторым - к второму входу генератора 3, выходом - к управляюще му входу аналогового ключа 5, последовательно соединенные входной усилитель 9, первый демодулятор 10, первый фильтр 11 низких частот, первый оптимальный фильтр 12, измеритель 13 временных интервалов и входной преобразователь 14, соединенный с входными усилителем 9, подключенные к выходу усилителя 9 последовательно соединенные вторые демодуляторы 15, второй фильтр 16 низких частот и второй оптимальный фильтр 17, первый квадратор 18 и второй квадратор 19, входами соединенные соответственно с выходами первого 12 и второго 17 оп- тимальных фильтров, сумматор 20, входами подключенньй к выходам квадраторов 18 и 19, выходом - к входу измерителя 13 временных интервалов, фазовращатель 21, входом подключенны к выходу генератора 1 синусоидальных сигналов, а выходом - к второму входу второго демодулятора 15. Кроме того, на чертеже показано контролируемое изделие 22 с дефектом 23.

Устройство работает следуюш:им об- разом.

Формирователь 2 из синусоидальног сигнала формирует прямоугольные им

д

5

0 5 о Q с

5

0

пульсы, осуществляя привязку начальной фазы сигнала несущей фазоманипу- лированных колебаний. Закон манипуляции фазы задается генератором 3 псевдослучайной кодовой последовательности. Формирователь 4 периода следования вырабатывает последовательность импульсов, определяюп{их период и длительность открытого состояния ключа 5.

При необходимости формирования квазинепрерывного фазоманипулирован- ного сигнала управляющий вход ключа 5 отключается от выхода формирователя 4 и на него подают постоянный потенциал, удерживающий ключ в открытом состоянии.

Синусоидальные колебания с выхода генератора 1 поступают на первый вход балансного модулятора 8, осуществляющего манипуляцию фазы в соответствии с псевдослучайной кодовой последовательностью, поступаемой с выхода формирователя 3. С выхода модулятора 8 квазинепрерывный фазоманипулировакный сигнал поступает на информационный вход аналогового ключа 5, с выхода которого фазоманипулированный импульсный сигнал, усиленный усилителем 6 мощности, возбуждает излучающий пьезопреобразователь 7, осуществляющий прямое электроакустическое преобразование. Зондирующий акустический фазоманипулированный сигнал распространяется в изделии 22, отражается от дефекта 23 и принимается приемным пьезопреобразователем 14, с выхода которого после соответствующего усиления усилителем 9 сигнал поступает на первый 10 и второй 15 демодуляторы. Двухканальное построение приемного тракта устройства обеспечивает ему инвариантность по отношению к фазе колебаний несущей эхо-сигнала. Модулирующая фазу псевдослучайная кодовая последовательность выделяется из эхо-сигнала демодулятором (10 или 15) того канала, в котором сдвиг фазы между несущей эхо-сигнала и опорным синусоидальным сигналом равен О или 180°.

Фазовращатель обеспечивает относительный сдвиг фаз синусоидальных сигналов, поступающих на вторые входы демодуляторов 10 и 15, равный 90° на рабочей частоте генератора 1 синусоидальных колебаний. Далее кодовая последовательность фильтруется фильтром 11 (16) низкой частоты и сжимается

,j1397830

оптимальным фильтром 12 (17). Послетель прямоугольр1ых импульсон, генеравозведе ния в квадрат квадратором 18тор псевдослучайной кодовой последо(19) сжатые эхо-сигналы каждого кана-вательности, формирователь периода

ла поступают на первый и второй вхо- последовательности, аналоговый ключ,

ды сумматора 20 и далее на измеритель усилитель мощности и излучающий пье13 временных интервалов, в качествезопреобразователь, балансный модулякоторого можно использовать осщшло-тор, первым входом подсоединенный к

граф.генератору синусоидальных сигналов,

Генератор цифровой псевдослучайной ювторым входом - к второму выходу гекодовой последовательности был пост-нератора псевдослучайной кодовой пороен (и испытан) на базе цифровогос тедовательности, а выходом - к упрегистра сдвига с обратными связями,равляющему входу аналогового ключа,

организованными с помощью логическогопоследовательно соединенные входной

элемента ИСКЛЮЧАИЦЕЕ ИЛИ. Практичес- 15усилитель, первьв демодулятор, второй

кая реализация аналогового вариантавход которого подключен к выходу генеоптимального фильтра осуществляласьратора синусоидальных сигналов, перс использованием многоотводньос элект-вый фильтр низких частот и первый

ромагнитных линий задержки (типаоптимальный фильтр и измеритель вреЛЗТ 4,0 X 1200). .20менных интервалов, отличаюПрименение в устройстве в качествещ е е с я тем, что, с целью увеличе- зондирующих сигналов фазоманипулиро-ния надежности и достоверности ультраванных сигналов, распределенных позвукового контроля, оно снабжено закону псевдослучайной последователь-приемным пьезопреобразователем, сое- ности с базой, большей единицы, по- 25диненным с входным усилителем, подклю- строение приемной части по квадратур-ченньичи к выходу усилителя последова- ному, двухканальному принципу и ис-тельно соединенными вторым демоду- пользование раздельных приемного илятором, вторым фильтром низких час- излучающего пьезопреобразователей тот и вторым оптимальным фильтром, обеспечивает существенное уменьшение 30первым и вторым квадраторами, входами мертвой зоны контроля, повышениесоединенными соответственно с выходами пороговой чувствительности и уменьше-первого и второго оптимальных фильт- ние пропусков дефектов.ров, подключенным к выходам первого и

второго квадраторов сумматором, выхоФормула изобретения сДом соединенным с входом измерителя

временных интервалов, и фазовращатеУстройство ультразвукового контро-лем, входом подключенным к выходу

ля материалов и изделий, содержащеегенератора синусоидальных сигналов,

последовательно соединенные генераторз вькодой - к второму входу второго

синусоидальных сигналов, формирова- 40демодулятора.