Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

О5

сл

00

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества материалов и изделий.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет проверки работоспособности дефектоскопа в целом и поддержания стабильными путем автоматической корректировки параметров основных его узлов.

На чертеже представлена блок-схема ультразвукового дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединенные генератор 1 ультразвуковых колебаний (УЗК) и пьезо- преобразователь 2, усилитель 3, регистратор 4 и глубиномер 5, последовательно соединенные синхронизатор 6, первый фор.ми- рователь 7 задержки, формирователь 8 зоны контроля и селектор 9, второй вход которого подключен к выходу усилителя 3, а выход - к входам регистратора 4 и глубиномера 5, генератор 10 тактовых и.мпульсов, первый 1 1 и второй 12 счетчики, аналого-цифровой преобразователь 13, блок 14 сравнения и индикатор 15, последовательно соединенные второй формирователь 16 задержки, имитатор 17 и смеситель 18, второй вход которого подключен к пьезопреобразователю 2, а выход - к первому входу усилителя 3, аналоговый мультиплексор 19, первый вход которого подключен к выходу усилителя 3, второй вход - к выходу селектора 9, выход - к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13, выход последнего подключен к первому входу блока 14 сравнения, первый блок 20 памяти, выходом соединенный с вторым входом блока 14 сравнения, мультиплексор 21, первым входом соединенный с выходом первого счетчика 11, вторым входом - с выходом второго счетчика 12, третьим входом - с выходом глубиномера 5, выходом - с первым входом блока 14 сравнения, второй блок 22 памяти, задатчик 23 кода, выходом подключенный к адресному входу второго блока 22 памяти, выход синхронизатора 1 подключен к входам синхронизации второго формирователя 16 задержки, задатчик 23 кода и второго блока 22 памяти, выход второго формирователя 16 задержки соединен с первым входом генератора 1 ультразвуковых колебаний, выход генератора 10 тактовых импульсов подключен к первым входам первого 11 и второго 12 счетчиков, выход формирователя 8 зоны контроля подключен к второму входу первого счетчика 11, выход первого формирователя задержки подключен к второму входу вто-рого счетчика 12, выход блока 14 сравнения подключен к индикатору 15, выход второго блока 22 памяти соединен с адресными входами второго формирователя 16задержки, имитатора 17, генератора 1 УЗК,

аналогового мультиплексора 19, мультиплексора 21 и первого блока 20 памяти.

Кроме того, дефектоскоп дополнительно содержит демультиплексор 24, инфор.мационный вход которого соединен с выходом блока 14 сравнения, адресный вход - с выходом второго блока 22 памяти, первый выход - с вторы.м входом генератора 1 УЗК, второй выход - с вторым входом усилителя 3, третий выход - с вторым входом

формирователя 8 зоны контроля, четвертый выход - с вторым входом первого формирователя 7 задержки.

Задатчик 23 кода может быть выполнен в виде консоли терминала, и режимы работы

5 дефектоскопа включаются в этом случае при нажатии на ту или иную кнопку консоли, задавая те.м самым вручную начальный адрес нужного режима. Задатчик 23 кода может содержать таймер (не показан) и режи- .1Ы работы переключаются в этом случае

0 периодически по сигналу таймера. И наконец, задатчик 23 кода может содержать датчик сканирующего устройства (не показан), при этом режи.м диагностики включается в промежутках между проходами ска5 нирования или, например, в промежутках между поступлениями на контроль (в скоростном автоматизированном контроле) труб, листов, рельсов и т. п. Второй 22 и первый 20 блоки памяти могут быть выполнены в виде программируемой логической матрицы

0 или оперативного запоминающего устройства, программу в которое можно периодически записывать и менять.

Дефектоскоп работает следуюп 1им образом.

Перед началом ультразвукового контроля

5 в ячейки первого блока 20 памяти записываются номинальные значения кодов с определенной дискретностью (точностью), соответствующие значениям выходных сигналов диагностируемых узлов при их номинальной работе: усилителя, селектора и т. д. Эти ве личины определяются при настройке дефектоскопа для работы с определенным видом объекта контроля.

Эти значения заносятся в первый блок памяти с допусками, соответствующими двум

5 возможным вариантам: если действительные величины сигналов не превышают их, то возможна автоматическая корректировка, если же действительные величины сигналов превышают их, то корректировка невозможна и необходим ремонт соответствующего

0 узла дефектоскопа.

В режиме УЗ контроля изделий задатчик 23 кода задает на втором (адресном) входе второго блока 22 памяти начальный адрес записанной в блоке 22 программы этого рабочего режима. Дефектоскоп рабо5 тает в двух режимах: в рабочем режиме контроля и в режиме диагностирования состояния дефектоскопа, которые включаются периодически. Второй блок 22 памяти выставляет на адресной шине код, который определяет: а - включение того или иного блока, подключенного к этой шине; б - прохождение сигналов с входов на выход каждого из этих блоков; в - адреса ячеек памяти первого блока 20 памяти. Причем эти данные могут содержаться в одном выходном слове второго блока 22 памяти (несколько разрядов слова отвечают за то или иное включение) или в нескольких словах, переключаемых сигналами генератора 10 тактовых импульсов, работающего с частотой, примерно на два порядка большей частоты синхронизатора 6 синхронно его сигналам. В этом рабочем режиме дефектоскопа сигналы синхронизатора б запускают с задержкой, выставленной первым формирователем 7 задержки, формирователь 8 зоны контроля, строб с которого поступает на селектор 9. Генератор 1 УЗК без задержки или с задержкой относительно синхроимпульсов, установленной кодом на адресном входе второго формирователя 16 задержки, возбуждает пьезопреобразователем 2 ультразвуковые колебания в контролируемом изделии. Мощность сигналов с генератора УЗК устанавливается кодом на .адресной шине. Затем принимают сигналы о дефекте, преобразуют их в электрические, пропускают через смеситель 18, усиливают усилителем 3, селектируют селектором 9 и определяют регистратором 4 амплитуду и другие параметры сигнала о дефекте, а глубиномером 5 - глубину залегания дефекта.

В режиме диагностирования состояния дефектоскопа происходит сброс счетчиков 11 и 12 и АЦП 13, а синхроимпульс с синхронизатора 6, задержанный вторым формирователем 16 задержки на величину, заданную кодом с второго блока 22 памяти на его адресном входе, запускает имитатор 17, амплитуда сигнала которого задается также кодом на его адресном входе. Сигнал с имитатора 17 проходит через смеситель 18, т. е. смеситель работает как пропускатель сигналов или с генератора 1 ультразвуковых колебаний или с имитатора 17, усиливается усилителем 3 и через селектор 9 в стробе зоны контроля поступает на регистратор 4 и глубиномер 5. На другой вход селектора 9 подается строб с формирователя 8 зоны контроля, задержанный относительно синхроимпульса формирователем 7 задержки. После первого импуЛьса синхронизаци в режиме диагностирования кодом на адресной шине открывается аналоговый мультиплексор 19 на прохождение сигнала с усилителя 3 на АЦП 13, где он преобразовывается в цифровую форму. Этот сигнал поступает на первый вход блока 14 сравнения, а на второй его вход подается с первого блока 20 памяти предварительно занесенное в его ячейки значение амплитуды сигнала, соответствующее нормально работающему усилителю 3.

0

Адрес ячеек первого блока 20 памяти также выставляется на адресной шине. На индикатор 15 с выхода блока 14 сравнения с необходимой точностью подается разность

5 заданной и измеренной величин и выставляется сигнализация о соответствии усилителя требованиям работоспособности. Если эта разность превышает требования,.то усилитель 3 неисправен и дальнейшая работа

Q с дефектоскопом невозможна без его ремонта и настройки усилителя до -получения требуемых параметров. Если эта разность не превыщает требования, то можно произвести коррекцию усиления, подав сигнал с блока 14 сравнения через демультиплексор 24

5 на второй, управляющий вход усилителя 3, (например, на его аттенюатор). Выбор необходимого выхода демультиплесора 24, на который передается сигнал с его входа, устанавливается с второго блока 22 памяти кодом на адресной шине.

Таким образом, изменяя от синхроимпуль са к синхроимпульсу величину сигнала с имитатора 17 и вторым формирователем 16 задержки его задержку относительно синхроимпульса, можно проверить работоспособ5 ность усилителя 3 (его коэффициент усиления, линейность) вместе с временной регулировкой чувствительности во всем диапазоне его работы.

При следующем импульсе синхронизации

0 можно проверить проведенную корректировку. При каждом синхроимпульсе происходит сброс АЦП 13, например, самим синхроимпульсом или передним фронтом строба зоны контроля. Затем при следующем синхроимпульсе режима диагностирования кодом

5 второго блока 22 памяти пропускается сигнал с выхода счетчика 12 через .мультиплексор 21 на первый вход блока 14 сравнения, а на информационный вход счетчика 12 подаются импульсы с генератора 10 такто0 вых импульсов в стробе задержки зоны контроля, поступающем на второй вход счетчика 12. Частота импульсов генератора 10 тактовых импульсов выбирается в зависимости от точности, с которой необходимо контролировать работоспособность формировате5 лей задержки 7 и зоны контроля 8. Счетчики 11 и 12 сбрасываются после принятия с них кода блоком 14 сравнения (например, следующим синхроимпульсом или передним фронтом строба задержки зоны контроля). На второй вход блока 14 сравнения по0 дается с первого блока 20 памяти предварительно занесенное в его ячейки по адресу, выставленному вторым блоком 22 памяти, такое значение длительности задержки зоны контроля, чтобы считать работу первого

формирователя 7 задержки нормальной. Разность значения на входах блока 14 сравнения выводится на индикатор 15. Для автоматической подрегулировки длительности задержки, которая может измениться в про jiecce работы (например, от изменения тем- г|ературы окружающей среды), через демуль- 1|иплексор 24 по коду, установленному на Адресной шине вторым блоком 22 памяти, на (ервый формирователь 7 задержки с блока 14 завнения поступает сигнал корректировки, ели полученная на выходе блока 14 фавнения разность превышает требования, э дальнейшая работа дефектоскопа должна 1ть прекращена до устранения неисправ- первого формирователя 7 задержки, ели значение на выходе блока 14 сравне- ия не превышает требуемое, то при следую- Ц1ем синхроимпульсе режима диагностирова- ия неисправности кодом на адресном вхо- е мультиплексора 21 Лропускается сигнал D счетчика 11 на первый вход блока 14 завнения. На первый информационный вход сметчика 11 поступают импульсы с генера- ра 10 тактовых импульсов в стробе зоны знтроля, подающемся на второй вход счет- ика 11. На второй вход блока 14 сравнения оступает с первого блока 20 памяти пред- в|арительно занесенное в его ячейки по ад- есу, выставленному на его адресном вхо- , требуемое значение длительности зоны контроля. Если полученная на выходе блока И сравнения разность превышает требовали, то дальнейшая работа дефектоскопа олжна быть прекращена до устранения не- справности в формирователе 3 зоны. Если разность на выходе блока 14 сравнения не превышает требования, то для автомати- 5СКОЙ подрегулировки длительности зоны контроля, которая может измениться в про- цЬссе работы, через демультиплексор 24 по к|эду, установленному на его адресном вхо- д, на формирователь 8 зоны контроля поступает сигнал корректировки. При следу- синхроимпульсе режима диагности- р|эвания неисправности кодом на адресном в|(оде аналогового мультиплексора пропус- кЬется сигнал с селектора 9 на АЦП 13 и с:него - на первый вход блока 14 сравнения. На второй его вход подается с первого блока 20 памяти предварительно занесен- Hi&e в его ячейки по адресу, выставленно- м на его адресном входе, требуемое зна- ч«Ьние амплитуды на выходе селектора 9 при заданной заранее амплитуде сигнала с имитатора 17 и коэффициенте усиления усили- т(ля 3.

Если полученная на выходе блока 14 )авнения разность превышает требования, тф дальнейшая работа дефектоскопа должна быть прекращена и селектор 9 требует ре- .мЬнта и настройки до получения необходимых параметров. Если разность на выходе бфока 14 сравнения не превышает требова- Hto, то при следующем импульсе синхронизации режима диагностирования кодом на адресном входе мультиплексора 21 пропус- через него сигнал с глубиномера 5 Hiji первый вход блока 14 сравнения. На вто- рфй его вход подается с первого блока 20

памяти предварительно занесенное в его ячейки по адресу, выставленному на его адресном входе, значение глубины, соответствующее задержке сигнала с имитатора. Если полученная на выходе блока 14 сравнения разность превышает требования, то необходим ремонт и настройка глубиномера 5. Если разность на выходе блока 14 сравнения не превышает требования, то при следующем импульсе синхронизации кодом на адресной

шине отключается имитатор 17, включается с заданным ослаблением генератор 1 УЗК и аналоговый мультиплексор 19 на прохождение сигнала с усилителя 3 на АЦП 13. С первого блока 20 памяти по адресу, выставленному на его адресном входе, выводятся предварительно занесенные туда требуемые при этом режиме значения с выхода АЦП 13. Если сигнал с выхода АЦП 13 превышает заданное значение на определенную величину, то неисправен или оборван преобразова0 тель. Если сигнал с выхода АЦП 13 меньше заданного значения на определенную величину, то неисправен генератор 1 ультразвуковых колебаний. Когда преобразователь 2 расположен на изделии, то можно контролировать наличие и качество акустического

контакта, сравнивая отраженный от дна сигнал с требуемым. Если величины сигналов на первом входе блока 14 сравнения удовлетворяют требованиям и проведены необходимые корректировки, то на выходе второго

,. блока 22 памяти устанавливается код, переводящий дефектоскоп в рабочий режим, т. е. режим контроля изделия. Каждый этап в режиме диагностирования может повторяться по несколько раз и в блоке 14 сравнения усредняться, тогда будет сравниваться, на пример, среднее значение за этап с данными из блока 20 памяти. Порядок этапов диагностирования блоков дефектоскопа тоже может изменяться. На индикаторе последовательно могут выводиться разности заданных и предварительно занесенных в память ве0 личин для каждого диагностируемого блока и другая информация (например, указывающая о необходимости ремонта и настройки какого-либо блока или о том, что автоматически произведена подрегулировка усиления и т. п.).

Такая автоматическая диагностика работоспособности дефектоскопа в целом и основных его узлов занимает единицы миллисекунд и, практически не влияя на производительность УЗ контроля, может произвоQ диться периодически в течение рабочей смены (например, каждый час или в промежутках времени между поступлениями на контроль деталей).

Таким образом, при использовании изобретения повыщается достоверность резуль5 татов контроля за счет проверки работоспособности дефектоскопа в целом и поддержания стабильными (путем автоматической корректировки) параметров основных его

5

7

узлов. Повьнпается производительность УЗ контроля, так как ускоряется процесс диагностики работоспособности дефектоскопа и, следовательно, его можно проводить периодически в короткие паузы УЗ контроля.

Уменьшается время поиска неисправности в дефектоскопе за счет быстрого определения дефектного его узла.

Формула изобрпетения

1. Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор ультразвуковых колебаний и пьезопреоб- разователь, усилитель, регистратор и глубиномер, последовательно соединенные синхронизатор, первый формирователь задержки, формирователь зоны контроля и селектор, второй вход которого подключен к выходу усилителя, а выход - к входам регистратора и глубиномера, генератор тактовых импульсов, первый и второй счетчики, аналого- цифровой преобразователь, блок сравнения и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности представления результатов контроля, он снабжен последовательно соединенными вторым формирователем задержки, имитатором и смесителем, второй вход которого подключен к пьезо- преобразователю, а выход - к первому входу усилителя, аналоговым мультиплексором, первый вход которого подключен к выходу усилителя, второй вход - к выходу селектора, выход - к входу аналого-цифрового преобразователя, выход последнего подключен к первому входу блока сравнения, первым блоком памяти, выходом соединенным с вторым входом блока сравнения.

мультиплексором, первым входом соединенным с выходом первого счетчика, вторым входом - с выходом второго счетчика, третьим входом - с выходом глубиномера, вы- ходом - с первым входом блока сравнения, вторым блоком памяти,задатчиком кода, выходом подключенным к адресному входу второго блока памяти, выход синхронизатора подключен к входам синхронизации второго

д формирователя задержки, задатчика кода и второго блока памяти, выход второго формирователя задержки соединен с первым входом генератора ультразвуковых колебаний, выход генератора тактовых импульсов подключен к первым входам первого и вто5 рого счетчиков, выход формирователя зоны контроля подключен к второму входу первого счетчика, выход первого формирователя задержки подключен к второму входу второго счетчика, выход блока сранения подключен к индикатору, выход второго блока памяти соединен с адресными входами второго формирователя задержки, имитатора, генератора ультразвуковых колебаний, аналогового мультиплексора, мультиплексора и первого блока памяти.

2. Дефектоскоп но п. 1, отличаю(цииси тем, что он снабжен демультиплексором, информационный вход которого соединен с выходом блока сравнения, адресный вход - с выходом второго блока памяти, первый 0 выход - с вторым входом генератора ультразвуковых колебаний, второй выход - с вторым входом усилителя, третий выход - с вторым входом формирователя зоны кон- троля, четвертый выход - с вторым входом первого формирователя задержки.

0

Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов при автоматизированном контроле качества материалов и изделий. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет проверки работоспособности дефектоскопа в целом и поддержания стабильными путем автоматической корректировки параметров основных его узлов. В дефектоскопе осуш,ествляется поочередное сравнение параметров основных узлов дефектоскопа с соответствуюш.ими значениями, выдаваемыми имитатором. Проверка работоспособности и параметров узлов дефектоскопа может осуществляться по команде оператора или автоматически в промежутках между рабочими циклами дефектоскопа. 1 3. п. ф-лы, 1 ил. Ф (Л