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

Изобретение относится к неразру- шающим методам контроля и может быть использовано для контроля многослойных конструкций, изделий с большим затуханием ультразвука, а также свар 1 ных соединений.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет учета параметров амплитудного и фа- ; зового спектров сложномодулированног j эхосигнала, прошедшего через контро- I лируемое изделие,

I На чертеже изображена блок-схема I устройства для .ультразвукового конт- роля материалов и изделий.

Устройство содержит генератор 1 сложномодулированных сигналов, излучающий электроакустический преобразователь 2 5, приемный электроакусти- I ческий преобразователь 3, входной I усилитель 4 и индикатор 5, последо- I вательно соединенные генератор 6 опор 1 ного сигнала, аналоговый перемножи- тель 7 и индикатор 8, фазовращатель 9 последовательно соединенные второй аналоговьш перемножитель 10, второй интегратор 11 и блок 12, второй выход генератора 1 сложномодулированных сигналов соединен с входом генерато- pa 6 опорного сигнала, выход входного усилителя 4 подключен к первому вхо- ; ду аналогового перемножителя 7,вход : фазовращателя 9 соединен с выходом I генератора 6 опорного сигнала,выход j входного усилителя 4 подключен к пер- I вому входу второго аналогового пере- I множителя 10, второй вход которого соединен с выходом фазовращателя 9, . i выход первого интегратора В подключен - к первому входу вычислительного блока .12, выход которого соединен с вхо дом индикатора 5. Позицией 13 обозначено контролируемое изделие.

I

Вычислительный блок 12 состоит из

двух аналого-цифровых преобразователей, например, типа ФЧ892, входы которых подключены к выходам интеграторов 8 и 11 соответственно, а выхо- соединены с индикатором 5. Вычислительный блок 12 может содержать ЭВМ, например ДЗ-28, для оперативной обработки результатов измерений.

Устройство работает следующим образом.

При запуске устройства генератор 1 сложномодулированных сигналов формирует сигнал, который можно пред-

ставить в виде суммы гармонических составляющих

и i A.sinw.-t,

(1)

где - амплитуда i-ой гармонической составляющей; ( - ее частота.

Начальные фазы гармонических составляющих принимаем .равными нулю,Этот сигнал поступает на излучающий преобразователь 2 и распространяется в исследуемую среду 13, Сложномодулиро- ванные сигналы, принятые из среды приемным преобразователем 3, после предварительного усиления во входном усилителе 4 поступают на первые входы аналоговых перемножителей 7 и 10. Спектр сложномодулированного сигнала, прошедшего через исследуемую среду или отраженного от дефекта (в зависимости от метода контроля), претерпе- . вает изменения - изменяются амплитуда и фаза гармонических составляющих:

и

пр

,,,inp«i«( 2)

где А- - амплитуда 1-ой гармонической составляющей принятого сигнала} ef. „р- ее фаза.

На вторые входы аналоговых пере множителей поступают сдвинутые между собой на It/2 моно гармонические сигналы, формир уемые с помощью генератора 6 опорного сигнала и фазовращателя 9:

х Ад sin х Ад cog ai, t«

Причем генератор 6 опорного сигнала формирует сигнал, синфазный с генератором 1 сложномодулированного сиг нала.

Сигналы произведения с выходов аналоговых перемножителей 7 и 10 поступают на входы интеграторов 8 и 11, После интегщрования данных произведений имеем:

Z, 1 j х,и„р dt

1 h

Y .t A;npSin(w.t+t/;) } (3)

7 т

uAl Yi AoCosw,,ySin(w.t4-if.p). (4)

или Z

Z2

-Г I

k

.г

to,

1415181

,npH u; u)o)(5) Формулаиэобретения

при co ы

о.

А,А„„р8гпЧ „ приЫ,ш„;(6)5

при tkJ

Устройство для ультразвукового кон троля материалов и изделий, содержащее генератор сложномодулированньЕк сигналов, излучающий и приемный электроакустические преобразователе,входной усилитель и индикатор, последовательно соединенные генератор опорного сигнала, аналоговый перемножитель и интегратор, второй выход генератора сложномодулированных сигналов соединен с входом генератора опорного сигнала, а выход входного усилителя подключен к первому входу аналогового перемножителя, отличающеес

Определение информативных параметров - амплитуды и фазы гармонической сое- составляющей, осуществляется вычисли- тельным блоком 12 по формулам

±- Vz

йГ 1

+ Z

2

V,

arctg

Zi

(7) (8)

15

Устройство для ультразвукового кон троля материалов и изделий, содержащее генератор сложномодулированньЕк сигналов, излучающий и приемный электроакустические преобразователе,входной усилитель и индикатор, последовательно соединенные генератор опорного сигнала, аналоговый перемножитель и интегратор, второй выход генератора сложномодулированных сигналов соединен с входом генератора опорного сигнала, а выход входного усилителя подключен к первому входу аналогового перемножителя, отличающееся

тем, что, с целью повыщения достоверности контроля, оно снабжено фазовраfmnp- -- 2,

Результаты измерения выводятся на индикатор 5. Изменяя частоту Шд опорного сигнала, измеряют амплитудный и фазовый спектры принятого сигнала, по 2о щателем, последовательно соединенными которым определяют вид, О1шентацию и вторьм аналоговым перемножителем,ин- геометрические параметры дефекта. тегратором и вычислительным блоком.

Предлагаемое устройство для ультразвукового контроля материалов и издевход фазовращателя соединен с выходом генератора опорного сигнала, выход

лий позволяет по сравнению с извест- ным повысить достоверность контроля за счет вьщеления дополнительных информативных параметров - амплитудного и фазового спектра, что позволяет с высокой точностью классифицировать дефекты, определять их ориентацию, глубину залегания и толщину исследуемых изделий.

5

-

15

Устройство для ультразвукового контроля материалов и изделий, содержащее генератор сложномодулированньЕк сигналов, излучающий и приемный электроакустические преобразователе,входной усилитель и индикатор, последовательно соединенные генератор опорного сигнала, аналоговый перемножитель и интегратор, второй выход генератора сложномодулированных сигналов соединен с входом генератора опорного сигнала, а выход входного усилителя подключен к первому входу аналогового перемножителя, отличающееся

2о щателем, последовательно соединенными вторьм аналоговым перемножителем,ин- тегратором и вычислительным блоком.

тем, что, с целью повыщения достоверности контроля, оно снабжено фазовращателем, последовательно соединенными вторьм аналоговым перемножителем,ин- тегратором и вычислительным блоком.

вход фазовращателя соединен с выходом генератора опорного сигнала, выход

входного усилителя подключен к первому входу второго аналогового перемножителя, второй вход которого соединен с выходом фаз овращателя, выход первого интегратора подключен к первому входу вычислительного блока, выход которого соединен с входом индика - тора.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для контроля многослойных конструкций, изделий с большим затуханием ультразвука., а также сварных соединений. Цель изобретенияповьпиение достоверности контроля за счет учета параметров амплитудного и фазового спектров сложномодулирован- ного эхосигнала, прошедшего через контролируемое изделие. В устройстве с помощью излучающего электроакустического преобразователя 2 осуществляют зондирование контролируемого изделия 13 сложномодулированным акустическим сигналом. Эхосигнал от дефектов принимают приемным электроакусаи- ческим преобразователем 3, складьша- ют его с гармоническим сигналом и выделяют информативные параметры - амплитуду и фазу гармонической составляющей. Изменяя частоту опорного сигнала, определяют амплитудный и фазовый спектры принятого сигнала, по которым определяют вид, ориентацию и геометрические параметры дефекта.. , 1 ил. с (Л