Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

4

Nliib

о: са

Изобретение относится к неразрушающему контроля .и может быть использовано при разработке установок автоматизированного ультразвукового контроля изделий.

Целью изобретения является повьше- ние надежности контроля изделий плоскостной формы за счет учета изменения толщины контролируемого изделия в OKрестности прозвучиваемого участка.

На фиг. 1 представлена структурная схема дефектоскопа; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 ультразвуковых колебаний 2, преобразователь 3, блок 4 выделения поверхностного сиг- нала, второй вход которого подключен к первому выходу синхронизатора 1, и первьй триггер 5, последовательно соединенные усилитель 6, первый вход которого подключен к преобразо- вателю 3, а второй вход - к второму выходу блока 4 выделения поверхност- jHoro сигнала, блок 7 вьщеления дефекта, второй вход которого соединен с выходом первого триггера 5,-и реги- стратор 8, второй вход которого подключен к первому выходу синхронизатора 1, последовательно соединенные второй триггер 9, первый вход которого соединен с выходом блока 4 выделения поверхностного сигнала, первую схему И 10, второй вход которой соединен с вторьм вькодом синхронизатора 1, блок 11 вычисления длительности зоны контроля, первьй выход ко торого соединен с вторым входом первого триггера 5, а второй вход - с первым входом второго триггера 9, последовательно соединенные генератор

12 строб-импульсов, вход которого

соединен с выходом первого триггера

5,временной селектор 13, второй вхо которого соединен с выходом усилител

6,схему ИЛИ 14, второй вход которой соединен со вторым выходом блока 11 вычисления длительности зоны контроля, а выход - со вторым входом второго триггера 9, последовательно соеди ненные третий триггер 15, первый вхо которого соединен с выходом временного селектора 13, а второй вход - с первым выходом синхронизатора 1, схему НЕ 16 и вторую схему И 17, выход которой соединен с третьим входом схемы ИЛИ 14, причем выходы втогт рого триггера 9 и генератора 12 строб-импульсов через схему И-НЕ 18 соединены с третьим входом блока 11 вычисления длительности зоны контроля, а выход селектора 13 и выход схемы И-НЕ 18 соединены через третью схему И 19 ,со вторым входом второй схемы И 17.

Блок 11 вычисления длины зоны контроля выполнен из последовательно содиненных приемного счетчика 20, реверсивного счетчика 21 и дешифратора 22, первым входом блока 11 является счетный вход счетчика 20, вторым входом - вход R приемного счетчика 20, третьим входом - вход С реверсивного счетчика, первым выходом - выход дешифратора, вторым выходом - выход приемного счетчика 20. Позициями 23- 43 обознГачены выходные сигналы блоков дефектоскопа.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатьшает последовательность прямоугольных импульсов 23 длительностью Т (фиг.2), минимальная длительность которых определяется точностью отсчета L протяженности зоны контроля и должна удовлетворять соотношению

JL,

1 .

где скорость продольных волн

в металле листа.

Генератор 2 запускается от выхода синхронизатора 1 с частотой сигнала 24 в 1 раз меньше частоты сигнала 23 и возбуждает в преобразователе 3 импульсы 26 ультразвуковых колебаний. Эхо-сигналы 28, 27 и 29, отраженные, соответственно от дефекта, передней и задней граней изделий, принимаются преобразователем 3, преобразуются им в электрические сигналы и подаются на усилитель 6 и блок 4 вьщеления поверхностного сигнала. На первом выходе блока 4, управляемого импульсами 24 синхронизатора 1, вьщеляются сигг налы, отраженные от передней грани изделия, и подаются в виде сигналов 30 на управляющий вход усилителя 6. С помощью этих сигналов определяется момент начала временной регулировки чувствительности усилителя 6. Эхо- сигналы 27-29 с выхода усилителя 6 подаются на входы блока 7 вьщапекия

дефекта и временного селектора 13 дойного сигнала. Со второго выхода блока 4 снимаются сигналы 31, отраженные от передней грани, задержанные на интервал времени О, не меньший, чем длительность импульса, отраженного

от передней грани. Величина

этом сигнал на выходе п деш фратора появляется тогда, когда разность Шд-Го; будет равна п. Соответствующий сигнал 34, поступая на второй вход первого триггера 5 зоны дефекта, переключает его в исходное состояние, обрывая импульс 35 зоны дефекта. Таким образом, величина придонной мерт

Изобретение относится к области неразрушагащего контроля и может быть использовано при. разработке установок автоматизированного упьтразвуко- ,вого контроля изделий. Целью изобретения является повьшение надежности контроля изделий плоскостной формы с изменяющейся толщиной за счет учета толпщны контролируемого изделия в окрестности прозвучиваемого участка. Синхронизатор 1 запускает генератор 2, который возбуждает преобразователь 3. Эхо-сигналы от передней, задней кромок изделия.и дефекта, усиленные усилителем 6, поступают на блок 7 выделения дефекта и временной селектор 13 донного сигнала. Блок 4 вьщепяет эхо-сигнал от передней кромки изделия. Бпок 11 вычисляет длину зоны контроля и формирует импульс управления триггером 5 зоны дефекта, выходом соединенным с управляющим входом блока 7 выделения дефекта, который поступает на регистратор 8. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i СО

составляет протяжённость приповерхностной мертвой зоны дефектоскопа. Сигнал 28 поступает на первые входы триггеров 5 и 9 и второй вход блока вьиисления длительности зоны контроля. Триггер 5 и 9 переводятся в единичное состояние и определяют начало зоны контроля.

Задним фронтом сигнала 31, подавамого на второй вход блока 11, приемный счетчик 20 устанавливается в О Одновременно с этим сигнал с выхода триггера 9 поступает на первый вход схемы И 10, на второй вход которой поступают тактовые импульсы 23 периода Т с второго выхода синхронизатора 1 .

При контроле на участке, соответствующем временному интервалу t-roiKr. i (фиг. 2), наблюдается наличие как сигнала от дефекта Э,-, так и значительного по амплитуде донного сигнала D ,-, превышающего порог срабатьша- ния триггера донного сигнала 17. Для правильной работы устройства в реверсивный счетчик 21 предварительно записывают число т„, соответствующее

ориентировочной толщине изделия L

в точке контроля, ся по формуле

которое определяетт

СмТ

что гарантирует попадание донного сигнала D; в окно строба TOT роба А . 45 В этом случае донный сигнал 29 проходит через селектор 13 дна, схему ИЛИ 14 и переключает второй триггер 9 зоны дефекта, обрывая строб- сигнал 32, определяющий число импуль50

сов mj 33 на приемном счетчике 20. Одновременно с началом счета на счетчике 20 начинается вычитание числа импульсов, поступивших на вход per версивного счетчика 21 от числа т, предварительно записанного в нем. Эквивалент двоичного числа разности с адресных выходов реверсивного счетчика поступает на дешифратор 22. При

0 вой зоны составляет

2

Т-п. Ве

чина п устанавливается в соответствии с техническими условиями на контроль. Задним фронтом импульса 35 запускается генератор 12 строба донного сигнала. Длительность формируемого им импульса 36 выбирается из соотношения Тстро й дка 2 Т-П.

Строб-импульс 36 поступает на управляющий вход временного селектора 13, который пропускает донный сигнал

D,

на схему ИЛИ 14 и триггер 15 дна.

Сигналы 32 и 36 объединяются по И на схеме 18, а после .объединения ии- вертируются. Сигналы 38 и .36 объединяются по И на схеме 19 и в виде импульсов 39 поступают на второй вход схемы И 17. Сигналы 38 поступают .- на третий вход блока 11, на который записьтается число импульсов 40 с счетчика 20.

Большой по амплитуде донный сигнал 41 перебрасывает триггер 15 в еди1шчное состояние. Сигнал 40 посе инвертирова1шя 42 схемой НЕ 16 объединяется с сигналом 39 схемой 17. Нулевой выходной уровень 43 в

момент t; подается на .второй вход схемы ИЛИ 14. В исходное состояние третий триггер 15 возвращается импульсами 24.

5

Моменты времени t

,

ха0

рактеризуются ослаблением донного сигнала ниже порога срабатывания триггера 15 дна. Б этом случае, импульс 32 триггера 9 зоны дефекта не может прерваться импульсом донного сигнала 29, для чего форьшрует- ся специальный сигнал. Так как после предыдущего такта в реверсивном счетчике 21 записано число пц, то с момента прерывания строба 32 начинается процесс прямого счета числа

m

1 -И

в счетчике 20 и числа m ,-тп

1+1

55

в счетчике 21. При достижении счетчиком 21 числа m j-m j, n с выхода дешифратора 22 появляется сигнал 34, превьш1ающий импульс 35 первого триггера 5, на выходе которого формирует,СЯ импульс длительностью , ,

), При этом длительность строба Т ;+, оказывается равной Т-, т.е. длительности строба зоны дефекта в предьиущем такте.

Аналогично формируется сигнал 38, задний .фронт которого соответствует моменту прихода сигнала D; в предыдущем такте. Так как триггер 15 остался в исходном состоянии 41, то на второй вход схемы И 17 с выхода, схемы НЕ 16 поступает разрешающий уровень 42, Б результате на первый вход схемы И 17 поступает сигнал 39 с выхода схемы И 19, Сигнал 43 совпадения через схему ИЛИ 14 перебрасывает триггер 9, запрещая прохождение и fflyльcoв 23 на вход счетчика 21

Если в промежуток времени t

дна 10

15

толщина изделия уменьшается и донный сигнал D, смещается относительно своего положения D ,4 в предыдущем такте ближе к импульсу от передней грани (диаграмма 25, фиг. 3, t ,-) , то строб Тетрод, ,Чэ - 32 также обрывается донным сигналом В,-+з На счет чик 20 проходят импульсы m ,-.3 m ,v Длительность зоны дефекта Т деф, iVa T--(mj -п) будет больше, чем в пре дьщущем случае. Величина неконтролируемой придонной мертвой зоны составляет в этом случае величи меньшую,

ну

- 2- C,()

чем для промежутков времени i; i+1; 1+2,По заднему фронту импульса 38 Переднему фронту импульса 43 соот- 2о в реверсивный счетчик 21 переписыветствует число

1п., т,

по заднему фронту и fflyльca 38 переписывается в реверсивный счетчик 21, Таким образом, в случае пропадания донного сигнала строб донного сигнала 36 сохраняет свое положение, В обоих случаях t и t ,, импульсы от дефекта Э - через блок 7 выделения дефекта, стробируемый импульсами 35, в случае превышения порогового уровня и пор Э J, фиксируются как дефектные 37 в блоке 8 регистрации. Таких дефектов в зоне импульса 35 может быть несколько. В обоих случаях задний фронт импульса 31 сбрасьшает в ноль счетчик 20 по второму входу перед началом счета.

Если в промежуток времени t ,4 (фиг, 3) донньй сигнал D ;,. 29 появился, но сместился в сторону, соответствующую увеличению толщины изделия, то строб 32, обрываемьй донный сигналом Т +1 , разрешает прохож- дение через схему 10 m ,-+ -импульсов на вход прямого счетчика 20, Поскольку из предьщущего такта в реверсивном счетчике 21 было записано число m га ,ч, то импульс 34 с дешифратора 22 оборвет импульс 35 с выхо- да триггера 5 на длительности 1 Т-(т,-п), В этом случае длина неконтролируемой мертвой зоны состав-,

ляет -J- СА,Т-( ;, +п) , По заднему фронту импульса 35 в реверсив- |Ный счетчик 21 переписьшается число

Число m i,вается число п1;+э далее аналогично

интервалу t ,-. . Резкие уменьшения тол1цины, сопровождающиеся выходом донного сигнала за зону своего стро25 ба, будут регистрироваться как дефекты до тех пор, пока донньш сигнал снова не возвратится в зону своего строба.

Ультразвуковой дефектоскоп позво30 ляет контролировать практически весь объем прозвучиваемого металла листового проката, за исключением извест- : ных заранее и регулируемых приповерхностной и придонной мертвой зон,

25 автоматически перестраивать зону контроля в зависимости от изменения толщины контролируемого изделия, причем пропадание донного сигнала не сказывается на результатах контроля.

40

Формула изобретения

50 дефекта и регистратор, второй вход блока выделения поверхностного сигнала подключен к первому выходу синхронизатора, первый вход усилителя подключен к преобразователю, второй

55 вход - к второму выходу блока вьзделе- ния поверхностного сигнала, второй вход блока выделения дефекта соединен с выходом первого триггера, а второй вход регистратора подключен, к

m

1+1

Работа остальных блоков в этот

период времени аналогична их работе в промежуток времени t .

Если в промежуток времени t

толщина изделия уменьшается и донный сигнал D, смещается относительно своего положения D ,4 в предыдущем такте ближе к импульсу от передней грани (диаграмма 25, фиг. 3, t ,-) , то строб Тетрод, ,Чэ - 32 также обрывается донным сигналом В,-+з На счетчик 20 проходят импульсы m ,-.3 m ,vj. Длительность зоны дефекта Т деф, iVa T--(mj -п) будет больше, чем в пре- дьщущем случае. Величина неконтролируемой придонной мертвой зоны составляет в этом случае величи меньшую,

ну

- 2- C,()

Формула изобретения

дефекта и регистратор, второй вход блока выделения поверхностного сигнала подключен к первому выходу синхронизатора, первый вход усилителя подключен к преобразователю, второй

вход - к второму выходу блока вьзделе- ния поверхностного сигнала, второй вход блока выделения дефекта соединен с выходом первого триггера, а второй вход регистратора подключен, к

первому выходу синхронизатора, о т- личающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, он снабжен последовательно соединенными вторым триггером, первой схемой И и блоком вычисления длительности зоны контроля, последовательно соединенными генератором строб-импульсов временным селектором и схемой ИЛИ, последовательно соединенными третьим триггером, схемой НЕ и второй схемой И и последовательно соединенными схедом блока вычисления длительности зоны контроля, первый вход третьего триггера соединен с выходом временного селектора, второй вход - с первым выходом синхронизатора, выход второй схемы И соединен с третьим вх дом схемы ИЛИ, первый вход схемы И- НЕ соединен с выходом генератора строб-импульсов, второй вход - с выходом второго триггера, второй вход третьей схемы И соединен с выходом временного селектора, выход - с вторым входом второй схемы И, а выход

мой И-НЕ и третьей схемой И, первой

вход второго триггера соединен с.вы- 15схемы И-НЕ соединен с третьим входом

ходом блока вьвделения поверхностногоблока вычисления длительности зоны

сигнала, второй вход первой схемыконтроля,

И соединен с вторым выходом синхро-2. Дефектоскоп по п. 1, о т л инизатора, первый выход блока вычисле-чающийся тем, что блок выния длительности зоны контроля соеди- 2очисления длительности зоны контроля

нен с вторым входом первого триггера, второй вход - с первым выходом блока ввделения поверхностного сигнала, вход генератора строб-импульсов соединен с выходом первого триггера, второй вход временного селектор соединен с выходом усилителя, второй вход схемы ИЛИ соединен с вторым выходом блока вычисления длительности зоны контроля, выход - с вторым входом второго и первым входом блока вычисления длительности зоны контроля, первый вход третьего триггера соединен с выходом временного селектора, второй вход - с первым выходом синхронизатора, выход второй схемы И соединен с третьим вхдом схемы ИЛИ, первый вход схемы И- НЕ соединен с выходом генератора строб-импульсов, второй вход - с выходом второго триггера, второй вход третьей схемы И соединен с выходом временного селектора, выход - с вторым входом второй схемы И, а выход

выполнен в виде последовательно соединенных приемного счетчика, реверсивного счетчика и дешифратора, первым входом блока вычисления длины

зоны контроля является счетный вход приемного счетчика, вторым входом - R-вход приемного счетчика, третьим входом - С-вход реверсивного счетчика, первым выходом - выход дешифратора, а вторым выходом - выход приемного счетчика.

Филг

фиг.З