Способ контроля поверхностных дефектов горячих слябов и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области исследования и анализа материалов с помощью звуковых или ультразвуковых колебаний и предназначено для конт- роля поверхностных дефектов горячих слябов при непрерьгоной разливке стали. Цель изобретения - повышение точности контроля поверхностных дефектов горячих слябов при температуре до .

На фиг. 1 представлена блок-схема приемного устройства для реализации способа; на фиг. 2 - схема выполнения блока, поворотного зеркала; на фиг. 3 - схема вьшолнения блока фотодатчика.

Устройство состоит из лазера 1 непрерывного действия, освещающего контролируемую поверхность сляба 2, оптического преобразователя 3, состоящего из оптической системы А, поворотного отражателя 5 и блока 6 фотодатчика, который двумя каналами последовательно соединен со схемами 7 сравнения, усилителями 8, фильтрами 9 высоких частот, схемами 10 согласования, импульсными трансформато- |рами 11, мостовыми схемами 12, выход которых соединены с входами схемы ИЛИ 13, выход которой соединен с -регистрирующим прибором 14, кроме того, выходы усилителей 8 последовательно соединены с фильтрами 15 низких частот, усилителями 16 мощйости электродинамическими регуляторами 17 (фиг. 2) поворотного отражателя 5, состоящего из отражающего зеркала 18, имеющего с промежуточной плоскостью 19 общую ось 20, которая пер- пендикулярна оси 21, являющейся общей осью промежуточной плоскости 19, и неподвижной плоскости 22, отражающее зеркало 18 через шарнирный механизм 23 связано с промежуточной плоскостью 19, которая с помощью аналогичного щарнирного механизма связана с неподвижной плоскостью 22« Кроме того, устройство имеет импульный лазер 24 с длительностью импуль са менее 1 мкс.

По предлагаемому способу энергию импульсного лазера выбирают в облас возбуждения ультразвука при поверхностном испарении или в области оп- тического пробоя для контролируемог материала. В устройстве для осуществления способа, содержащем импульсн лазер, лазер непрерывного действия

оптический преобразователь, последий выполнен в виде оптической сисемы, блока поворотного зеркала, бло- а фотодатчика, схем сравнения, усилителей, фильтров высокой частоты, схем согласования, импульсных трансформаторов, мостовых схем, схемыИЛИ, регистриующего прибора, фильтров низкой частоты и усилителей мощности.

Способ осуще ствляется с. помощью устройства следующим образом.

В зоне контроля возбуждаются поверхностные ультразвуковые колебания импульсным лазером 24 достаточной мощности (длительность HMnyjjbca менее 1 мкс). Прием ультразвуковых колебаний в зоне контроля ведется бес- контактно. Излучение от лазера 1 (например, ЛГ-62, синий цвет)-непрерывно падает на поверхность сляба 2. Диффузно отраженное излучение принимается оптической системой 4 (светофильтр-объектив) оптического преобразователя 3 и попадает на плоскость зеркала 18 блока поворотного отражателя 5. Отраженньй луч блоком 6 фотодатчиков расщепляется на четыре луча, которые попадают на схемы 7 сравнения, а разностные сигналы с выходов последних через усилители 8, фильтры 9 высоких частот, выделяюп1ие сигналы УЗК, схемы 10 согласования, импульсные трансформаторы 11, мостовые схемы 12, схему ИЖ 13 попадают на регистрирующий прибор 14. При этом из сигнала устраняются случайные помехи, связанные с изменением интенсивности диффузно отраженного луча (влияние окалины и др.)-лазера 1 непрерывного действия.

В процессе работы устройства возможны различного рода вибрации, а также изменение ориентации поверхности сляба 2 преимущественно низкочастотного характера (специфика работы металлургических цехов). Для сохранения ориентации оптического преобразователя зеркало 18 поворотного отражателя 5 имеет две степени свободы за счет изменения угла раствора связанных неподвижной плоскости 22 и подвижных плоскостей 19 и 18 относительно взаимно перпендикулярных шарнирных осей 20 и 21. Угол раствора плоскостей изменяется с помощью возвратно-поступательных электродинамических регуляторов 17(аналог переме- мещения диффузора электродинамичес 14

кого громкоговорителя), кинематическ связанных с плоскостями ,18, 19 и-v., 19, 22 через шарнирные механизмы 23. Для управления положением зеркала 1 сигнал обратной отрицательной связи с выходов усилителей 8 через фильтры 15 низких частот и усилителя 16 мощности попадают на входы возвратно-поступательных электродинамичес- ких регуляторов 23 поворотного отражателя 5. Таким образом, стабилизаци состояния оптического преобразователя 3 в области низкочастотных колебаний постоянно выдерживается конту- ром автоматической следящей системы. При появлении УЗК (f 1 МГц) точка падения излучения лазера 1 и центр отраженного на зеркале 18 лазерного луча перемещаются, при этом высоко- частотная коррекция отраженного луча не происходит, блок 6 фотодатчика разбалансируется и вьщает соответствующие сигналы, которые фиксируют- :(Ся регистрирующим прибором 14.

Таким образом, в процессе работы устройства достигается повышение тсГч йости за счет увеличения амплитуды (более чем на два порядка) УЗК при использовании нелинейного эффекта взаимодействия лазерного излучения с контролируемым материалом. Увеличение амплитуды колебаний позволяет использовать для контроля УЗК просто оптический преобразователь.

Формула изобрете ния

1. Способ контроля поверхностных дефектов горячих слябов, включаю- щий возбуждение ультразвуковых колебаний с помощью импульсного лазера, измерение параметров ультразвуковых колебаний, прошедших через контролируемый участок, с помощью лазера не- прерывного действия и оптического . преобразователя и определение дефектности участка по измеренным параметрам ультразвуковых колебаний, о т- л и ч а ю щ и и с я тем, что, с це-

лью повышения точности контроля при температуре слябов до , энергию импульсного лазера выбирают в области возбуждения ультразвука-: при поверхностном испарении и/или в области оптического пробоя для контролируемого материала.

2.Устройство для контроля поверхностных дефектов горячих слябов, содержащее импульсный лазер, лазер непрерывного действия, оптический преобразователь и измерительную схему, отличающееся тем, что, с целью повьшгения точности контроля при температуре слябов до- 1200 С, оптический преобразователь выполнен в виде последовательно установленных в ходе отраженного от изделия луча оптической системы, поворотного отражателя и блока фотодатчиков, измерительная схема включает два канала, каяздый из которых состоит из последовательно соединенных схемы сравнения, усилителя, фильтра высокой частоты, схемы согласования, импульсного трансформатора и мостовой схемы, две схемы управления, каждая из которых состоит из последовательно соединенных фильтра низких частот и усилителя мощности, последовательно соединенных схемы ИЛИ и регистрирующего прибора, входы схем сравнения соединены с выходами блоками фотодатчика, а выходы мостовых схем с входами схемы ИЛИ, входы усилителей мощности дополнително соединены с входами фильтров низких частот, выходы которых подключен к поворотному отражателю.

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что, поворотный отражатель выполнен в виде зеркала и шарнирно связанных с ним двух управляющих возвратно-поступательных электродинамических регуляторов поворота зеркала для обеспечения поворота в двух взаимно перпендикулярных осях, входы которых соединены с выходами усилителей мощности.

Фие. i

Изобретение относится к исследованию и анализу материалов с помощью ультразвуковых колебаний и предназначено для контроля поверхностных дефектов горячих слябов при непрерывной разливке стали. Целью изобретения является повышение точности контроля поверхностных дефектов горячих слябов при температуре до 1200°С. Сущность изобретения состоит в том, что в предлагаемом способе энергию импульсного лазера выбирают в области возбуждения ультразвука при поверхностном испарении или в области оптического пробоя для контролируемого материала. Кроме того, в устройств для осуществления способа, содержащем импульсный лазер, лазер непрерывного действия и оптический преобразователь, последний выполнен в виде оптической системы, поворотного отражателя, блока фотодатчиков, схем сравнения, усилителей, фильтров высокой частоты, схем согласования, импульсных трансформаторов, мостовых схем, схемы ШШ, регистрирующего прибора, фильтров низкой частоты и усилителей мощности. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил. о сл О1 Од 00

Редактор Н. Бобкова

гв г; ---;

Фи.

Составитель С. Волков

Техред Л.Олийнык Корректор Л. Пилипенко

2