Устройство для ультразвукового контроля Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано в ультразвуковой толщи- нометрии для контроля изделий с большим затуханием ультразвука, изделий из материалов типа пластмасс.

Цель изобретения - увеличение пороговой чувствительности путем увеличения знергип зондирующего импульса без потери в лучевой разрешающей способности

На фиг„1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для ультразвукового контроля; на фиг.2 - BpeMeHH bie диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4, выходной усилитель 5, перемножитель 6, подключенный к выходу входного усилителя 5, фильтр 7 нижних частот, анализатор 8 амплитудного спектра. Второй вход перемножителя подключен к выходу генератора 2 зондирующих импульсов, который выполнен в виде последовательно соеди- ненньк триггера 9, интегратора 10, формирователя 11 линейно-частотно-мо- дулированньк сигналов и усилителя 12 мощности.

4 СП

00 00

Устройство работает следуннцим образом.

Синхронизатор 1 формирует последовательность импульсов (фиг.2а), определяющую период повторения формируемого квазинепрерывного импульсного сигнала„ На выходе триггера 9 фор- :-мируется импульсная последовательное значению ЛР, как видно из выражения (2), прямо пропорционально расстоянию LQ до дефекта (границы раздела слоев). Вьщеленный фильтром нижних частот сигнал нижней боковой частоты подается на вход амплитудного анализатора 8 спектра. Анплитуда сигнала на выходе (импульса на экране)

ность типа меандр (фиг.26), которая ю анализатора 8 спектра пропорциональ- подается на вход интегратора 10 (Фиг.2в), напряжение треугольной формы с выхода которого управ ет работой формирователя 11 линейно-частотно-модулированного сигнала. Амплитуда треугольного сигнала U,. задает де15

на энергии сигнала на его входе за время спектрального анализа этого сигнала, которое совпадает с временем контроля изделия в одной точке и выбирается исходя из практических соображений не более 1 с. Известно, что в П15остейшем случае анализатор 8 амплитудного спектра представляет собой совокупность параллельно вклювиацию частоты U Р„ , постоянная составляющая и определяет значение средней частоты F

с,рЗначение Ь F. практически определяется исходя из требуемой лучевой разрешающей способности uU по формуле

ЛГ 2лЬ

(1)

где С

зв

р

скорость распространения акустических колебаний в контролируемом изделии; определяется рабочим диапазоном частот излучающего (приемного) преобразователя. ,

Квазинепрерывный линейно-частотно-модулированный сигнал, усиленный по мощности в усилителе 12 мощности, излучается в изделие 13 излучающим преобразователем 3, эхо-сигнал принимается приемным преобразователем 4 усиливается входным усилителем 5 и поступает на первый вход перемножителя 6 . В каждый данный момент времени частота сигнала на первом входе перемножителя 6 отличается от частоты сигнала на втором входе перемножителя на величину

FI . . Т

UF

(2)

и ъй

где F - девиация несущей частоты зо дирующего сигнала; период девиации несущей частоты (без учета направления измерения частоты); расстояние от излучающего (приемного)преобразователя до дефекта (граница раздела слоев).

Значение нижней боковой частоты FJ, в амплитудно-частотном спектре сигияла на выходе перемножителя 6,раТ,. 1ное значению ЛР, как видно из выражения (2), прямо пропорционально расстоянию LQ до дефекта (границы раздела слоев). Вьщеленный фильтром нижних частот сигнал нижней боковой частоты подается на вход амплитудного анализатора 8 спектра. Анплитуда сигнала на выходе (импульса на экране)

анализатора 8 спектра пропорциональ-

анализатора 8 спектра пропорциональ-

на энергии сигнала на его входе за время спектрального анализа этого сигнала, которое совпадает с временем контроля изделия в одной точке и выбирается исходя из практических соображений не более 1 с. Известно, что в П15остейшем случае анализатор 8 амплитудного спектра представляет собой совокупность параллельно включенных полосовых высокодобротных фильтров, каждый из которых можно считать оптимальным фильтром для сигнала с частотой, совпадающей с частотой настройки фильтра Из теории оптимальной фильтрации известно, что оптимальный фильтр улучшает отноще- ние сигнал/шум в Sj/N раз, где Э(, - -энергия сигнала; N, - спектральная плотность мощности шума на его

входе. Таким образом, выбирая длительность зондирующего сигнала в К 10...10 раз больше, чем длительность зондирующего импульса (ограничивая ее только длительностью процесса контроля одной точки изделия), предлагаемое устройство позволяет (при предельном значении амплитуды зондирующего сигнала, определяемой электрической прочностью излучающего

-преобразователя, повысить пороговую чувствительность в К 30 - 100 раз без потери в разрешающей способности.

Формула изобретения

Устройство для ультразвукового контроля, содержащее соединенные последовательно синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий

50 преобразователь, приемный преобразователь и входной усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения пороговой чувствительности за счет оптимальной фильтрации приня55 тых сигналов, оно снабжено последовательно соединенными перемножителем, подключенным к выходу входного усилителя, фильтром нижних частот и анали51458804

затором амплитудного спектра,второй но соединенных триггера, интегратора, вход перемножителя соединён с выходом формирователя линейно-частотно-моду- генератора зондирующих импульсов, ко- лированных сигналов и усилителя мощ- торый выполнен в виде последователь- ности.

Tu

s

a

a

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано в ультразвуковой толщи- нометрии для контроля изделий с большим затуханием ультразвука, изделий из материалов типа пластмасс. Целью изобретения является увеличение поро- говой чувствительности за счет увеличения энергии зондирующего импульса без потери в лучевой разрешающей способности. В предлагаемом устройстве генератор зондирующего излучения выполнен в виде последовательно соединенных триггера, интегратора, формирователя линейно-частотно-модулированных сигналов и усилителя.,мощности. Повышение чувствительности достигается путем дополнительного введения в ycTpoi cTBO последовательно соединенных перемножителя, подключенного к выходу входного усилителя, фильтра нижних частот и анализатора амплитудного спектра. 2 ил. § (/)

F I

АЖГЛГЛ/Фае. 2