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

1 .

Изобретение относится к области неразрушакщего контроля изделий ультразвуковым теневым методом и может быть .использовано при автоматизированном контроле.

Цель изобретения - повьшение производительности и пороговой чувствительности устройства автоматизированного контроля за счет применения п взаимоортогональных зондирующих сигналов и их оптимальной вшьтрации.

На чертеже представлена структурная схема устройства ультразвукового теневого контроля.

Устройство содержит синхронизатор , п. каналов контроля, каждый из которых состоит из излучающего электроакустического преобразователя

2 и приемного электроакустического преобразователя 3, п- канальный регистратор 4, входом синхронизации соединенный с выходом синхронизатора 1, генератор 5 несущей частоты, п каналов формирования взаимоортогональных псевдослучайных зондирующих сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных формиро- вателя 6 псевдослучайной последова тельности, перемножителя 7 и усилителя 8 мощности, подключенного к соот- ветствукщему излучающему электроакустическому преобразователю 2, входы формирователей 6 псевдослучайных последовательностей объединены и подключены к второму выходу синхронизатора 1, вторые входы перемножителей

314б

7 объединены и подключены к выходу генератора 5 несущей частоты, п каналов обработки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных входного .усилителя 9, подключенного к выходу соответствующего приемного преобразователя 3, оп тймального фильтра 10 и детектора П, подключенного к соответствующему вхо- ду регистратора .4 о

Устройство работает следующим образом .

Синхронизатор 1 на втором выходе форм1.фует периодическую последователь ность синхроимпульсов с периодом Те, равным требуемой длительности сжатого импульса Т(. на выходе оптимального фильтра 10 и соответствующем длительности зондирующего сигнала. Син-- хроимпульсы поступают на входы п фор- ьотрователей 6 взаимоортогональных псевдослучайных видеосигнгипов,

Сформированные псевдослучайные сигналы поступают на первые входы аналоговых перемножителей 7, осуществляющих операцию балансной модуляции, вторые объединенные вместе входы перемножителей 7 соединены с выходом генератора 5 несущей частоты Сформированные фазоманипулированные в соответствии с псевдослучайными последовательностями бифазные сигналы каждого из канвоЮв контроля, усиленные усилителями 8 мощности, возбуждают излучающие электроакустические преобразователи 2. Принятые приемными эле: троак устическими преоГ; зоватедями 3 сигналы, прршедщие через контролируемое изделие, усиливаются входными усилителями 9 и поступают на входы канальных оптимальных фильтров 10, согласованных с псевдослучайным сигналом данного канала. Сжатые оптимальными фильтрами 10 и продетекти- рованные амплитудными детекторами 11 сигналы поступают на п-входовой регистратор 4, в качес.тве которого может быть использован п-канальный самопишущий прибор или многоканальный осциллограф.

Из теории оптимальной фильтрации известно, что, применяя в каждом из каналов приемного тракта согласованный с распространяющимся в канале сигналом фильтр, можно максимизировать отношение пикового значения сигнала V к среднеквадратичному напряжению шума йц,. При .этом

Vuf/Ut

со

(О

где Эс - энергия одной реализации

зондирующего сигнала; Nm - спектральная плотность мощности шума в полосе частот сигнала.

Из приведенного выражения (1) следует, что энергия сигнала TH .

Э,, 00 5 U(t) dt , (2)

где

т - J- н

длительность реализации зондирующего сигнала,

при прочих равных условиях определяет пороговую чувствительность контроля. Таким образом, применяя в приемном тракте оптимальный фильтр и увеличивая длительности зондирующего сигнала, можно повысить пороговую чувствительность контроля. Вид сигнала на выходе оптимального для него фильтра описывается интегралом автокорреляции

т„

Uo() S U(t) U,(t- C) cJt

и является мерой подобия сигнала его варианту, последовательно смещенному во времени на величину L- .

Функция взаимной корреляции U (-t) описывает реакцию оптимального фильтра , анного канала на фазоманипули- рованный сигнал другого канала, про- никающий в данный канал за счет паразитной межканальной электроакустической связи. Таким образом, отбор ансамбля п кодирующих псевдослучайных последовательностей должен производиться не столько по хорошему

виду функции автокорреляции - наличию одного центрального пика и минимальному относительному уровню токовых пиков, сколько по виду функции взаимной корреляции

и («)

Тн U.(t) UK(t-O dt.

где и i(t) и Un(t) -.функции, описывающие фазоманипулирован- ные сигналы соответственно i и k каналов контроля, которая является в конечном счете мерой взаимного соответствия двух кодирующих псевдослуч.айных последовательностей. С целью минимизации взаимного влияния каналов псевдослучайные последовательности должны удовлетворять требованию взаимной

ортогонашьности, т.е. для обеспече- ния высокой помехоустойчивости ка- иалов устройства выбор кодирующих последовательностей основывается на анализе с целью минимизации функций взаимной корреляции каждой из используемых кодовых псевдослучайных последовательностей отдельно по отношению к остальным.

Применение в качестве зондирующих в п каналах передающего тракта фазо- манипулированных взаимоортогональных псевдослучайных сигналов и использование в п каналах приемного тракта оптимальных фильтров, согласованных с сигналом данного канала контроля, позволяет осуществить в одном и том же частотном диапазоне одновременньш контроль изделия п каналами,и, таким образом, повысить производительность и пороговую чувствительность.

Формула изобретения

Устройство ультразвукового теневого контроля, содержащее синхронизатор, п каналов контроля, каждый из которых содержит излучадодий и прием- .ньй электроакустические преобразователи, п-канальный регистратор, входом синхронизации соединенный с выходом синхронизатора, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и пороговой чувствительности контроля за счет применения п взаимоортогональных зондирующих сигналов и их оптимальной фильтрации, оно снабжено генератором

несущей частоты, каждый канал контроля снабжен последовательно включенными формирователем псевдослучайной последовательности сигналов, ортогональной относительно других каналов,

перемножителем и усилителем мощности, подключенным к излучающему электроакустическому преобразователю, входы формирователей псевдослучайных последовательностей объединены и подключены к второму выходу синхронизатора, вторые входы перемножителей объедине- цы и подключены к выходу генератора несущей частоты, п каналами обрабЬт- ки сигналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных входного усилителя, подключенного к выходу соответствующего приемного электроакустического преобразователя, оптимального фильтра и детектора,

подключенного к соответствующему входу регистратора.

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий ультразвуковым теневым методом и может быть использовано при автоматизированном контроле. Цель изобретения - повьппение производительности и пороговой чувствительности устройства автоматизированного контроля за счет применения п взаимно ортогональных зондирующих сигналов и их оптимальной фильтрации.-Устройство имеет п формирователей ортогональных псевдо- случайньк последовательностей, перемножителей, усилителей мощности и генератор несущей частоты. Применение п оптимальных фильтров позволяет выделять, пропуская на соответствующий вход регистратора, только согласованный с данным оптимальным фильтром сложномодулированный сигнал, за счет чего повышаются производительность и пороговая чувствительность. 1 ил. о (Л

11