Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

(Л

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля изделий ультразвуковым методом и может быть использовано в различных отраслях промышленности ,в частности, при контроле качества толстостенных изделий. Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет автоматического формирования оптимальной для глубины обнаружения дефекта диаграммы направленности. При отсутствии дефекта через открытые цифровые ключи 13 блока 5 коммутатора импульсы с выхода делителя 21 частоты запускают N генераторов, возбуждающих пьезопреобразователи акустического блока 2, эхо-сигналы с выхода которых через аналоговые ключи 14 могут поступать на входы сумматора 6 и далее на индикатор 10. При появлении эхо-сигналов дефекта в временных воротах селектора 22 они через блок 23 задержки переключают датчик 24 дефектов в противоположное состояние. Блок 15 памяти запоминает их временное положение относительно зондирующего импульса и оставляет открытыми такое количество цифровых 13 и аналоговых 14 ключей, которое соответствует возбуждению определенного числа пьезопреобразователей акустического блока 2, формирующего диаграмму направленности требуемого вида. 2 ил.

1

дефекта диаграммы направленности. При отсутствии дефекта через открытые цифровые ключи 13 блока 5 коммутатора импульсы с выхода делителя 21 частоты запускают п генераторов, возбуждающих пьезопреобразователи акустического блока 2, эхо-сигналы с выхода которых через аналоговые ключи 14 могут поступать на входы сумматора 6 и далее на индикатор 10. При появлении эхо-сигналов дефекта в временных воротах селектора 22 они через

1

Изобретение относится к устройствам неразрушакщего контроля изделий ультразвуковым методом и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности при конт роле качества толстостенных изделий.

Цель, изобретения - повышение производительности контроля за счет автоматического формирования оптимальной для глубины обнаружения дефекта диаграммы направленности.

На фиг.1 представлена структурная схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Дефектоскоп, содержит синхронизатор 1, акустический блок 2, блок 3 из п генераторов 4, коммутатор 5, последовательно соединенные сумматор 6 усилитель 7, автоматический сигнализатор 8 дефектов, исполнительный механизм 9 и индикатор 10, акустический блок 2 содертит (п-1) кольцевых пьезопреобразователей 11, центральный дисковьй преобразователь 12, со- осный с кольцевыми пьезопреобразова- телями 11, коммутатор 5 содержит (n-l) 1ЩФРОВЫК ключей 13 и (п-1) аналоговых ключей 14, первый выход синхронизатора 1 соединен с первыми входами цифровых ключей 13, входы (п-1) генераторов 4 соединены с выходами цифровых ключей 13, вход п-го генератора 4 соединен с выходом синхронизатора 1, выходы (п-1) генераторов 4 соединены с соответствукнцими кольце7 выми преобразователями 12 и первыми входами аналоговых ключей 14, выход

блок 23 задержки переключают датчик 24 дефектов в противоположное состояние. Блок 15 памяти запоминает их временное положение относительно зондирующего импульса и оставляет открытыми такое количество цифровых 13 и аналоговых 14 ключей, которое соответствует возбуждению определенного числа пьезопреобразователей акустического блока 2, формирующего диаграмму направленности требуемого вида. 2 ил.

10

15

20

25

30

35

п-го генератора.4 соединен с центральным дисковым преобразователем 12 и первым входом сумматора 6, остальные (п-1) входов которого соединены с соответствующими выходами аналоговых ключей 14, вторые входы которых соединены с соответствующими входами цифровых 12, блок 15 памяти, содержит (n-l) ячеек 16 памяти, (п-1) устройств 17 сброса и (п-1) устройств 18 записи, синхронизатор 1 вьшолнен из последовательно соединенных задающего генератора 19 и счетчика 20 и делителя 21 частоты, автоматический сигнализатор 8 дефектов выполнен из последовательно соединенных временного селектора 22, блока 23 задержки и датчика 24 дефектов, вход делителя 21 частоты соединен с выходом задакщего генератора 19, выход, делителя 21 частоты является первьш выходом синхронизатора 1 и соединен с вторым входом датчика 24 дефектов, являющегося вторым входом автоматического сигнализатора 8 дефектов, второй выход временного селектора 22 является первым выходом автоматического сигнализатора 8 дефектов, второй вход блока 23 задержки является третьим входом автоматического сигнализатора 8 дефектов и соединен с выходом задающего генератора 19, являющегося вторым выходом синхронизатора 1, второй выход усилителя 7 соединен с входом индикатора 10, первый вход управления каждого из (п-1) устройств 17 сброса объединен.с аналогичным вхпцом устройства 18 записи и

соединен с соответствующим выходом счетчика 20, вторые входы устройс ть 17 сброса объединены и подключены к инверсному выходу датчика 24 дефек- тов, вторые входы устройств 18 записи объединены и подключены к прямому выходу датчика 24 дефектов,входы сброса и записи ячеек 16 памяти соответственно соединены с выходами соответ- ствующих устройств 17 сброса и устройств 18 записи, а выходы - с соответствующими вторыми входами цифровых ключей 13.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Частота следования импульсов задающего генератора 19 (эпюра а,фиг.2), делится делителем 21 частоты на п, где п - общее число пьезопреобразова- телей в акустичесгом блоке 2. Импульсы S с делителя 21 поступают на цифровые ключи 13 коммутатора 5, на вход датчика 24 дефектов и непосредственно на запуск генератора 4, возбуждающего центральный дисковый пьезопреоб- разователь 12 акустического блока 2. Кроме того, импульсы задающего генератора 19 поступают на вход счетчика 20,в результате чего на п-1 выходах его появляются импульсы Ь, сдвинутые относительно, друг друга.

С приходом импульса 5 датчик 24 дефектов устанавливается таким образом, что на прямом выходе появляется потенциал (эпюра е), разрещающий прохождение импульсов Ь через устройство 18 записи, а на инверсном выходе датчика 24 дефектов нулевой потенциал (начало эпюры ж). Таким образом, через устройство 18 записи проходят импульсы счетчика 20 и на выходе имеются импульсы U, которые поочередно накапливаются в соответствующих ячейках 16 блока 15 памяти (эпюры л). Сформированные потенциалы Л являются управляющими для цифровых 13 и аналоговых 14 ключей коммутатора 4.

Таким образом, в течение первого периода на входах всех цифровьЬс ключей 13 появляются разрешающие сигналы для происхождения импульсов делителя 21 частоты, которые во время прохода на их управляющие входы второго импульса делителя 21 (эпюра б) запускают генераторы 4 зондирующих импуль сов кольцевых пьезопреобразователей 11 акустического блока 2. В это же время второй импульс делителя 21 частоты запускает центральный ДИСКОРЫЙ пьезопреобразователь 12 акустического блока 2. Б результате формируется суммарная диаграмма направленности акустического блока для проверки, качества всей толщины изделия вторыми импульсами на эпюре м.

При обнаружении дефекта (эпюра г) дефектоскоп определяет расстояние до него и изменяет площадь акустического блока 2 так, чтобы чувствительность его бьша оптимальной для данной глу-. бины залегания дефекта. Принятый эхо- сигнал Z пьезопреобразователями 11 и 12 акустического блока 2, работающего в режиме приема, проходит через аналоговые ключи 14, так как они открыты импульсами А. Эхо-сигналы от кольцевых пьезопреобразователей 11 суммируются сумматором 6, усиливаются усилителем 7 и отображаются на индикаторе 10.

Кроме того, эхо-импульс 1 с усилителя 7 проходит через временной селектор 22 , которьш управляется строб- импульсом зоны контроля. Прощедщие импульсы идут на управление исполнительным механизмом 9, например марки- ратором, а также в блок 23 задержки, который вырабатывает импульс с передним фронтом, совпадающим во времени с передним фронтом эхо-и шульса, а задним - с ближайшим синхроимпульсом генератора 19. Задним фронтом импульса а возвращается датчик 24 дефектов в исходное состояние, т.е. на прямом выходе появляется нулевой потенциал, которьш запрещает проходить импульсам Ь через устройство 18 записи, а на инверсном выходе появляется разрещающий единичный потенциал по длительности равный промежутку времени от момента прихода импульса а до конца периода, т.е. и fflyльcaО , и определяющий количество импульсов bj которые успеют пройти через устройство 18 записи и сбросят потенциал с нижележащих ячеек 16 памяти, эпюра А - нулевой потенциал, т.е. запретят прохождение импульсов через соответствующие цифровые 13 и аналоговые 14 ключи коммутатора 5.

(п-1) кольцевых пьезопреобразователей 11 соосны с центральньм дисковым пьезопреобразователем 12, причем радиусы их выбраны так, чтобы площад акустического блока 2 соответствовала уравнению 5„ Кг, где К - коэф514

фиш1ент пропорциональности, г„ - глубина слоя и г n-i r ДОПУС- тимая погрешность измерения диаметра дефекта.

Дефектоскоп позволяет повысить производительность послойного контроля за счет автоматического перехода от формирования суммарной диаграммы направленности при отсутствии дефектов к формированию оптимальной для данной глубины залегания дефекта диаграда1ы направленности путем включения того или иного количества концентрически расположенных пьезопреобразователей в акустическом блоке.

Формула изобрете н-и я

Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий синхронизатор, акустический блок, блок из п генераторов, коммутатор, последовательно соединенные сумматор, усилитель, автоматический сигнализатор дефектов и исполнительный механизм и индикатор, акустический блок выполнен из (п-1) кольцевых пье- зопреобразователей и соосного им центрального дискового пьезопреобра- зователя, коммутатор выполнен -из (п-1) цифровьк ключей и (п-1) аналоговых ключей, первый выход синхронизатора соединен с первыми входами цифровых ключей, входы (п-1) генераторов соединены с выходами цифровых ключей, а вход п-го генератора соединен с первым выходом синхронизато- . ра, выходы (п-1) генераторов соединены с соответствующими кольцевыми пье- зопреобразователями и первыми входами аналоговых ключей, выход п-го генератора - с центральным дисковым пьезопреобразователем и первым входом сумматора, остальные (n-l) входов которого ;соединены с соответствующими

1186

вьжодами аналоговых ключей, вторые входы которых соединены с соответствующими вторыми входами цифровых ключей, отлич ающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля, он снабжен блоком памяти из (п-1) ячеек памяти, (п-1) устройств сброса и (п-1) устройств

Q записи, синхронизатор выполнен из последовательно соединенных задающего генератора и счетчика и делителя частоты, автоматический сигнализатор дефектов выполнен из последовательно

5 соединенных временного селектора, блока задержки и датчика дефектов, вход делителя частоты соединен с выходом задакщего генератора, а выход является первым выходом синхронизато0 ра и соединен с вторым входом датчика дефектов, являющегося вторьм входом автоматического сигнализатора дефектов, второй выход временного селектора является первым выходом авто5 матического сигнализатора дефектов, второй вход блока задержки является третьим входом автоматического сигнализатора дефектов и соединен с выходом задающего генератора, являющегося

0 вторым выходом синхронизатора, второй выход усилителя соединен с входом индикатора, первый вход управления каждого из (п-1) устройств сброса соединен с аналогичным входом устройства записи и соответствующим выходом счетчика, вторые входы устройств сброса объединены и соединены с инверсным выходом датчика дефектов, вторые входы устройств записи объединены и соединены с прямым выходом датчика дефектов, входы сброса и записи ячеек памяти соединены с выходами соответствующих устройств сброса и устройств записи, а выходы - с соответствующими вторыми входами цифро35

40

45

вых ключей.

aj Si

г)

I e).

«).

.