Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающим средствам контроля качества материалов и может быть использовано в эхоимпульсной ультразвуковой дефектоскопии труб.

Цель изобретения - повьшение достоверности контроля за счет различения наружных и внутренних дефектов в тонкостенных трубах.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

На фиг.1 последовательно соединены генератор-синхронизатор 1, пье- зопреобразователь 2, усилитель 3, первый селе :тор-фориирователь 4, первым входом соединенный с первым входом второго селектора-формирователя 5, пиковый детектор 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7 и регистр 8. Второй выход генератора- синхронизатора i соединен с вторыми входами первого селектор -формирова- теля 4, второго селектора-формирова- тепя 5 и с вторым входом схемы И 9, первый вход которой соединен с выходом первого селектора-формирователя 4.Выход логической схемы И 9 соеди-- нен с входом логической схемы НЕ 10, выходом соединенной с входом элемента 11 задержки и вторым входом регистра 8. Выход второго селектора- формироватеая 5 соединен с S-входом RS-триггера 12, выход которого соединен с третьим входом регистра 8. Выход элемента 11 задержки соединен с R-входом RS-триггеры 12, вторым входом пикового детектора 6 и вторым входом А1Ш 7.

4 СО

О О)

ее

Кроме этого, на фиг.1 схематично показан акустический тракт для случа выявления дефектов в виде продоль- ньк рисок на внутренней поверхности (g.b) и на наружной поверхности (g.h) трубы 13. Прозвучиваемый участок стенки трубы 13, используемый для выявления дефектов, показан в виде заштрихованной области сечения трубы.

На фиг.2 в виде ряда последовательных временных диаграмм показан процесс выявления дефектов (каждая диаграмма изображает импульсы в течение одного периода синхросигнала Т,) : а - соответствует случаю выявления наружного дефекта (g.h); б - внутреннего дефекта (g.b).

Диаграмма 14: ОС - основной строб формируемый первым селектором-формирователем А; СР - строб-различи- тель, формируемый вторым селектором-формирователем 5; t - время задержки стробов относительно переднего фронта синхроимпульса, g.h- сигнал - эхосигнал от дефекта в виде продольной риски на наружной поверхности трубы. Диаграммы 15, 16, 71, 18 аналогичны диаграмме 14, но при относительном смещении g.h в пределах прозвучиваемого участка сечения трубы (фиг.1).

Диаграмма 19 (фиг.2,б): g;b-cиг- нал - эхосигнал от дефекта в виде продольной риски на внутренней поверхности трубы; 20, 21 и 22 - то же что и 19, но при относительном смещении дефекта g.b в пределах прозвучиваемого участка сечения трубы. Одной пунктирной линией отмечен момент полного исчезновения g.h-сиг- нала, а другой линией отмечен момент полного исчезновения g.b-сиг- нала. Время между зтими моментами обозначено i .

Устройство работает следующим образом.

Импульсный пучок ультразвука, излучаемый пьезопреобразователем 2, падает на наружную поверхность трубы под некоторым углом так, что эхо- сигнал от этой поверхности не принимается. При этом пьезопреобразова- тель 2 вращается вокруг трубы 13 с частотой S2. (на фиг.1 направление вращения показано стрелкой с обозначением S1 ) .

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Когда дефект g.h входит в про- звучиваемый участок стенки трубы (на фиг,1 этот участок заштрихован),т.е., дефект g.h попадает в зону строба ОС (фиг.2а, диаграмма 14), на выходе первого селектора-формирователя 4 появляется g.h-сигнал. На первый вход первого селектора-формирователя 4 и на первый вход второго се- лектора-формироват я 5 эхосигналы поступают с выхода усилителя 3.

При смещении дефекта g.h в пределах прозвучиваемого участка стенки трубы 13 имеет место смещение момента появления g.h-сигнала отно- сигельно переднего фронта строба ОС.

Этот процесс смещения показан на фиг.2а в виде ряда последовательных диаграмм 14-18.

В случае, когда дефект g.b проходит Прозвучиваемый участок сечения трубы, на выходе первого селектора 5 также .появляется серия g.b- сигнаЛов (фиг.26, диаграммы 19-22).

Кроме основного строба ОС, фор мируемого первым селектором-формирователем 4, имеется строб-различи- тель СР, формируемый вторым селектором-формирователем 5. При этом пе- . редние фронты стробов совпадают и задержаны на время t относительно переднего фронта синхроимпульса.

Длительность строба ОС и строба СР устанавливается оператором. При этом строб ОС определяет величину полезно используемого прозвучиваемого участка стенки трубы, а строб СР устанавливается оператором так, чтобы в него при перемещении пьезопре- образоателя 2 вокруг трубы обязательно попадал g.h-сигнал до момента его полного исчезновения (этот момент на фиг.2 отмечен пунктирной линией), но не попадал g.b-сигнал (момент исчезновения g.b-сигнала показан пунктирной линией).

Возможность такой настройки обусловлена тем, что между моментом полного исчезновения g.b-сигнала и моментом полного исчезновения g.h-сигнала имеется промежуток времени , пропорциональный величине 2 5/С,где S - толщина стенки трубы, С - скорость сдвиговой волны в металле стенки трубы.

Если выявляется дефект e.h, то на выходе селектора-формирователя 4 появляется полная серия g.h-сигнапов,

а на выходе второго селектора-формирователя 5 появляются только некоторые g.h-сигналы , поступающие на S-вход RS-триггера 12 и обеспечивающие установку 1 на его выходе и, следовательно, установку специального разряда регистра 8 (третий вход регистра 8). Полная серия g.h-сиг- налов поступает на вход пикового детектора 6, на выходе которого формируется напряжение, равное амплитуде огибающей амплитуд этой серии. С помощью АЩ 7 амплитуда огибающей преобразуется в двоичный цифровой код, поступаншц1й на первый вход регистра 8.

Кроме этого, g.h-сигналы с выхода первого селектора-формирователя 4 поступают на первый вход схе мы 9, на второй вход которой поступают синхроимпульсы с второго выхода генератора-синхронизатора 1. При несовпадении g.h-сигнапа и синхроимпульса, т.е. когда дефект g.h вышел из зоны контроля, на выходе схемы 9 формируется О, который логической схемой НЕ 10 преобразуется в 1, поступаю1цую на вход элемента 11 задержки и в качестве сигнала Запись на второй вход регистра 8. С выхода блока задержки 1 в качестве сигнала Сброс, поступает на R-вход RS-триггера 12 и на второй вход АЦП 7. Величина задержки определяется временем, необходимым для записи данных регистром 8. Таким образом, в регистре 8 оказывается записанной амплитуда огибающей, а в специальный разряд-раз- личитель установлена 1, показываю- |цая, что выявлен дефект g.h.

Если выявляется дефект g.b, то на выходе первого селектора-формирователя 4 также появляется полная серия g.b-сигналов, однако на выходе второго селектора-формиров те- ля 5 не появляются g.b-сигналы и, следовательно, не срабатывает RS- триггер 12, т.е. в разряде-различи- теле регистра 8 сохраняется О, показывающий, что выявлен дефект g.b. Слова с выхода регистра 8 поступают на ЭВМ ;vTH накопления, обработки и регистрации.

Амплитуда огибающей амплитуд g.b-сигналов запоминается пиковым детектором 6, преобразуется в двоичный цифровой код АЦП 7 и записыва-- ется в регистр 8 также, как и в слу- |чае выявления дефекта g.h. Использо-

0 вание второго строба малой длительности, соизмеримого с временем прохождения волны в стенке трубы по толщине, позволяет различить выявленные дефекты на внутренние и на5 ружные, т.е. повысить достоверность контроля.

Формула изобретения

0 Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор-синхронизатор и пьезо- преобразователь, последовательно соединенные усилитель, вход которого

5 подключен к выходу пьезопреобразова- теля, первый селектор-формирователь, второй вход которого связан с выходом генератора-синхронизатора, схему И и схему НЕ, второй селектор0 формирователь, вход которого связан с выходом генератора-синхронизатора, и элемент задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности,он снабжен последовательно соединенными пиковым детектором, вход которого подключен к выходу первого селектора-формирователя, аналого-цифровым преобразователем и регистром и RS-тригге- ром, S-вход которого подключен к выходу второго селектора-формирователя, соединенного вторым входом с выходом усилителя, выход схемы НЕ подключен к второму входу аналого- цифрового преобразователя и входу элемента задержки, выход которого связан с R-вхЬдом RS-триггера и управляющими входами пикового детектора и аналого-цифрового преобразователя, выход RS-триггера подключен к третьему входу регистра, а выход генератора-синхронизатора соединен с вторым входом схемы И.

5

5

0

Изобретение относится к неразрушающим средствам контроля качества материалов и может быть использовано в эхоимпульсной ультразвуковой дефектоскопии. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет различения наружных и внутренних дефектов в телескопических трубах. Принятые эхосигналы от сканируемой контролируемой трубы поступают в два селектора-формирователя 4 и 5, настроенных по эталонной трубе. Если возникает сигнал дефекта на наружной поверхности, то величина этого сигнала записывается в регистр 8 с различителем в цифровом коде, вырабатываемыми логическими схемами И 9 и НЕ 10. Если дефект на внутренней поверхности, то его величина и код внутреннего дефекта записывается также в этот регистр 8. Элемент 11 задержки управляет записью в регистр 8. 2 ил.