Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано для дефектоскопии материалов и изделий металлургической,машиностроительной и других отраслей промышленности.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих частот, повышение помехоустойчивости и досто- верхности контроля за счет устранения влияния фазового сдвига тактовых импульсов аналого-цифрового преобразователя относительно максимумов полуволн принимаемого ультразвукового сигнала при изменениях рабочих частот дефектоскопа.

На фиг. представлена структурная схема ультразвукового дефектоскопа;

на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединенные генератор импульсов возбуждения, ультразвуковой преобразователь 2 и усилитель 3, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦЛ) 4 и регистратор 5 « компаратор 6, последовательно соединенные первый одновибратор 7, вход которого подключен к выходу генератора импульсов возбуждения, второй одновибратор 8 и третий одновибратор 9, выход которого подключен к второму входу регистратора 4, четвертый одновибратор 10, последовате.ттьно соединенные первую схему И II, вход которой подключен

4

Ю

к выходу компаратора 6, первую схему ИЛИ 12, триггер 13 и вторую схему И 14, выход которой подключен к тактируемому входу АЦП 4, вторую схему ИЛИ 15, генератор 16 тактовых импульсов и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 17, вход которого подключен к выходу АЦП 4, выход - к первому входу компаратора 6, выход гене- ратора 16 тактовых импульсов подключен к вторьп входам компаратора 6, триггера 13 и второй схемы И 14.и первому входу второй схемы ИЛИ 15, третий вход компаратора 6 подключен к аналоговому входу АЦП 4 и выходу усилителя 3, второй вход схемы ИЛИ 15 подключен к выходу первой схемы ИЛИ 12, выход второго одновибратора 8 подключен к входу четвертого одно- вибратора 10-и второму выходу первой схемы И 11, выход четвертого одно- вибратора 10 подключен к второму входу первой схемы ИЛИ 12,

В качестве элементной базы для быстродействующего параллельного АЦП может быть использована микросхема 1107 Пв2, для ЦАП - микросхема 118ПА1, а для компаратора - микросхема К597СА2 с возможностью строби- рования и. запоминания выходного сигнала .

Позициями 18-41 на .фиг.2 обозначены сигналы с блоков усилителя 3 . дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов возбуждения вырабатывает импульсы 18 (фиг.2) с периодом повторения, определяющим цикл работы дефектоскопа. Под воздействием импульса 18 первый одновибра- тор 7 (фиг.1) вырабатывает импульс

19задержки, длительность которого определяет неконтролируемую зону, задаваемую оператором. Отрицательным фактором импульса 19 задержки запускается второй одновибратор 7, вырабатывающий импульс 20 зоны контроля, длительность которого задается оператором. Положительным фронтом импульс

20зоны контроля запускается четвертый одновибратор 10, вырабатывакщий импульс 21 начальной установки, а отрицательным фактором - третий одно вибратор 9, вырабатывающий импульс

22 записи.

Ультразвуковой преобразойатель 2 преобразует электрический импульс

18 возбуждения в акустический сигнал который распространяется в контролируемом изделии, отражается от неод- нородностей в нем и принимается ультразвуковым преобразователем 2, который преобразует ультразвуковые колебания в электрический сигнал, поступающий на вход усилителя 3. Усиленный сигнал 23 дефекта с выхода усилителя 3 поступает на первый вход аналого-цифрового преобразователя 4. Условно сигнал 23 дефекта изображен с периодом частоты заполнения и амплитудой в увеличенном временном и амплитудном масштабе, содержит первый 24 и третий 25 полупериоды с показанным соотношением амплитуд. Генератор 16 тактовых импульсов вырабатывает последовательность тактовых импульсов 26. Тактовые импульсы 27 генератора 16 поступают на вторые входы триггера 13 и второй схемы И 14. Четвертый одно- вибратор 10 вырабатывает импульс 28 начальной установки длительностью в 2-2,5 периода тактовых импульсов 27, поступающий на второй вход перво схемы ИЛИ 12, с выхода которой он поступает на информационный вход триггера 13, подготавливая следующий этап работы. Положительным фронтом очередного тактового импульса 27, поступившего после импульса 28 началной установки, триггер 13 взводится и вырабатывает импульс 29 управления поступающий на первый вход второй схемы И 14. На второй вход второй схемы И 14 поступают тактовые импулсы 27 и проходят через нее на тактируемый вход аналого-цифрового преобразователя 4. Так как длительность импульса начальной установки выбрана в пределах 2-2,5 тактовых импульсов 27, то на выход второй срсемы И 14 проходят два импульса 30 установки. Их количество выбрано равным двум, так как зто минимальное число импульсов, обеспечивающих прохождение информации с входа аналого-цифрового преобразователя 4 на его выход.

Таким образом, в начале импульса 20 зоны контроля на выходе АЦП 4 устанавливается код начального значения сигнала. Если он равен нулю, значит устанавливается код нуля. С приходом первого ползтериода 24 сиг- напа 23 дефекта на третий вход компаратора 6, превьппающего пороговый

уровень, поступающий с BI,IXO;.U цифро- аналогового преобразопятеля 17 на первый вход компаратора 6, и тактового импульса 26 на второй вход ком- паратора 6 вырабатывается первый импульс 31 управления компаратора 6, который в виде импульса 32 увеличенного масштаба представлен на фиг.2. При разрешающем импульсе 20 зоны Ю контроля, поступающем на второй вход первой схемы И П, импульс 32 через первую схему ИЛИ 12 поступает на первый вход триггера 3 и второй вход второй схемы ИЛИ 15. С приходом 15 положительного фро.нта первого тактового импульса 27 после импульса 32 триггер 13 взводится, и, вырабатывая импульсы 33, открывает вторую схему И 14, которая начинает пропускать 20 последовательность тактовых импульсов 34 первого полупериода. Вторая схема ИЛИ 15 под воздействием тактовых импульсов 27 и импульса 32 управления вырабатывает последовательность 25 импульсов 35 сброса, отрицательным фронтом которых триггер 13 устанавливается в нулевое состояние. Отрицательный фронт импульса 36 сброса формируется по окончании последнего 30 тактового импульса 27. Нулевое состояние триггера 13 запрещает поступление тактовых импульсов 27 через вторую схему И 14 и на тактируемый вход АЦП, Следовательно, пока возрас- g тает уровень первого полупериода 24 и формируется.импульс 31 управления компаратора 6, на тактируемый вход АЦП 4 поступает первая последовательность 37 тактовых импульсов. На 40 выходе АЦП 4 формируется код возрастающего напряжения. Цифроаналоговый преобразователь 17 преобразует этот код и вырабатывает аналоговый сигнал 38, Во время поступления третьего 45 полупериода 25 на вход компаратора 6 с момента превышения его уровня над установленным значением порога на первом входе формируется второй импульс 39 управления компаратора, gQ под воздействием которого вторая схема И 14 вырабатывает вторую после- довательнвсть 40 тактовых импульсов, а на АЦП 4 формируются коды возрастамщего напряжения третьего gg полупериода 25. По окончании импульса 20 зоны контроля импульсом 22 записи код наибольшего значения сигнала 23 дефекта заносится в рег истря7-ор 5, и г;ифровой код 41 фиксируется в его ячейке.

Таким образом, дефектоскоп позволяет измерять максимальное значение принятого ультразвукового сигнала за один цикл зондирования в пределах длительности зоны контроля в широком диапазоне рабочих частот (Ог7 МГц) и при воздействии высокочастотной помехи без перестройки блоков формирования тактовых импульсов в процессе контроля.

Формула изобретения

Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов возбуждения, ультразвуковой преобразователь и уси литель,.последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и регистратор и компаратор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот, повышения помехоустойчивости и достоверности контроля,он снабжен последовательно соединенными первым одновибра тором, вход которого подключен к выходу генератора импульсов возбуждения, вторым одновибратором и третьим од- новибратором, выход которого подключен к второму входу регистратора, четвертым одновибратором, последовательно соединенными первой схемой И, вход которой подключен к выходу компаратора, первой схемой ИЛИ, триггером и второй схемой И, выход которой подключен к тактируемому входу аналого-цифрового преобразователя, второй схемой ИЛИ, генератором тактовых импульсов и цифроаналоговым преобразователем, вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, выход - к первому входу компаратора, выход генератора тактовых импульсов подключен к вторым входам компаратора, триггера и второй схемы И и первому входу второй схемы ИЛИ, третий вход компаратора подключен к аналоговому входу аналого- цифрового преобразователя и выходу усилителя, второй вход второй схемы ИЛИ подключен к выходу первой схемы ИЛИ, выход второго одновибратора подключен к входу четвертого одно- вибратора и второму входу первой схемы И, а выход четвертого одновибратора подключен к входу первой схемы ИЛИ,

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано для дефектоскопии материалов и изделий металлургической, машиностроительной и других отраслей промышленности. Целью изобретения является расширение диапазона рабочих частот, повышение помехоустойчивости и достоверности контроля за счет устранения влияния фазового сдвига тактовых импульсов аналого-цифрового преобразователя относительно максимумов полуволн принимаемого ультразвукового сигнала при изменении рабочих частот дефектоскопа. Использование в устройстве дополнительных блоков: цифроаналогового преобразователя, стробируемого компаратора, четырех одновибраторов, двух схем И, двух схем ИЛИ и триггера, позволяет измерять максимальное значение принятого ультразвукового сигнала за цикл зондирования в пределах длительности зоны контроля в широком диапазоне рабочих частот дефектоскопа и при воздействии высокочастотной помехи без перестройки блоков формирования тактовых импульсов в процессе контроля. 2 ил.