Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к устройствам неразругаающего контроля изделий ультразвуковым методом, может быть использовано при разработке эхоим- пульсных ультразвуковых локационных систем в дефектоскопии, медицине и является усовершенствованием ультразвукового дефектоскопа по авт.св. № 1350603.

Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет устранения пропуска дефектов и ложного срабатывания от внешних помех путем автоматического поддержания заданного уровня порогового сигнала независимо от условий контроля.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого дефектоскопа; на фиг о 2 - временная диаграмма,поясняющая работу дефектоскопа; на фиГоЗ - пример реализации блока управляющего сигнала,

Дефектоскоп содержит последова- ,тельно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, коммутатор 3 и акустический преобразователь 4, входной усилитель 5,вход которого подключен к второму выходу коммутатора 3, последовательно соединенные огран1-1читель 6 по минимч му, усилитель-формирователь 7, ключ 8 и блок 9 индикации, входом синхрони

зации соединенный с выходом синкро- низатора 1, последовательно соединенные второй ограничитель 10 гго минимуму, вход которого подключен к выходу входного усилителя 5, пиковый детектор 11, компаратор 12 временной селектор I3 и регулируемый усилитель 14, выход которого подключен к входу первого ограничителя б по ми- нимуму и второму входу ключа 8, линию 15 задержки, вход которой подключен к выходу входного усилителя 5, а вмход - к второму входу временного селектора 13, генератор 16 порогового сигнала, входом соединенный с выходом синхронизатора.1, блок 17 временной регулировки чувствительности (ВРЧ), входом подк.гаоченный к выходу .синхронизатора 1j а выходом - к второму входу регулируемого усилителя. 14, последовательно соединенные управляемый аттенюатор 18, вход которого подключен к выходу генератора 16 порогового сигнала, и аттенюатор 19, выход которого подключен к второму входу второго ограничителя 10 по минимуму, и блок 20 управляющего сигнала, вход которого подключен к выходу синхронизатора 1, второй вход к выходу входного усилителя 5,третий вход - к выходу управляемого аттенюатора 18, а выход - к второму.входу .управляемого аттенюатора 18

Блок 20 управляющего сигнала вы- полнен -из последовательно соединенных детектора 21, вход которого является его вторым входом, второго временного селектора 22, второго пикового детектора 23, повторителя 24, компаратора 25,-второй вход которого является третьим входом блока 20 управляющего сигнала, второго ключа 26-и интегратора 27, выхЪд которого является выходом блока 20 управляю- щего сигнала, последовательно соединенных генератора 28 строба,вход ко- торого является первым входом блока 20 управляющего сигнала, распределителя 29 импульсов, третьего времен- него селектора 30, третьего пикового детектора 31 и второго повторителя 32, выход которого подключен к первому входу компаратора 25,выход генератора 28 строба подключен к второму входу второго, ключа 26,выход детектора 21 подключен к второму входу третьего временного селектора 30, выход второго временного селектора

22 подключен к второму входу третьего пикового детектора 31, выход третьего временного селектора 30 подключен к второму, входу второго пикового детектора 23, второй выход распределителя 29 импульсов подключен к второму входу второго временного селектора 22 о Лoз iциями .U1-U24 обозначены выходы сигналов с блоков дефектоскопа о.

Дефектоскоп работает следующим обоазомо

Синхронизатор 1 вырабатывает пе- риодически повторяющиеся видеоимпуль

еь, .ш (Т2-2 ----- ----), где г,.,,, максимальная длина контролируемого изделия в направленш прозвз гавания; С - скорость распространения ультразвуковых волн в материале изделия), . запускающие блок 17 ВРЧ, блок 9 индикации, генератор 1.6 порогового сигнала, генератор 28 строба (фнг„3) блока 20 управляющего сигнала, а также генератор 2 зондируюищх импульсов Последн.нй вырабатывает радиоимпульс 112, который через коммутатор 3 поступает на акустический преобразователь 4, излучаю1ций в среду лоцирования акустический импульсный сигнал,распространяющийся в ней и отражающийся от дна изделия и от дефектов,расположенных в зоне лоцирования,Отраженные эхосигналы принимаются акустическим преобразователем 4, и соответствующие им электрические сигналы с второго выхода коммутатора 3 поступают на вход входного усилителя 5 о Напряжение U3 с его выхода поступает чер.ез линию 15 задержки на второй вход нормально открытого временного селектора 13, на детектор 21 блока 20, а также на вход второго ограничит.еля 10 по минимуму На второй вход последнего поступает пороговое напряжение U4, вырабатываемое генератором 16 порогового сигнала (напряжение U5) н прошедшее через управляемый аттенюатор 18 и аттенюатор I9 с ручной установкой коэффициента передачи. При этом на выход второго ограничителя.10 проходят только те сигналы U, которые пре- вьшают уровень порогового напряжения U4o После прохождения сигналов U7 через пиковый детектор 1I и компаратор 12 формируются импульсы U8, по

длительности примерно равные или большие длительности соответствующих эхосигналов и совпадающие с ними во времени Импульсы U8 запирают селектор 13 и на его выходе формируются эхосигналы U9, представляющие собой первоначальную последовательность эхоимпульсов и шумовую состав ляющую из, из которой исключены, те сигналы, амплитуда которых превьгашет пороговое напряжение U4o Линия 15 задержки при том задерйотвает сигнал из на время, равное или чуть большее времени задержки переднего фронта импульсов U8, чтобы селектируемые части сигнала U3 исключались пол- ностьюо При этом амплитуда порогового сигнала U4 устанавливается аттенюатором 19 такой, чтобы эхоимпульсы от лоцируемых объектов заданного класса не превышали его величину При необходимости пропускания селектором всех эхосигналов, формируемых при отражении зондирующего сигнала данного дефектоскопа, коэффициент передачи аттенюатора 19 устанавливают равным единице При этом сигнал U4 равен напряжению U6, амплитуда которого во времени U6 (t) изменяется по закону изменения донного эхо- сигнала у (t) для данного объекта контроля о Этот закон можно определить экспериментально путем исполь- зова ния эталонов с разнь1ми базами прозвучИвания г ц, или рассчитать ;т,еоретическио

Любые эхосигналы теоретически не могут превысить уровень данного сигнала, поэтому сигналы, превышающие уровень сигнала U6(t), являются ложными (акустическая, электрическая помеха и ТоДо) и селектором 13 не пропускаютсЯо Для автоматической установки равенства между сигналами U6(t) и U (t) предусмотрены блоки 18 и 20, Один из вариантов функциональной схемы блока 20 представлен на фиг о 3 о Синхронизирующий импульс U1 поступает на вход генератора 28 строба, вырабатывающего импульс U10, совцадающий во времени с донным эхосигналом U3 Сигнал Ul О поступает на распределитель 29 импульсов, с второго выхода которого нечетные импульсы U11 поступают на второй вход нор1мально закрытого второго временного селектора 22, а с первого выхода все четш)1е импульсы U12 99223

на первый вход нормально закрь того временного селектора 30о На первый и второй входы временных селекторов 22 и 30 соответственно поступает с выхода детектора 21 напряжение Ui3, представляющее собой продетектирован- ньгй, сигнал из о На выходах временных селекторов 22 и 30 выделяются сигна д лы UI4 и U15, являющиеся отселекти- рованными донными эхоимпульсами U3 . Сигнал UI4 поступает на сигнальный вход второго пикового .детектора 23 и на вход сброса пикового детектора

15 31, а сигнал U15 - на сигнал-ьный вход пикового детектора 31 и вход сброса детектора 23 Максимальная амплитуда первого отселектированно- го импульса запоминается на выходе

2Q пикового детектора 23 (сигнал UI6). Следующий импульс U15 сбрасывает в нуль напряжение UI6 и запоминается на выходе пикового детектора 31 (напряжение UI7). Таким образом, на вы25 ходах повторителей 24 и 32 получается непрерывный сигнал U18, равный текущей амплитуде донных сигналов Если происходят пропуски донных сигналов из , то запоминается

30 амплитуда последнего донного сигна- лао Напряжение U18 поступает на первый вход компаратора 25, а на его второй вход подается напряжение U6. На выходе компаратора 25 получают сигнап Ul9 /юложительной полярности, если U18 иб , и 01 рицательной, если U18 иб. Сигнал U19 поступает на вход нормально закрытого ключа 26, открываемого импульсом UIO.Han4Q ряжение U20, выделяемое на выходе ключа 26, имеет положительную полярность, если в момент отпирания ключа 26 сигнал U18 116 Это напряжение U20 после интегратора 27 поступает на второй вход управляемого аттенюатора 18 и увеличивает его коэффициент передачи, что вызывает увеличение напряжения U6. Если , то напряжение U20 имеет отрицательную полярность и после интегрирования (напряжерше U21) оно уменьшает коэффициент передачи аттенюатора 18 до тех пор, пока U6 не станет равным напряжению U18 (для средней части импульса U10), Если U18 U6, то одна половина сигнала U20 имеет отрицательную полярность, а другая - положительную, и управляющий сигнал U21 на выходе интегратора 27 не меня35

45

50

55

ется, а следовательно не изменяет коэффициент передачи аттенюатора IS Таким образом,, амплитуда сигнала иб автоматически поддерживается равной амплитуде ДОНРЮГО сигнала (для момента появления U3 ). КоэсЗэфициен передачи аттенюатора 19 устанавливается оператором равнь м единице-(если необходимо осуществлять амплитудную селекцию только ложных сигналов,превышающих для составляющих моментов их появления амплитуду донных сигналов) или меньшим единицы (если необходимо убирать также и сигналы,меньшие, чем амплитуда донного сигнала) Например, при контроле сварки можно убрать сигналы от валика усиления сварного шва, амплитуда которых меньше донного эхосигнала, но больше сигналов, отр аженных от больши.нства встречаюшр хся дефектов

С выхода временного селектора 13 напряжение U9, представлякяцее собой последовательность эхоимпульсов от объектов лоцирования и шумовую сос- та вляюЩую (по амплитуде как правило меньшую, чем уровни эхосигналов), поступает на вход регулируемого усилителя 14, на второй вход которого с блока 17 ВРЧ поступает напряжение U22, изменяющее коэффициент передачи усилителя 14 , чувствительность контроля для разноудаленных объектов примерно одинакова

С выхода усилителя 14 эхоимпуль- сы и шумовая составляющая поступают на сигнальный вход нормально закрытого ключа 8 и на вход первого ограничителя 6 по минимуму, у которого ,по- рог ограничения устанавливается большим уровня шумовой составляющей, но Меньшим амплитуды эхоимпульсов. На выходе ограничителя 6 выделяются части эхоимпульсой, превьш1ающие порог ограничения, которые после усилителя-формирователя 7 поступают на второй вход ключа 8 и открывают его„ На выходе ключа В формируется

напряжение U23, представляющее собой последовательность эхоимпульсов от лоцируемых объектов и поступающее на вход индикатора, в качестве которого можно использовать обычный осциллографический индикатор, работаю- в ждзпцем режиме При этом сигналы U23 подаются на вход канала, а U1 - на запуск развертки индикатора„ Таким образом, в ультразвуковом

дефектоскопе на вход индикатора поступает напряжение U23, представляющее собой только эхосигналы от объектов лоцирования, избавленные от мало- амплитудной шумовой составляющей и

от высокоамплитудных импульсных акустических и электрических помех,причем уровень селектирования данных помех устанавливается автоматически, независимо от величины общего ослабления акустического сигнала в тракте лоцирования, что повышает наделе- кость контроля и устраняет необходимость постоянной подстройки оператором уровня селектирования помех.

,Фор мула изобретения

Ультразвуковой дефектоскоп по автесв № 1350603, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля, он снабжен

последовательно соединенными управляемым аттенюатором и аттенюатором, включенными между выходом генератора порогового сигнала и вторым входом второго ограничителя по миниму

му, и блоком управля:ющего сигнала, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора, второй вход - к выходу входного усилителя, третий вход - к выходу управляемого аттенюатора, а вькод - к второму входу управляемого атт ешоатора,,

фиг.З

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля изделий ультразвуковым методом и может быть использовано при разработке эхоимпульсных ультразвуковых локационных систем в дефектоскопии, медицине. Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет устранения пропусков дефектов и ложного срабатывания от внешних помех путем автоматического поддержания заданного порогового уровня сигнала независимо от условий контроля. Введение в устройство управляемого аттенюатора между выходом генератора порогового сигнала и пороговым входом второго ограничителя по минимуму, а также блока управляющего сигнала позволяет при контроле изделий устранить влияния, вносимые изменением параметров акустического тракта и значений коэффициента затухания на различных участках изделий, путем автоматического поддержания заданного порогового уровня сигнала. 3 ил.

Редактор И„Горная

Составитель В.Белозеров Техред М.Дидык

Заказ 4683/41

Тираж 789

ВНИИПИ Государственного-комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул, Гагарина, 101

Корректор О.Ципле

Подписное