Ультразвуковое устройство для контроля качества изделий Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

(Л

ел

а со ел

со

315

гых возможностей за счет определения толщины издания. Изделие прозвучипа- ют сначала высокочастотным сигналом и определяют расстояние от преобразователей 1 и 2, установленных снаружи и внутри полого изделия 3, до стенок изделия. Так определяют толщину изделия 3 в данном участке сканирова169594

иия. Вычислительный блок 14 по толщине управляет амплитудой излучаемого низкочастотного сигнала, проходяще го сквозь стенд изделия. Принятый

преобразователем 2 сигнал обрабатывается временным и амплитудным селек-. торами и поступает на регистратор

. 18. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий теневым ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля изделий с переменной толщиной. Цель изобретения - повышение достоверности контроля и расширение функциональных возможностей за счет определения толщины изделия. Изделие прозвучивают сначала высокочастотным сигналом и определяют расстояние от преобразователей 1 и 2 установленных снаружи и внутри полого изделия 3, до стенок изделия так определяют толщину изделия 3 в данном участке сканирования. Вычислительный блок 14 по толщине управляет амплитудой узлучаемого низкочастотного сигнала, проходящего сквозь стенд изделия. Принятый преобразователем 2 сигнал обрабатывается временным и амплитудным селекторами и поступает на регистратор 18 . 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий ультразвуко вым методом и мокет быть использовано для автоматического контроля качества структурно-неоднородных, например композитных, изделий с переменной толщиной стенки теневым методом,

Цель изобретения - повьшение достоверности контроля качества изделий за счет исключения помех, маскирующих от дефекта, и расширение функциональных возможностей за счет оп- ределения также и толщины изделия.

На чертеже представлена структурная схема устройства для контродя качества изделий.

Устройство для автоматического контроля качества изделий содержит акустические преобразователи 1 и 2, установленные снаружи и внутри полого изделия 3, размещенного на платформе 4, вращающейся с помощью электропривода 5. Преобразователи 1 и 2 перемещаются вдоль оси вращающегося изделия 3 механизмом 6 перемещения, управляемого сигналами датчика 7 координат и частоты вращения платформы 4 (например фотоэлектри-, ческого датчика).

Преобразователь 1 подключен к выходу генератора 8 низкочастотных - импульсов, вход которого соединен с первым выходом синхронизатора 9, подключенного к входу генератора 10 высокочастотных импульсов, по выходу соединенного с первым входом - выходом аналогового коммутатора 11 и входом усилителя 12 высокочастотных сигналов, выход которого подключен к входу измерителя 13 временных интервалов, а выход последнего - к информационному входу В вычислительного программируемого блока 14, например ЭВМ (устройства ввода и вывода сигналов вычислительного устройства 14 (не показаны). Стартовый вхоц

измерителя 13 и сигнальный вход Л вычислительного блока 14 соединены с вторым выходом синхронизатора 9.

Первый выход С вычислительного блока 14 подключен к регулирующему входу амплитуды генератора 8 низкочастотных импульсов.

Управляющий вход коммутатора 1 1 подключен к третьему выходу синхронизатора 9, второй вход - выход - к преобразователю 1, а третий вход выход - к преобразолателю 2, с которым также соединен вход усилителя 15 низкочастотных сигналов. Выход последнего подключен к информационному входу временного селектора 16 (стробирующего блока), стартовый вход задержки стробирующего импульс которого соединен с первым выходом синхронизатора 9, соединенным с входом сброса пикового детектора в амплитудном селекторе 17,

Регулирующий вход задержки стробирующего импульса временного селектора 16 соединен с вторым информационным выходом Е вычислительного блока 14 а выход селектора 16 - с входом амплитудного селектора I7 (пиковый детектор с пороговым устро ством), по выходу подключенного к регистратору 18 (сигнализатору дефектов) и информационному входу F вычислительного блока 14, вход К которого соединен с выходом датчика 7 координат контролируемого участка изделия 3.

Выходные и служебные сигналы вычислительного блока 14 для начальной установки и пуска синхронизатора 9, злектропривода 5, механизма 6 перемещения преобразователей 1 и 2, а также стандартные устройства ввода - вывода данных в ЭВМ не показаны.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии измеряется (либо вычисляется) и вносится в вычислительный блок 14 базовая величина периода TO распространения ультразвукового импульса от преобразователя 1 до преобразователя 2 и обратно при отсутствии изделия 3 между ними, а также коэффициенты К, и К, учитывающие затухание и скорость распространения ультразвуковых волн в материале изделия 3. Преобразователи 1 и 2 устанавливаются в верхней части изделия 3, включается электропривод 5 вращения платформы 4 По сигналам оборота, получаемым от датчика 7, механизм 6 перемещения опускает преобразователи 1 и 2 на заданную величину, чем обеспечивается сканирование всего изделия 3,

В первом такте синхронизатор 9 устанавливает коммутатор 11 в положение соединения преобразователя 1 с выходом генератора 10 высокочастотных импульсов и входом усилителя 12 высокочастотных сигналов,

Во втором такте синхронизатор 9 возбуждает генератор 10, запускает измеритель 13, инициирует ввод данных (если они есть) по входам F и К в вычислительный блок 14, воздействуя на его вход А, При этом возбужденный генератором 10 преобразователь 1 излучает высокочастотный импульс в сторону наружной поверхности изделия 3 и принимает эхосигнал от него, который, пройдя через коммутатор 11 и усилитель 12, останавливает измеритель 13, по сигналу которого результат измерения периода Т от излучения импульса преобразователем 1 до приема им эхосигнапа запоминается в вычислительном бло- ,ке 14,

В третьем такте синхронизатор 9 воздействует на коммутатор 11, переводя его в положение соединения преобразователя 2 с выходом генератора 10 и входом усилителя 12,

Четвертый такт аналогичен второму, при этом в вычислительном блоке 14 запоминается период Т между излучением импульса преобразователем 2 и приемом эхосигнапа от внутренней поверхности изделия 3, после чего производится вычисление уставки М, задающей амплитуду импульса генератора 8, по формуле M, TO-(T + + Т )К ,. Уставка К , выводится через

первый информационный вмход С на регулирующий вход генератора 8.

В пятом такте синхронизатор 9 выдает стартовый сигнал на вход генератора 8, стартовый пход задержки стробирующего импульса временного селектора 16, вход сброса амплитудного селектора 17, Вычислительный

0 блок 14 при этом вычисляет уставку М задержки строб-импульса по фор- М, TO - (т , + Т)К, и выводит ее через второй информационный выход Е на регулирующий вход задержки стро5 бирующего импульса временного селектора 16. Генератор 8 возбуждает преобразователь 1 с амплитудой, задаваемой величиной уставки М (определяемой толщиной изделия 3 Е зоне сканирова0 ния), низкочастотный ультразвуковой сигнал преобразователя 1 проходит через стенку изделия 3, затухает в зависимости от качества материала и принимается преобразователем 2,

5 Затем этот сигнал, пройдя через усилитель 15, поступает ня информационный вход временного селектора 16, в котором в данный момент времени, определяемый уставкой М-, вырабаты0 вается короткий стробируюишй импульс (длительностью несколько микросекунд). В период действия последнего амплитуда импульса, прошедшего через изделие 3, фиксируется на пиковом детекt торе амплитудного селектора 17, с которого считывается по входу F вычислительным блоком 14 (при воздействии нашего вход А стартового импульса в очередном такте работы синхроQ низатора 9), а также через пороговое устройство селектора 17 может поступать на регистратор (сигнализатор дефектов) 18 (в пятом такте синхронизатора 9 амплитудный селектор 17 вновь

5 переводится в исходное состояние),

При этом реверберационный сигнал, возникающий в изделии 3 вследствие переотражения между дефектом и слоями изделия, его гранями, выступами

и впадинами, имея большее время распространения,приходит на преобразователь 2 после того, как закрывается временной селектор 16. Поэто- му такой сигнал не поступает в вычислительный блок 14 и не маскирует сигнал о дефекте, как это имеет место в известных системах контроля. Этим повышается достоверность контроля качества изделий, которая до5

попнителыю обеспечивается также за счет прозвучиват1Я изделия 3 импульсами, амплитуда которых является функцией толщины изделия. Предлагаемое устройство обеспечивает выявление дефектов, частично проницаемых для ультразвука, находящихся в структруно-неоднородных, например композитных, материалах (за счет введения функциональной зависимости излученного сигнала от объема проз- вучиваемого материала),

Кроме того, одновременно с выявлением несплощностей формируется необходимая информаци41 о геометрических параметрах изделия - толщине наружном и внутреннем диаметре, овальности, разностенности. Для получения их в явном виде достаточно в вычислительный блок 14 (ЭВМ) предварительно ввести базовые даншпе полученные известными способами путем установки на платформе А соответствующих испытательных /контрольных) образцов, по которым считываются и запоминаются зталонные (базовые) значения соответствующих сигналов, и сравнивать с ним текущие данные измерителя 13 периода распространения эхосигналов между преобразователями 1 и 2 изделием 3,

Толщина изделия 3 определяется разностью периодов TQ - (т , + Т,), прочие геометрические параметры, вычисляются по изменению величин Т и Tj

в пределах оборота изделия 3 и сравннием с аналогичными величинами, полученными при сканировании соответствующего испытательного (зталонно- го) образца.

,

10

15

20

169598

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для контроля качества изделий, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор низкочастотных сигналов и первый акустический преобразователь, последовательно соединенные второй акустический преобразователь, усилитель низкочастотных сигналов, временной селектор амплитудный селектор и регистратор и блок сканирования, отличающееся тем, что, с целью повы- шегшя достоверности и расщирения функциональных возможностей путем измерения также и толщины изделий, оно снабжено последовательно соединенными генератором высокочастотных сигналов, усилителем высокочастотных сигналов, измерителем временных интервалов и вычислительным блоком, первый выход которого подключен к управляющему амплитудой входу генератора низкочастотных сигналов, а второй выход - к управляющему входу временного селектора, датчиком координат акустических преобразователей, выход которого подключен к вычислительному блоку, и коммутатором, информационный вход которого подключен к выходу генератора высокочастотных сигналов, два выхода - к входам акустических преобразователей соответственно, а выход синхронизатора подключен к стартовым входам вычислительного блока, измерителя временных интервалов, входу генератора высокочастотных сигналов и управляющим входам коммутатора, временного селектора и амплитудного селектора.

25

30

35