Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1990 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к ультразвуковому контролю и может быть использовано при обнаружении дефектов в крупноструктурных материалах.

Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения дефектов за счет обеспечения равномерной чувствительности приема эхо-сигналов вдоль геометрической оси пьезопреобразоза- теля.

На фиг.1 показана структурная схема ультразвукового дефектоскопа на фиг.2 - временные диаграммы сигналов на выходах синхронизатора, поясняющие работу дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп (фиг.1) содержит ультразвуковой пьезопреобразователь 1, последовательно соединенные

усилитель 2, согласованный фильтр 3, аналого-цифровой преобразователь 4, запоминающее устройство 5 с произволь- ной выборкой, накапливающий сумматор 6 и цифро-аналоговый преобразователь 7, последовательно соединенные синхронизатор 8, генератор 9 развертки и электронно-лучевой индикатор 10, генератор 11 зондирующих импульсов, первый коммутатор 12, вход которого, соединен с выходом генератора 11 зондирующих импульсов, второй коммутатор 13 и формирователь 14 дреса. Ультразвуковой j пьезопреобразователь 1 выполнен в видеi нескольких концентрически расположенных колец с минимальными промежутками между ними. Ширина колец пьезопреобразователя 1 выбрана из условия

)2

V;

где ty;

ь;,

1 b;r;f

T

;

r. f, с ширина и средний радиус t-го кольца пьезопреобразователя;

частота ультразвуковых колебаний пьеэопреобра- зователя и минимальная скорость их распространения в контролируемых материалах i

минимальная контролируемая глубина дефектоскопа. Каждое кольцо пьезопреобразова- теля 1 подключено к соответствующему выходу первого коммутатора 12 и входу второго коммутатора 13, выход последнего соединен с входом усилителя 2, выход формирователя 14 адреса - с адресным входом запоминающего устройz, -

ковых колебаний с определенным сочетанием излучающего и приемного колец пьезопреобразователя 1. Принятые эхо-сигналы усиливаются и фильтруются усилителем 2 и согласованным фильтром 3, с выхода которого поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 4.

JQ Управление работой аналого-цифрового преобразователя 4 осуществляется сигналами Vj- с пятого выхода синхг ронизатора 8. С учетом требуемой разрешающей способности дефектоскопа

по глубине аналоговый сигнал преобразуется в последовательность цифровых кодов его амплитуды в разные моменты времени данного цикла работы дефектоскопа. Цифровые коды амплиту20 Ды сигнала поступают по шине данных в запоминающее устройство 50 Для запоминания цифровых кодов на шестом выходе синхронизатора 8 формируются импульсы записи Vg, а на седьмом

ства 5, а выход цифроаналогового пре- 25 выходе импУльсы отсчета адреса V,

образователя 7 - с сигнальным входом электронно-лучевого индикатора 10, Входы управления генератора 11 зондирующих импульсов, первого 12 и второго J3 коммутаторов, аналого-цифрового 30 преобразователя 4, запоминающего устройства 5, формирователя 14 адреса, накапливающего сумматора 6 и цифро- аналогового преобразователя 7 соединены соответственно с вторым - девя- 35 тым выходами синхронизатора 8.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Сигналы V и V2 (фиг.2) с перво- 40

поступающие на входы управления запоминающего устройства 5 и формирователя 14 адреса соответственно. В последнем формируются линейно увеличивающиеся во времени коды адреса записи, по которым в запоминающем устройстве 5 записываются выборки амплитуды сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 4. После полного затухания эхо-сигналов на восьмом выходе синхроиназтора 8 формируется сигнал управления Vg, поступающий на вход управления накапливающего сумматора 6. По этому сигналу в последнем осуществляется суммирование цифровых кодов для тех выборок амплитуды, которые на разных циклах работы дефектоскопа были записаны в запоминающее устройство 5 по одинаковому

го и второго выхода синхронизатора 8 запускают генератор 9 развертки и генератор 11 зондирующих импульсов Последний формир ует последовательность электрических импульсов, посту- 45 адресу.

пающих через первый коммутатор I2 наНа этом очередной цикл работы дефектоскопа завершается. На выходах синхронизатора 8 формируется новая серия управляющих импульсов, задаю50

одно из колец пьезопреобразователя . Преобразованные в ультразвуковые колебания импульсы распространяются в контролируемом материале, отражаются от дефектов и структурных неодно- родностей среды и в виде эхо-сигналов принимаются кольцами того же пьезопреоб- раэователя. В каждом цикле работы дефектоскопа с третьего выхода синх . „ ронизатора 8 на входы управления первого 12 и второго 13 коммутаторов поступают сигналы V$ и V4, задающие режим излучения и приема ультразвущая измерение выборок амплитуды эхо- сигналов с новым сочетанием излучающего и приемного колец пьезопреобразователя I,

После полного перебора всех соче таний излучающего и приемного коле пьезопреобразователя 1 на девятом выходе синхронизатора 8 формируются импульсы управления цифроаналоговым преобразователем 7, задающие преобра

ковых колебаний с определенным сочетанием излучающего и приемного колец пьезопреобразователя 1. Принятые эхо-сигналы усиливаются и фильтруются усилителем 2 и согласованным фильтром 3, с выхода которого поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 4.

Управление работой аналого-цифрового преобразователя 4 осуществляется сигналами Vj- с пятого выхода синхг ронизатора 8. С учетом требуемой разрешающей способности дефектоскопа

; по глубине аналоговый сигнал преобразуется в последовательность цифровых кодов его амплитуды в разные моменты времени данного цикла работы дефектоскопа. Цифровые коды амплиту0 Ды сигнала поступают по шине данных в запоминающее устройство 50 Для запоминания цифровых кодов на шестом выходе синхронизатора 8 формируются импульсы записи Vg, а на седьмом

выходе импУльсы отсчета адреса V,

поступающие на входы управления запоминающего устройства 5 и формирователя 14 адреса соответственно. В последнем формируются линейно увеличивающиеся во времени коды адреса записи, по которым в запоминающем устройстве 5 записываются выборки амплитуды сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 4. После полного затухания эхо-сигналов на восьмом выходе синхроиназтора 8 формируется сигнал управления Vg, поступающий на вход управления накапливающего сумматора 6. По этому сигналу в последнем осуществляется суммирование цифровых кодов для тех выборок амплитуды, которые на разных циклах работы дефектоскопа были записаны в запоминающее устройство 5 по одинаковому

адресу.

щая измерение выборок амплитуды эхо- сигналов с новым сочетанием излучающего и приемного колец пьезопреобразователя I,

После полного перебора всех сочетаний излучающего и приемного колец пьезопреобразователя 1 на девятом выходе синхронизатора 8 формируются импульсы управления цифроаналоговым преобразователем 7, задающие преобразование цифровых кодов амплитуды, хранящихся в накапливающем сумматоре 6, в аналоговые сигналы для последуюше- го их отображения электронно-луче - вым индикатором 10. Последние характеризуют распределение энергии отраженных сигналов по глубине сканирования ультразвуковым дефектоскопом.

Таким образом, в ультразвуковом дефектоскопе за счет использования различных сочетаний излучающего и приемного колец ультразвукового пьезо преобраэователя достигается увеличение фронтальной фокусировки сканиро- вания. Кроме того, за счет выбора геометрических характеристик пьезопре- образователя обеспечивается равномерная чувствительность вдоль геометрической оси сканирования. Это обеспечивает повышение достоверности обнаружения дефектов в контролируемом материале .

Формула изобретения

1. Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий пьезопреобразователь, усилитель, последовательно соединенные синхронизатор, генератор развертки и электронно-лучевой индикатор, и генератор зондирующих импульсов, вход последнего соединен с вторым выходом синхронизатора, о тличающий- с я тем, что, с целью повышения достоверности обнаружения дефектов, он снабжен первым и вторым коммутаторами, формирователем адреса и последовательно соединенными согласованным фильтром, аналого-цифровым преобразователем, запоминающим устройством, накапливающим сумматором и цифроана- логовым преобразователем, пьезопреобразователь выполнен в виде концентрически расположенных колец, Каждое из

0

5

0

5

которых соединено с соответствующими выходом первого коммутатора и входом второго коммутатора, вход первого коммутатора соединен с выходом генератора зондирующих импульсов, выход второго коммутатора соединен с входом усилителя, выход последнего соединен с входом согласованного фильтра, выход формирователя адреса подключен к адресному входу запоминающего устройства, выход цифроаналсгового преобразователя соединен с сигнальным входом электронно-лучевого индикатора, а третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый выходы синхронизатора подключены соответственно к входам управления первого, второго коммутаторов, аналого- цифрового преобразователя, запоминающего устройства, формирователя адреса, накапливающего сумматора и цифроаналогового преобразователя.

2. Дефектоскоп по п. отличающийся тем, что, с целью обеспечения равномерной чувствительности по глубине сканирования, ширину каждого кольца пьезопреобразова- теля выбирают из условия

30

С

sin (

}

где

iTblrjf

1

+z

b;,r; - ширина и средний радиус 1-го кольца пьезопреоб- разователя;

f, с - частота ультразвуковых

колебаний пьезопреобразо- вателя и минимальная скорость их распространения в контролируемых материалах;

2. - минимальная контролируемая глубина дефектоскопа.

-Л

HXHjL

фие.1

Изобретение относится к ультразвуковому контролю и может быть использовано при обнаружении дефектов в крупноструктурных материалах. Целью изобретения является повышение достоверности обнаружения дефектов за счет увеличения фронтальной фокусировки сканирования и обеспечения равномерной чувствительности сканирования вдоль геометрической оси ультразвукового пьезопреобразователя. В дефектоскопе используется ультразвуковой пьезопреобразователь, выполненный в виде концентрически расположенных колец. В каждом цикле работы дефектоскопа задается определенное сочетание излучающего и приемного колец пьезопреобразователя. Результаты измерения амплитуды эхо-сигналов суммируются по всем циклам работы дефектоскопа. На электронно-лучевом индикаторе дефектоскопа отображается кривая распределения энергии отраженных сигналов по глубине сканирования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ifr-Л

u3-П

/i JL

us-UJL-JUUli-JL ЛП.-Л inr-nnnF-lf UlT-lT JUbJLnJL-Jl --- JUl-JL;

Jl

л n

П

-л