Устройство для комплексной проверки автоматизированных систем ультразвукового контроля Советский патент 1990 года по МПК G01M17/07 

Изобретение относится к области ультразвуковой дефектоскопии и может быть использовано в механизированных и автоматизированных системах ультразвукового контроля в различных отраслях машиностроения.

Цель изобретения - повышение надежности ультразвукового контроля за счет комплексной проверки работоспособности приемного тракта с имитацией дефектов.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - коммутатор аналоговых сигналов.

Устройство содержит формирователь 1 модулирующего сигнала, последовательно соединенные схему 2 совпадения и блок 3 задержки, последовательно соединенные модулятор 4 и усилитель 5, кнопку Самопроверка 6, первый RS-триггер 7, первый счетчик 8, второй RS-триггер 9, генератор 10 ударного возбуждения, коммутатор 11 аналоговых сигналов, четырехканальный коммутатор 12, последовательно соединенные генератор 13 прямоугольных импульсов, делитель 14 частоты, вто- рой счетчик 15 и дешифратор 16, кнопда о го

««&,

ку Стоп 17, инвертор 18, элемент И-НЕ 19, последовательно соединенные кнопку Пуск 20 и элемент ИЛИ 21, выход которого соединен с S-ходом первого триггера 7, R-вход которого соединен с кнопкой Стоп 17, первый вход 22 схемы 2 совпадения предназначен для подключения к синхронизатору системы ультразвукового контроля, прямой выход второго RS-триггера 9 соединен с вторым входом схемы 2 совпадения, выход формирователя 1 модулирующего сигнала соединен с первым входом модулятора 4, генератор 10 ударного воабуждения включен между блоком 3 задержки и вторым входом модулятора 4, первый вход коммутатора 11 аналоговых сигналов соединен с выходом усилителя 5, второй вход 23 предназначен для подключения к приемному преобразователю, третий вход управления соединен с прямым выходбм второго триггера 9 и входом управления четырехканального коммутатора 12, и выход 24 предназначен для подключения к входу приемного тракта системы ультразвукового контроля, первый вход первого канала четырехканального коммутатора 12 соединен с выходом делителя 14, второй вход 25 предназначен для подключения к датчику координаты Y системы, а выход 26 - для подключения к входу координатного канала Y системы, первый вход второго канала соединен с входом первого счетчика 8 и выходом старшего разря- да второго счетчика 15, второй вход 27 предназначен для подключения к датчику координаты X системы, а выход 28 - к входу координатного канала X системы, первый вход третьего канала соединен с инверсным входом второго триггера 9 и R-входами первого 8 и второго 15 счетчиков, второй вход соединен с инверсным выходом первого триггера 7, а выход 29 предназначен для подключения к входу управления Стоп системы, первый вход четвертого канала соединен с прямым выходом второго триггера 9 и вторым входом элемента ИЛИ 21, второй вход - с прямым выходом первого триггера 7, а выход 30 предназначен для подключения к входу управления Пуск системы ультразвукового контроля, второй вход дешифратора 16 соединен с выходом пер . вого счетчика 8, а выход - с первым входом формирователя 1 модулирующего

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сигнала, второй вход которого соеди- нен с выходом генератора 13 прямоугольных импульсов, инвертор 18 включен между выходом старшего разряда первого счетчика 8 л R-входом второго триггера 9, S-вход которого соединен с выходом 31 элемента И-НЕ 19 и служит для подключения к входу Самопроверка системы ультразвукового контроля, первый вход которого соединен с кнопкой Самопроверка 6, а второй вход соединен с инверсным выходом первого триггера 7.

Коммутатор 11 аналоговых сигналов (фиг. 2) содержит электромагнитное реле 32, включенное в коллектор транзистора 33, база которого является третьим входом коммутатора 11 аналоговых сигналов, а эмиттер заземлен. Нормально замкнутый неподвижный контакт реле является вторым входом коммутатора 11, нормально разомкнутый контакт - первым входом а выходом является подвижный контакт.

Устройство работает следующим образом.

В режиме Самопроверка сигнал с кнопки 6, пройдя через схему 19, поступает (выход 31) в систему автоматизированного контроля, информируя о режиме работы. Этот же сигнал устанавливает в единичное состояние первый триггер 9, обеспечивает переключение коммутаторов 11 и 12, В этом случае приемный тракт системы подключается к выходу усилителя 5, а входные узлы подключения датчиков координат подключаются к выходу делителя 14 частоты и к последнему выходу второго счетчика 15. По переднему фронту сигнала Пуск на выходе 30 формируется сигнал Пуск, поступающий в систему контроля и инициирующий начало ее работы. Система контроля начинает вырабатывать синхроимпульсы, поступающие на вход 22 цифрового устройства. Схема 2 совпадения разрешает прохождение синхроимпульсов на генератор 10 ударного возбуждения, так как на втором входе схемы совпадения установлен разрешающий уровень сигнала, прямого выхода триггера 9.

Генератор 10 на каждый синхроимпульс формирует радиоимпульс, близкий по характеристикам к радиоимпульсам на приемном УЗ-преобразователе системы. Имитируемый УЗ-сигнал задержан относительно синхроимпульса на время,

задаваемое блоком 3 задержки, равное времени распространения реапьно- го УЗ-сигнала в материале контролируемого изделия. Последовательность радиоимпульсов модулируется по амплитуде в модуляторе 4, усиливается усилителем 5 и поступает на вход усилителя системы и обрабатывается блоками обработки.

Одновременно с УЗ-сигналами в систему поступают импульсы с выхода делителя 14 частоты и последнего выхода счетчика 15, имитирующие работу координатных датчиков.

Поступающие с цифрового устройства сигналы принимаются и обрабатываются по заложенным в систему алгоритмам приема и обработки реальных сигналов.

При переполнении счетчика 8 ецинич-20 и зависит от параметров и закона ска5302486

базе интегрального ЦАП (например, 572ПА1), путем изменения цифрового кода сигнала управления, поступающего с формирователя 1.

Амплитуда выходного сигнала модулятора прямо пропорциональна цифровому коду п. При увеличении п амплитуда

U увеличивается, и наоборот. На качественном участке изделия Ugt(x устанавливается большим,чем на дефект- ном участке.

При механизированном контроле изделия момент появления дефекта, что выражается в относительном изменении амплитуды последовательности УЗ-сиг- налов, определяется пространственным расположением дефекта в материале контролируемого изделия, ,°го формой

Изобретение относится к ультразвуковой дефектоскопии и может быть использовано в механизированных и автоматизированных системах ультразвукового контроля в различных отраслях машиностроения. Целью изобретения является повышение надежности ультразвукового контроля за счет комплексной проверки работоспособности приемного тракта с имитацией дефектов. Задержанные во времени синхроимпульсы запускают генератор ударного возбуждения, имитирующий сигналы с приемного электроакустического преобразователя. Модулятор осуществляет амплитудную модуляцию сигналов генератора ударного возбуждения, имитируя дефект контролируемого изделия. С выхода модулятора усиленные по амплитуде сигналы поступают на вход коммутатора аналоговых сигналов, который подает их на вход приемного тракта системы ультразвукового контроля. Первый и второй счетчики определяют соответственно координаты X и Y пространственно расположения имитируемого дефекта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ный сигнал его последнего разряда через инвертор 18 сбрасывает триггер 9. Цифровое устройство переходит в исходное состояние. При этом сигнал Пуск на выходе 30 снимается и возникает сигнал Стоп на выходе 29. По сигналу Стоп автоматизированная система заканчивает обработку поступившей информации и выдает результаты контро35

40

ля, так как в режиме Самопроверка 30 скана (переполнение счетчш.а 15) ус- в автоматизированную систему подается известный (запрограммированный) поток информации и известны алгоритмы приема и обработки этой информации, то полученный результат (при исправной аппаратуре) является известным (прогнозируемым) . УЗ-сигналы и сигналы координатных датчиков цифровой системы проходят по тем же каналам, что и реальные сигналы при контроле и обрабатываются одними блоками обработки (программами). Сравнение полученных результатов с прогнозируемыми дает информацию о состоянии (исправно или неисправно) каналов приема и обработки информации системы.При совпадении результатов обработки совокупность сигналов в режиме Самопроверка свидетельствует о исправности системы контроля и готовности ее к проведению контроля реального изделия.

Появление дефекта в материале изделия при теневом методе контроля приводит к относительному уменьшению амплитуды УЗ-сигнала на приемном преобразователе. Имитация появления дефекта в последовательности имитируемых УЗ-сигналов осуществляется с помощью модулятора, реализованного &

45

50

55

ловный преобразователь скачкообразно перемещается на новый скан. Содержимое счетчика 15 обнуляется (начало скана), а содержимое счетчика 8 увеличивается на единицу (переход на t:c вый скан). Длина контролируемого уча стка изделия по оси У определяется емкостью счетчика 15, а по оси X - емкостью счетчика 8.

Дешифратор 16 з каждый текущий мо мент времени анализирует координатно положение условного преобразователя на изделии и вырабатывает нулевой (при отсутствии дефекта) или единичный (при наличии дефекта) сигнал, по ступающий на первый вход формировате ля модулирующего сигнала. Пространст венное расположение имитируемых дефектов на изделии задается организацией связей. Амплитуда УЗ-сигнала при механизированном контроле контак ным методом существенно (k порядка 6-10 дБ) изменяется даже на качественных участках за счет нестабильности контакта преобразователя с шероховатой поверхностью изделия. Для имитации этих колебаний амплитуды УЗ- сигнала цифровой код управляющего сигнала дополнительно модулируется в

лирования.

Имитация построчного сканирования преобразователями поверхности изделия осуществляется посредством генератора 13, делителя 14 частоты, счетчиков 8 и 15 и дешифратора 16.

Перемещение условного преобразователя по координате Y фиксируется счетчиком 15.При достижении конца

5

0

0 скана (переполнение счетчш.а 15) ус-

5

0

5

ловный преобразователь скачкообразно перемещается на новый скан. Содержимое счетчика 15 обнуляется (начало скана), а содержимое счетчика 8 увеличивается на единицу (переход на t:c- вый скан). Длина контролируемого участка изделия по оси У определяется емкостью счетчика 15, а по оси X - емкостью счетчика 8.

Дешифратор 16 з каждый текущий момент времени анализирует координатное положение условного преобразователя на изделии и вырабатывает нулевой (при отсутствии дефекта) или единичный (при наличии дефекта) сигнал, поступающий на первый вход формирователя модулирующего сигнала. Пространственное расположение имитируемых дефектов на изделии задается организацией связей. Амплитуда УЗ-сигнала при механизированном контроле контактным методом существенно (k порядка 6-10 дБ) изменяется даже на качественных участках за счет нестабильности контакта преобразователя с шероховатой поверхностью изделия. Для имитации этих колебаний амплитуды УЗ- сигнала цифровой код управляющего сигнала дополнительно модулируется в

k раз сигналом с выхода генератора 13, поступающего на второй вход формирователя.

Задавая коэффициент деления делителя 14 частоты, выбирают соотношение частоты изменения амплитуды УЗ-сигна- лов на качественном и дефектном участках вследствие контактных явлений .и частоты координатных импульсов. Изменение соотношения обеспечивает имитацию различной по величине шероховатости изделия.

При установке режима Самопроверка единичный сигнал с прямого выхода триггера 9 блокирует прохождение нулевого уровня сигнала с кнопки Пуск через схему ИЛИ 21 на S-вход триггера 7. Это блокирует установку последнего в единичное состояние, которое соответствует режиму Контроль.

При окончании режима Самопроверка триггер 9 сбрасывается и на входе схемы ИЛИ 21 устанавливается нулевой уровень (блокировка снимается).

При нажатии кнопки Пуск 20 (блокировка снята) нулевой уровень сигнала устанавливает триггер 7 в единичное состояние, единичный сигнал с прямого выхода которого через коммутатор 12 формирует сигнал Пуск, поступающий в систему контроля. Коммутаторы 11 и 12 сохраняют исходное состояние и обеспечивают подключение УЗ-преобразователя к усилителю систе- мы, а координатных датчиков - к соответствующим входным узлам системы. Нулевой уровень с инверсного выхода триггера 7 блокирует прохождение единичного сигнала с кнопки Самопроверка и переход цифрового устройства в режим имитации УЗ-сигналов.

Окончание режима Контроль инициируется оператором путем нажатия кнопки Стоп. Триггер 7 переходит в нулевое состояние, а цифровое устройство - в исходное.

Изобретение позволяет снизить время оценки работоспособности автоматизированной системы ультразвукового контроля в целом и уменьшить вероятность проведения контроля изделий с неисправной аппаратурой или ошибками программного обеспечения.

Формула изобретения

5

0

5

0

5

0

5

0

5

развукового контроля, содержащее формирователь модулирующего сигнала, последовательно соединенные схему совпадения и блок задержки, последовательно соединенные модулятор и усилитель, кнопку Самопроверка, первый RS-триггер, первый счетчик, второй RS-триггер, первый вход схемы совпадения предназначен для подключения к выходу синхронизатора автоматизированной системы, прямой выход второго RS-триггера соединен с вторым входом схемы совпадения, выход формирователя модулирующего сигнала соединен с первым входом модулирующего сигнала соединен с первым входом модулятора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжеьо генератором ударного возбуждения, коммутатором аналоговых сигналов, четырехканальным коммутатором, последовательно соединенными генератором прямоугольных импульсов, делителем частоты, вторым счетчиком и дешифратором, кнопкой Стоп, инвертором, элементом И-НЕ, последовательно соединенными кнопкой Пуск и элементом ИЛИ, выход которого соединен с S-входом первого триггера, R-вход которого соединен с кнопкой Стоп, генератор ударного возбуждения включен между блоком задержки и вторым входом модулятора первый вход коммутатора аналоговых сигналов соединен с выходом усилителя, второй вход предназначен для подключения к приемному преобразователю системы ультразвукового контроля, третий вход соединен с прямым выходом второго триггера, а выход предназначен для подключения к входу приемного тракта системы ультразвукового контроля, первый вход первого канала че- тырехканального коммутатора соединен с выходом делителя, второй вход предназначен для подключения к датчику координаты Y системы ультразвукового контроля, а выход предназначен для подключения к входу координатного канала Y системы ультразвукового контроля, первый вход второго канала соединен с объединенными вместе входом первого счетчика и выходом старшего разряда второго счетчика, второй вход предназначен для подключения к датчику координаты X системы ультразвукового контроля, а выход предназначен для подключения к входу координатного канала X системы ультразвукового контроля, первый вход третьего канала соединен с инверсным выходом второго триггера и R-входами первого и второго счетчиков, второй вход соединен с инверсным выходом первого триггера, а выход предназначен для подключения к входу управления Стоп системы ультразвукового контроля, первый вход четвертого канала соединен с прямым выходом второго триггера и вторым входом элемента ИЛИ, второй вход - с прямым выходом первого триггера, а выход предназначен для подключения к входу управления Пуск системы ультразвукового контроля, второй вход дешифратора соединен с выходом первого счетчика, а выход - с первым входом формирователя модулирующего сигнала, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, инвертор вклю- чен между выходом старшего разряда первого счетчика и R-входом второго

0

5

0

5

триггера, S-вход которого .соединен с выходом элемента И-НЕ и служит для подключения к входу Самопроверка системы ультразвукового контроля, первый вход элемента И-НЕ соединен с кнопкой Самопроверка, второй вход соединен с инверсным выходом первого триггера, а вход управления четырехканального коммутатора соединен с третьим входом коммутатора аналоговых сигналов.

23

С1

Редактор Н, Бобкова

Составитель И. Соколов

Техред Л.Сердюкова Корректор Т. Малец

Заказ 2007

Тираж 506

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

L

26

+Ј/

r-0

Фие.2

Подписное