Устройство сканирования для ультразвуковой дефектоскопии Советский патент 1990 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть.использовано для ультразвуковой дефектоскопии, например сварных соединений трубопроводов, а также контроля сварных швов сосудов, листовых конструкций.

Цель изобретения - повьш1ение точности определения параметров сканирования и координат дефекта за счет уменьшения погрешности измерения расстояния от излучателя до приемника при работе ка криволинейных поверхностях и автоматического определения угла поворота преобразователя,

На чертеже представлена блок-схема устройства сканирования для ультразвуковой дефектоскопии ,

Устройство сканирования для ультразвуковой дефектоскопии содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 импульсов и излучатель 3 ультразвука, подвижную платформу 4 и два канала приема, вы- полненные каждьш из последовательно соединенных приемника (5,6) ультразвука, установленного на платформе 4, усилителя (7, 8), селектора (9, Ю), второй вход которого подключен к выходу синхронизатора 1, третий канал

Jib

ОО

приема, выполненный из последовательно соединенных третьих приемника 11, усилителя 12 и селектора 13, второй вход которого подключен к выходу синхронизатора 1, подключенные к выходам соответствующих селекторов 9,10 и 13 первый 14, второй 15 и трет,ий 16 преобразователи время - число импульсов, цифровой компаратор 17, первый 18 и второй 19 ключи, последовательно соединенные коммутатор 20 и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 21, первый и второй входы компаратора 17 подключены соответственно к выходам первого 14 и второго 15 преобразователя время-число импульсов, выходы Меньше и Больше компаратора 17 подключены соответственно к управля- юищм входам первого 18 и второго 19 ключей, выходы последних подключены к входам управления перемещения платформы 4, входы предназначены для подключения к источнику (не показан) двухполярного напряжения, выход тре- тьего преобразователя 16 время - число импульсов подключен к входу коммутатора 20, выход синхронизатора 1 подключен к вторым входам преобразователей 14-16 время-число импульсов., а выход равенства компаратора 17 подключен к управляющим входам третьего преобразователя 16 время-число импульсов и синхронизатора 1, подключенные к второму выходу синхронизатора 1 последовательно соединенные второй генератор 22 импульсов и второй излучатель 23 ультразвука, установленный на корпусе первого излучателя ультразвука, подключенные к первому выходу коммутатора 20 последовательно соединенные второе ОЗУ 24, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 25, перемнояситель 26, первый 27 и второй 28 сумматоры, второй перемножитель 29 и аналого-цифровой преобразователь 30, подключенные к второму выходу коммутатора 20 последовательно соединенные третьеОЗУ 31, второй ЦДЛ 32 и третий перемножитель 33, выход которого подключен к второму входу первого сумматора 27, четвертый перемножитель 34 и последовательно соединенные источник 35 опорного напряжения и пятый перемножитель 36,, выход которого подключен к второму входу второго сумматора 28, выход источника 35 опорного напряжения подключен к первому входу четвертого перем- кожителя 34, второй вход которого подключен к выходу второго ЦАП 32,второй выход синхронизатора 1 подключен к управляюш 1м входам коммутатора 20 и первого ОЗУ 21, третий выход синхронизатора подключен к управляющим входам второго 24 и третьего 31 ОЗУ, а выход четвертого перемножителя 34 подключен к второму входу второго перемножителя 29с,

Устройство сканирования работает следующим образом.

Синхронизатор 1 на начальном этапе работы импульсами с первого выхода запускает генератор 2 импульсов, с помощью которого излучатель 3 излучает в воздух низкочастотные ультразвуковы колебания. Эти колебания принимаются приемниками 5,6 и 11, По сигналам с выходов ключей 18 и 19 платформа 4 приводится в движение. С выходов приемников 5,6 и 11 радиоимпульсы через усилители 7,8 и 12 поступают на селекторы 9,10 и 13, которые с помощью импульса синхронизатора 1 вьщеляют принятые импульсы в зоне сканирования пьезопреобразователя дефектоскопа. Эта зона изделия соосна с платформой.

Отселектированные импульсы и импульсы синхронизации поступают на входы преобразователей 14,15 и 16 время - число импульсов. Выходы преобразователей 14 и 15 соединены с входами А и В цифрового компаратора 17. На выходах преобразователей 14,15 и 16 формируется цифровой код, соответствующий времени между импульсом синхронизации и импульсами, принятыми приемниками 5,6 и 11,

С выходов А В и А В цифрового компаратора 17 соответствующие сигналы поступают на входы ключей управления 18 и 19 приводом платформы 4. При этом при строгой соосности преобразователя дефектоскопа и платформы 4 сигналы на этих выходах отсутствуют, т,е. имеет место сигнал на выходе цифрового компаратора 17, Этот сигнал разрешает работу преобразователя 16 время -число импульсов, сигнал которого соответствует расстоянию от приемника 11 на платформе 4 до излучателя 3. Сигнал преобразователя 16 через коммутатор 20 и буферное ОЗУ 21 поступает на регистратор (не показан)„

Работой коммутатора 20 управляет сигнал с второго выхода синхронизато51610431

pa 1 . Одновременно этот сигнал запускает второй генератор 22, выход которого подключен к входу второго излучателя 23 ультразвука. Включение это- (го канала разрешается сигналом с выхода цифрового компаратора 17, Принятьй приемником 11 сигнал характеризует расстояние от излучателя 23

стоянию от приемника 11 до излучателя 23„ На выходе этого перемножителя получается сигнал, соответствую1ций произведению входных сигналов. Этот сигнал подается на первый вход второго перемножителя 29, а на второй вход - сигнал с выхода второго сумматора 28 о Второй перемножитель 29 осу

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии, например сварных соединений трубопроводов, а также контроля сварных швов сосудов, листовых конструкций. Цель изобретения - повышение точности определения параметров сканирования и координат дефекта за счет уменьшения погрешности измерения расстояния от излучателя до приемника при работе на криволинейных поверхностях и автоматического определения угла поворота преобразователя. Это достигается автоматическим слежением блока приемников, установленных на подвижной платформе, за положением излучателя, сканируемого вручную. Сигналы перемещения платформы и угол поворота определяют из анализа параметров акустических сигналов, проходящих от двух излучателей до трех приемников, размещенных на платформе. 1 ил.

до приемника 11. Определение угла ществляет деление второго сигнала на

ворота преобразователя дефектоскопа (излучателя 3) относительно перпендикуляра к направлению движения платформы 4 можно осуществить по соотношению

15

первый, Таким образом, на его выходе получают сигнал, соответствующий коси нусу угла разворота преобразователя дефектоскопа.

Для преобразования аналогового сиг нала в цифровой для последующей обработки служит аналого-цифровой преобразователь 30,

1 ,у. -г а b + с +

2Ь -с cos об ,

(1)

де а,Ь,с - длины сторон треугольника}

- угол между сторонами b и с или расстояние между преобразователями 11,3 и 23;

Z

cos с

г г а - b

Коммутатор 20 по импульсам с второго выхода синхронизатора. 1 при условии разрешения этого режима работы сигналом цифрового компаратора 17 направляет измеренные последовательно расстояния от приемника 11 до излучателей 3 и 23 на буферные ОЗУ 24 и 31 соответственно, С их выходов сигналы поступают на входы первого 25 и второго 32 ЦА11 соответственно, а с выходов последних - на входы первого 26 и третьего 33 перемножителей, которые осуществляют функцию возведения в квадрат, С выходов первого 26 и третьего 33 перемножителей сигналы поступают соответственно на первый и второй входы первого сумматора 27, на выходе которого сигнал соответствует разности квадратов измеренных расстояний. Сигнал соответствующий расстоянию- между излучателями 3 и 23, формируется источником 35 опорного напряжения и подается на пятый перемножитель 36 для возведения в квадрат, а с его выхода - на второй вход второго сумматора 28, на выходе которого сигнал соответствует разности квадратов трех чисел. Сигнал источника 35 опорного напряжения одновременно поступает на пеовый вход четвертого перемножителя 34, на второй вход которого подан сигнал, соответствующий рас

ществляет деление второго сигнала на

первый, Таким образом, на его выходе получают сигнал, соответствующий косинусу угла разворота преобразователя дефектоскопа.

Для преобразования аналогового сигнала в цифровой для последующей обработки служит аналого-цифровой преобразователь 30,

20 Формула изобретения

Устройство сканирования для ультразвуковой дефектоскопии, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор импульсов и излучатель ультразвука, подвижную платформу и два канала приема, вьтолненные каждый из последовательно соединенных приемника ультразвука, установленного на платформе, усилителя и селектора, второй вход которого подключен К выходу синхронизатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения норм параметров сканирования, оно снабжено третьим каналом приема, выполненным из последовательно соединенных третьих приемника, усилителя и селектора, второй вход которого подключен к выходу синхронизатора, подключенными к выхо- да1У1и соответствующих селекторов перj

0

5

вым, вторым и третьим преобразователями время -число импульсов, цифровым компаратором, первым и вторым ключами

,и последовательно соединенными коммутатором, оперативным запоминающим устройством, первый и второй входы компаратора подключены соответственно к выходам первого и второго преобразователя время -число импульсов, выходы Меньше и Больше компаратора подключены соответственно к управляющим входам первого и второго ключей, выходы последних подключены к двигателю перемещения платформы, а входы предназначены для подключения к источнику двухполярного напряжения, выход третьего преобразователя время - число импульсов подключен к входу

коммутатора, выход синхронизатора подключен к вторым входам преобразователей время -число импульсов,а выход равенства компаратора подключен к управляющим входам третьего преобразователя время - число импульсов и синхронизатора, подключенными к второму выходу синхронизатора, последовательно соединенными вторым генератором импульсов и вторым излучателем ультразвука, второй выход синхронизатора подключен к управляющим входам коммутатора и первого оперативного запоминающего устройства,третий выход синхронизатора подключен к управляющим входам второго и третьего оперативного запоминающего устройства, а выход четвертого перемножителя подключен к второму входу второго перемножителя.