Способ ультразвуковой дефектоскопии трехслойных конструкций и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N29/08 

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля и может быть использовано при теневой ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии трехслойных конструкций.

Цель изобретения - повышение достоверности определения глубины залегания дефектов в конструкциях переменной толщины путем исключения ошибок при определении стороны залегания дефекта между слоями конструкции переменной толщины аследствие измерения толщины конструкции в зоне прозвучивания и учета измерен- ной толщины при стробировании прошедших через конструкцию импульсов УЗ-колебаний.

На чертеже представлена блок-схема устройства для УЗ-дефектоскопии трехслойных конструкций.

Устройство для УЗ-дефектоскопии трехслойных конструкций содержит последовательно соединенные синхронизатор 1 и генератор 2 УЗ-импульсов. Устройство также содержит пару излучающих преобразователей 3 и 4, пару приемных преобразователей 5 и 6 пару усилителей 7 и 8 и четы- рехкзнальный дешифратор 9 с двумя управляемыми генераторами 10 и 11 строб- импульсов. Кроме того, устройство содержит датчик 12 толщины, соединенный с его выходом формирователь 13 управляющих сигналов и регистратор 14, входы которого соединены с выходами дешифратора 9. Акустические оси преобразователей 3 и 4 параллельны, а преобразователи 3. 5 и 4, 6 установлены акустически соосно. Входы преобразователей 3 и 4 соединены с выходом генератора 2, а выходы преобразователей 5 и 6 - с входами усилителей 7 и 8 соответственно. Каналы дешифратора 9 включают последовательно соединенные

схему совпадений, обозначенную для каналов с первого по четвертый позициями 15 - 18 соответственно, пороговую схему 19-22, одновибраторы 23 - 26 и триггеры 27 - 30. В регистратор 14 входят пять схем И 31 -35,

две схемы ИЛИ 36 и 37, два триггера 38 и 39, два индикатора 40 и 41 и схема 42 задержки. Позицией 43 на чертеже обозначена контролируемая конструкция. Входы схем 15 и 16 совпадений дешифратора 9 соединены с выходом усилителя 7, а входы схем 17 и 18 совпадений дешифратора 9 - с выходом усилителя 8. Основные входы генераторов 10 и 11 дешифратора 9 соединены с выходом синхронизатора 1, а их управляющие входы с выходом формирователя 13.

Способ УЗ-дефектоскопии трехслойных конструкций осуществляется следующим образом.

На контролируемой конструкции устанавливают две пары акустически соосных излучающих и приемных преобразователей так, что излучающие и приемные преобразователи располагаются на противоположных сторонах конструкции на фиксированном

расстоянии один от другого. Соответствующими преобразователями излучают и принимают импульсы УЗ-колебаний и сканируют ними конструкцию. В ходе сканирования в зоне прозвучивания преобразователями измеряют толщину конструкции и фиксируют принятые импульсы колебаний в двух непересекающихся интервалах времени, положение которых соответствует прямому и перекрестному прохождению импульсов УЗ-колебаний в конструкции и измеренной ее толщине. Амплитуду зафиксированных принятых импульсов колебаний измеряют и с ее помощью определяют наличие и местоположение дефекта,

По разные стороны контролируемой трехслойной конструкции 43 устанавливают две пары соосных УЗ-преобразователей 3,5 и 4, 6 таким образом, чтобы излучающие преобразователи 3 и 4 находились по одну сторону конструкции 43, а приемные преобразователи 5 и б - по другую сторону. Установленные преобразователи 3-6 жестко закрепляются на фиксированных расстояниях один от другого таким образом, чтобы в процессе сканирования их взаимное расположение не менялось. В месте расположения преобразователей 3-6 устанавливают датчик 12 толщины, в качестве которого могут быть использованы, например, потенциомет- рические датчики, датчик альбедного гамма- толщиномера АГАТ-1, датчик вихретокового толщиномера 54-362, используемый совместно с электропроводящей металлической .подложкой, или датчик электромагнитного толщиномера ЭМТ-4.

Датчик 12 толщины может быть установлен в непосредственной близости от одного из преобразователей 3 - 6 в направлении сканирования. Синхронизатор 1 запускает генераторы 10 и 11 строб-импульсов дешифратора 9, выполненные, например, в виде последовательно соединенных генератора пилообразного напряжения, компаратора и одновибратора, причем основным входом в этом случае является вход генератора пилообразного напряжения, а управляющим входом - второй вход компаратора. Синхронизатор 1 запускает также генератор 2, который возбуждает УЗ-преобразо- ватели 3 и 4. Последние излучают в конструкцию 43 импульсы УЗ-колебаний. Прошедшие через конструкцию 43 импульсы УЗ-колебаний принимаются преобразователями 5 и 6, преобразуются ими в электрические сигналы, усиливаются усилителями 7 и 8 и поступают на первые входы схем 15-18 совпадений дешифратора 9, на вторые входы которых поступают стробиру- ющие импульсы генераторов 10 и 11.

Сигнал, пропорциональный толщине конструкции 43, с выхода датчика 12 поступает на вход формирователя 13, выполняемого, например, для сигнала переменного напряжения (датчик вихретокового толщиномера или электромагнитного толщиномера) в виде последовательно соединенного детектора и согласующих каскадов или для

сигнала постоянного напряжения (потенци- ометрический датчик или датчик альбедного гамма-толщиномера) в виде только согласующих каскадов. Формирователь 13 обеспе- 5 чивает получение на выходе электрического сигнала, амплитуда которого пропорциональна толщине конструкции 43 в зоне контроля. С выхода формирователя 13 управляющие сигналы поступают на соот10 ветствующие входы генераторов 10 и 11. С помощью этих сигналов при изменении толщины конструкции 43 осуществляется соответствующий временной сдвиг строб-импульсов на выходах генераторов 10 и 11.

5 Схемы 15 - 18 совпадения пропускают сигналы, поступающие на их первые входы с усилителей 7 и 8 при поступлении на их вторые входы стробирующих импульсов с выходов генераторов 10 и 11. При отсутст0 вии стробирующих импульсов на вторых входах схем 15 - 18 на их выходах устанавливается сигнал с нулевой амплитудой. Сигналы с выходов схем 15-18 поступают на пороговые схемы 19-22, где осуществляет5 ся их сравнение с пороговыми уровнями сигналов. При превышении сигнала на входе порогового уровня на выходе схемы 19 - 21 или 22 формируется сигнал логического нуля, в противном случае - сигнал логиче0 ской единицы. Сигналы с выходов пороговых схем 19 - 22 поступают на одновибраторы 23 - 26, которые при переходе логической единицы в логический нуль формируют на выходе импульс положитель5 ной полярности длительностью, равной длительности стробирующих импульсов. На первые входы триггеров 27 - 30 поступают сигналы с одновибраторов 23 - 26, а на вторые входы - стробирующие импульсы ге0 нераторов 10 и 11.

Триггеры 27 - 30 при переходе сигнала на втором входе из логического нуля в логическую единицу обеспечивают запись и хранение логического сигнала, поступающего

5 на их первый вход. Сигналы с выхода триггера 28 поступают одновременно на первые входы схем И 31,35 схемы 42 задержки и вторые входы схем И 32 и 34. Сигнал с первого выхода триггера 27 поступает одновремен0 но на вторые входы схем И 33 и 35. Сигнал с второго инверсного выхода триггера 27 поступает на второй вход схемы И 31. Сигнал с инверсного выхода триггера 29 поступает на третьи входы схем И 31 - 35. Сигнал

5 с первого выхода триггера 30 поступает одновременно на четвертые входы схем 31 и 35. Сигнал с второго инверсного выхода триггера 30 регистратора 14 поступает на четвертый вход схемы И 33. При этом при обнаружении дефекта парой соосно установленных преобразователей 3 и 5 в случае его нахождения со стороны излучающего преобразователя 3 на выходе схемы И 31 формируется сигнал логической единицы, а на выходах схем И 33 и 35 формируется сигнал логического нуля. В случае нахождения дефекта со стороны приемного преобразователя 5 на выходе схемы И 33 формируется сигнал логической единицы, а на выходах схем И 31 и 35 формируется сигнал логического нуля.

В случае нахождения дефекта как со стороны излучающего преобразователя 3, так и со стороны приемного преобразователя 5 на выходе схемы И 35 формируется сигнал логической единицы, а на выходах схем И 31 и 33 формируется сигнал логического нуля. Сигналы с выходов схем И 31 - 35 через схемы ИЛИ 36 и 37 поступают на первые входы триггеров 38 и 39, на вторые входы которых поступает сигнал с выхода схемы 42 задержки, которая обеспечивает задержку сигнала, поступающего на ее вход на время срабатывания схем И 31 - 35 и схем ИЛИ 36 и 37. При изменении сигнала на втором входе триггеров 38 и 39 из логического нуля в логическую единицу триггеры 38 и 39 обеспечивают запись и хранение логических сигналов, поступающих на их первые входы. С выходов триггеров 38 и 39 сигналы через схемы И 32 и 34 поступают на входы индикаторов 40 и 41, которые обеспечивают индикацию наличия и стороны залегания дефекта между слоями контролируемой трехслойной конструкции 43.

Управление датчиком 12 толщины конструкции 43 генераторами 10 и 11 позволяет получить в ходе контроля не совпадающие во времени стробируемые диапазоны фиксирования прямого и перекрестного про- хождения УЗ-импульсов, т. е. фиксирование сигнала, прошедшего от преобразователя 3 к преобразователю 5. а также от преобразователя 4 к преобразователю 6 одним строб-импульсом и фиксирование сигнала, прошедшего от преобразователя 3 к преобразователю 6, а также от преобразователя 4 к преобразователю 5 другим строб-импульсом при любой изменяющейся толщине конструкции 43, что исключает ошибки при определении стороны залегания дефекта между слоями конструкции 43 переменной толщины.

Формула изобретения 1. Способ ультразвуковой дефектоскопии трехслойных конструкций, заключающийся в том. что устанавливают на контролируемой конструкции две пары акустически соосных излучающих и приемных

преобразователей так, что излучающие и приемные преобразователи располагаются на противоположных сторонах конструкции на фиксированном расстоянии один от другого, излучают и поринимают соответствующими преобразователями импульсы ультразвуковых колебаний, сканируют преобразователями конструкцию, измеряют амплитуду принятых импульсов колебаний в

двух интервалах времени и с ее помощью определяют наличие и местоположение дефекта, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения глубины залегания дефектов в конструкциях

переменной толщины, в ходе сканирования дополнительно измеряют толщину конструкции в зоне прозвучиванмя преобразователями, по измеренной толщине определяют два непересекающихся интервала времени, соответствующих прямому и перекрестному прохождению импульсов ультразвуковых колебаний в конструкции, а определение наличия и местоположения дефекта определяют по амплитуде принятых

импульсов колебаний, измеренных в двух определенных непересекающихся интервалах времени.

2. Устройство для ультразвуковой дефектоскопии трехслойных конструкций, содержащее соединенные последовательно синхронизатор и генератор ультразвуковых импульсов, пару излучающих преобразователей, вход которых соединен с выходом

генератора ультразвуковых импульсов, а их акустические оси параллельны, пару приемных преобразователей, установленных акустически соосно излучающим преобразователям, пару усилителей, входы которых соединены

с выходами приемных преобразователей, четырехканальный дешифратор с двумя генераторами строб-импульсов и регистратор, выходы которого соединены с выходами дешифратора, вход каждой пары

каналов дешифратора соединен с выходом одного из усилителей,, входы генераторов строб-импульсов дешифратора соединены с выходом синхронизатора, отличающееся тем, что, с целью повышения досто0 верности определения глубины залегания дефектов в конструкциях переменной толщины, оно снабжено датчиком толщины, установленным между парой преобразователей, и формирователем управляющих сигналов,

5 вход которого соединен с выходом датчика толщины, генераторы строб-импульсов дешифратора выполнены управляемыми, а их управляющие входы соединены с выходами формирования управляющих сигналов.

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение достоверности определения