Электромагнитно-акустический дефектоскоп Советский патент 1991 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для бесконтактной теневой ультразвуковой дефектоскопии металлических материалов и изделий.

Цель изобретения - повышение точности за счет исключения влияния зазора между преобразователем и контролируемым изделием.

На фиг. 1 изображена блочная электрическая схема предлагаемого дефектоскопа; на фиг. 2 - временные характеристики рабо- ты дефектоскопа в районе зондирующего импульса; на фиг. 3 - зависимость частоты резонанса электромагнитно-акустического преобразователя от величины рабочего зазора; на фиг. 4 - один из возможных вариантов схемного решения блока запуска измерений.

Дефектоскоп содержит генератор 1, усилитель 2, электромагнитно-акустический преобразователь 3, состоящий из изолированных проводников 4-6, представляющих

собой катушку индуктивности, нормально закрытых ключей 7-12 и конденсаторов 13- 15, К-разрядный измеритель 16 длительности периода синусоидального сигнала, блок 17 запуска измерений, оперативное запоминающее устройство 18 (ОЗУ), пиковый детектор 19, компаратор 20, задатчик 21 уровня компарирования, реверсивный счетчик 22, тактовый генератор 23, блок 24 управления записи и выключатель 25. концы которого соединены с блоком 24 управления записи. Т-разрядный выход ОЗУ 18 которого соединен с управляющим входом усилителя 2, выход усилителя 2 через пиковый детектор 19 соединен с первым входом компаратора 20, второй вход которого соединен с выходом задатчика 21 уровня ком- парирования, а выход компаратора 20 - со входом выбора направления счета реверсивного счетчика 22, счетный вход которого, соединен с выходом тактового генератора 23, Т-разрядный выход реверсивного счетчика 22 соединен с Т-разрядным информацией(Л

С

о

GJ СЛ

ю

Јь

HUM .1 им. |i I

устройства 10 i | id

КОТОРОГО ( H

ичмерик ля If) /ifihi соидальпот r i ч, (осдмнен - i стпче( кого 11 tЦИОН11ИГ1 .

С ВЫХОДЫ i О/К i

Вход Блока 1 J j -.

С ВЫХОДОМ Г M f i

Mai HUTHO к си 4 i

Деф1 к i i разом

Hat) и, вонзите) i

СТПЧГГ иМ Г

рабочего

ЗОНДИруЮЩ 1i, i 5 ДИТ CXLMV Jn

преобр i ) i i и ( i блок 1 1 -icmyi i после OKOii чп i ключи 7 I p

но а кус TH«ILCI пч ч остаточном ч(

СЛСДН6М ПП | /i f П у Л Ь L г) I i H

затухаюи in OK i

ЧЯНСО i I i РОМЯГ i

образп- и лч

фИГ ° ) НОШеН 41

2,г

) Р

Одновременно олок i i ния разрешает (фи с) p f го измерителя .рлт-ч синусоидального сигнала ет длительности периода результат замера в Ь коде на адресную ,иин« о минающего устройства

Длительное ,ь перми тухающих колебании не i i. ности периода 11 зоплм) n зависит как правило , рабочего зазора (як I i ставляемпе К рачрп

ДЛИТеЛКНО -ГИ П( h I

сигнала rid шп , i

ПОМИНЭ 1 ° I

ответе ругт i i При э и ч i i

24 управляй ° разрешою1 ми

минающр 3 V i,r ставленное м . г

i нпньи счетчиком 22 С

r i i и чшш. г работать контур

i i пюрчч представляет со

i if i юго регулирования

i / 7 Максималь( i if i s 2 З1пом /1иает:я пико 0 i lft пп( л чогэ компаратор

i и i v ч Hi i ч ir цатчика 21 и

i rfi ij iot цу /праоляющую на«и ri с с гз ирверсисного счетчика

к i п f/i ммпу 1ьгор поступающих

р - пг ргмвны 1 счетчик 22

iммм информацию на сво

1 i пн janoivi it ающее ус

h 10 i на запись

; ,зет м ирормацию с

г) | i ф1/ сируя ее

- I yKdjan на адресI Mijj ,г, о тояниереверi a 17 определяет

4 i ч. . пелп 2 Это со ш ци тех пор пока

- ,f /ггановится сиг( ипсфи рочэния, после

(л ивио г .читчика 22, а

i iV .щими передачи уси11 ф/Т ТОЧНОСТЬЮ innny- рогерСИВНОГО

i inn и лохенно-о при 1 и HOI i прррводе зазо i i i v н О И У П И Ч И Н Ы В

ь ячейках опера

Ii i jus rn устройства ося

)Ц 1 Ог ПТИМс(ЛЬНЫХ

Ф| п i н -ч псррдглчи усили| i of о BI 1ключатель 25 размыг ч псе) ращя°1 снмообучение и

i MI r -о ж у( ИЧРСКИИ дефекто I ч ну Б овгоматичесюм режи it op m v гпопьзуетгя два изве- r i i р°|ул1(рования регулирова- ,ii,o и рг гулирование по i jBui/принцип принцип ре- . 1то ;т лог Рнию используется в .--Ч ом/ , самообучения дефек- т гом ЖР участке изделия г нг|,цгтг ио на контур само

фол; эурм-,1х возм/щений г иРС/ои неоднородноПг том сознательно вно i i °а п )чэющееся в к зазора ЗаII i улРП этьамплитуду i n i Л РЫУОДР усилителя 2 на

°i г in НРЯЯВИСИМО от величины

i in пии коэффициента переда,,ii к pi i ЧЧЯННОР корректирующее значение в ячейку ОЗУ, номер которой соответствует текущей величине зазора.

После размыкания выключателя 25 вышеупомянутый контур размыкается, в результате чего запись в ОЗУ 18 прекраща- ется. С этого момента схема переходит в режим регулирования по возмущению. Теперь измеряется величина зазора, выбирается ячейка ОЗУ, в которой записано оптимальное корректирующее воэдейст- вне и сообразно изменяется коэффициент передачи усилителя. Таким образом, в ходе контроля изделия метрологические характеристики дефектоскопа перестают зависеть от рабочего зазора.

Величина рабочего зазора измеряется при помощи К-разрядного измерителя 16 длительности периода синусоидального сигнала. Блок 17 запуска измерений формирует на своем выходе сигнал, разрешающий работу К-разрядного измерителя 16 длительности периода синусоидального сигнала, который в свою очередь выделяет из свободных гармонических колебаний (фиг. 2в) один из периодов (Гц) и согласно указан- ному выражению (3) просчитывает число им- пульсов кварцевого внутреннего генератора за время Тп. Подсчитанное значение является кодом величины рабочего зазора. Это код выставляется нэ адресную шину ОЗУ.

Применение ЦАП для формирования управляющего напряжения на усилитель 2 не только нецелесообразно, но и в ряде случаев невозможно, в силу того, что регулирова- ние следует выполнять с точностью до долей децибела, а диапазон регулирования, как правило, достигает несколько десятков децибел, т.е указанное напряжение должно изменяться в 100-1000 раз. Кроме того, как от ЦАП, так и от регулирующего органа требуется высокая параметрическая стабильность. Прямое цифровое управление коэффициента передачи усилителя на несколько порядков упрощает задачу. Дости- гается это путем введения в схему усилителя 2 управляемого аттенюатора, который может быть выполнен по любой известной схеме кнопочного аттенюатора в коде 1я, 2. 4. 8 и т.д. Вместо кнопок применяют электронные ключи или электромагнитные реле. Указанный аттенюатор может быть расположен в различных точках приемного усилителя, а наиболее оптимальным вариантом, как показывает практика, является включение после предварительных каскадов усиления.

Считывание информации из ОЗУ производится непрерывно и выполняется в каждом конкретном случае в соответствии с

описанием конкретного типа микросхем. При изменении состояния на шине адреса ОЗУ 18 (при изменении зазора) мгновенно меняется информация на выходной шине.

Запись информации в ОЗУ 18 производится с помощью блока 24 управления записи, который включается при замыкании выключателя 25. При размыкании выключателя 25 настройка прекращается и дефектоскоп (как уже отмечалось выше) работает используя принцип регулирования по возмущению.

Процесс подготовки к контролю осуществляют следующим образом. Оператор замыкает выключатель 25 и плавно с помощью регулировочных элементов механического отслеживающего устройства изменяет величину рабочего зазора между преобразователем 3 и изделием от минимального до максимального возможных значений. Поскольку быстродействие контура самообу- чения достаточно велико (на практике около 0,1с), то указанный контур успевает скомпенсировать изменение зазора во всем диапазоне его изменения и попутно записать корректирующие значения в соответствующие ячейки ОЗУ. Затем оператор размыкает выключатель 25, обычным образом устанавливает порог срабатывания на дефект и приступает к контролю. В процессе контроля (в случае неконтролируемого изменения зазора) дефектоскоп самостоятельно выбирает из соответствующих ячеек ОЗУ информацию об оптимальной коррекции коэффициента передачи усилителя и вводит эту коррекцию. При этом амплитуда сигнала на выходе усилителя будет зависеть только от качества контролируемого изделия и никоим образом от величины рабочего зазора. В ходе контроля запись в ОЗУ 18 не осуществляется, поскольку выключатель 25 разомкнут.

Принцип работы контура самообучения таков. После приема и усиления полезного сигнала его амплитуда запоминается пиковым дефектором 19 до следующего такта зондирования и сравнивается с уровнем компарирования в компараторе 20. Если амплитуда сигнала выше заданного уровня, то компаратор 20 включает реверсивный счетчик 22 на прямой счет, в результате чего число в счетчике под действием импульсов генератора 25 тактовых импульсов прсте- пенно увеличивается и через ячейку ОЗУ, соответствующую текущему зазору, поступает на управляющий вход усилителя 2, что в свою очередь вызывает увеличение ослабления, вносимого в канал усиления и соответственно постепенное уменьшение амплитуды на выходе усилителя. Этот процесс продолжается до тех пор, пока амплитуда полезного сигнала не станет ниже заданного уровня. В этот момент компаратор 20 включает реверсивный счетчик 22 на обратный счет, в результате чего число в счет- чике постепенно уменьшается и через ячейку ОЗУ, соответствующую текущему зазору, поступает на управляющий вход усилителя 2, что вызывает уменьшение ослабления вносимого в канал усиления и соответствгнно постепенное увеличение амплитуды на выходе усилителя. Этот процесс продолжается до тех пор, пока амплитуда полезного сигнала снова не станет выше заданного уровня. Состояние ревер- сивного счетчика 22, коэффициент передачи усилителя 2, а следовательно, и амплитуда полезного сигнала на выходе усилителя 2 застабилизируется с точностью, равной младшему разряду реверсивного счетчика 22. Указанный процесс протекает только в том случае, если выключатель 25 замкнут. Если изменять зазор, то в соответствующих ячейках ОЗУ (как уже отмечалось выше) будут защелкиваться оптимальные коррек- тирующие воздействия для управления коэффициентом передачи усилителя 2,

Информативным параметром сигнала в предлагаемом дефектоскопе является амплитуда (например, амплитуда донного сиг-

нала). Как в любом другом дефектоскопе полезный сигнал выделяется из временного ряда при помощи стробирующего импульса.

Формула изобретения

Электромагнитно-акустический дефектоскоп по авт. св. Nfe 794491, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен последовательно соединенными блоком запуска, вход которого подключен к выходу генератора, измерителем длительности периода синусоидального сигнала, второй вход которого подключен к выходу преобразователя, и оперативным запоминающим устройством, выход которого связан с управляющим входом усилителя, задатчиком уровня, последовательно соединенными пиковым детектором, вход которого связан с выходом усилителя, компаратором, второй вход которого подключен к выходу задатчика уровня, и реверсивным счетчиком, выход которого связан с информационным входом оперативного запоминающего устройства, тактовым генератором, подключенным к счетному входу реверсивного счетчика, и блоком управления записи с выключателем, связанным с управляющим входом оперативного запоминающего устройства.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для бесконтактной теневой ультразвуковой дефектоскопии металлических изделий. Цель изобретения - повышение точности за счет исключения влияния зазора между преобразователем и контролируемым изделием. Перед контролем изделия настраивают дефектоскоп в зависимости от величины зазора. Для этого, меняя зазор, производят запись в оперативное запоминающее устройство кода, меняющего коэффициент передачи усилителя. В процессе контроля при разомкнутом выключателе амплитуда полезного сигнала с усилителя не будет зависеть от величины зазора. 4 ил.

Фиг.1

Фиг. 2

h,HN

Фиаз

Фиг.