Ультразвуковой способ контроля дефектов изделия Советский патент 1991 года по МПК G01N29/10 

ватель 5 сложномодулированных сигналов, коммутатор 6, блок 7 задержки, сумматор 8, оптимальный фильтр 9 и регистратор 10. Вход коммутатора 6 соединен также с выходом преобразователя 2, а управляющий вход коммутатора 6 - с вторым выходом формирователя 4. Второй выход коммутатора 6 соединен с вторым входом сумматора 8. Контролируемое изделие 11 (фиг. 1) имеет дефект 12, представляющий собой, например, плотно сжатый непроклей или слабо раскрытую трещину.

УЗ способ контроля дефектов изделия заключается в следующем.

В изделии одновременно возбуждают ударные импульсы мощных низкочастотных УЗ колебаний и сложномодулированные, например, фазоманипулированные импульсы высокочастотных УЗ колебаний. Начало каждого высокочастотного импульса с порядковым номером (2п+1), где п 0,1,2,3,..., совпадает с началом низкочастотного импульса с порядковым номером (2п+1). Начало каждого высокочастотного импульса с порядковым номером (2п+2) задерживается относительно начала низкочастотного импульса с порядковым номером (2п+2) на время То. Время TI между началами низкочастотных импульсов с порядковыми номерами (2п+1) и (2п+2) выбирают больше длительности переходного колебательного процесса в изделии, возникающего под воздействием ударного импульса. Время Т2 между началами высокочастотных импульсов с порядковыми номерами (2п+1) и (2п+2) определяют из выражения

T2 Ti + To Ti+(2n + 1)/2F, где F - частота основной гармоники низкочастотных колебаний.

Отраженные в изделии импульсы высокочастотных УЗ колебаний принимают принятые импульсы с порядковым номером (2п+1), задерживают на время Та и суммируют принятые импульсы с порядковым номером (2п+2) с задержанными импульсами с порядковым номером (2п+1). Суммарный сигнал подвергают оптимальной фильтрации и измеряют его параметры, по которым определяют наличие или отсутствие дефекта в изделии.

УЗ способ контроля дефектов изделия реализуют следующим образом.

В изделии 11с помощью механического ударника 1 возбуждают мощную сферическую УЗ волну частотой F, которая при взаимодействии с дефектом 12 изменяет его некоторые акустические характеристики, в частности акустическую прозрачность, за счет периодического соединения и разъединения противолежащих поверхностей .дефекта 12. При ударном возбуждении до 95% энергии удара сосредотачивается в основном лепестке спектра, положение которого на оси частот, изменяя геометрию ударника

1, его материал, скорость движения варьируют в пределах от сотен герц до десятков килогерц. Возбужденные в изделии затухающие низкочастотные колебания (фиг. 2а), распространяясь в нем, достигают электро0 акустического преобразователя 2 и трансформируются им в электрические колебания, которые поступают на вход фильтра 3. Фильтр 3 выделяют основную гармонику импульсных затухающих колеба5 ний. Формирователь 4 импульсов запуска управления для первого из двух последовательно принятых затухающих низкочастотных колебаний формирует видеоимпульс, совпадающий с первым положительным

0 полупериодом этих колебаний, а для второго - видеоимпульс, совпадающий с первым отрицательным полупериодом этих колебаний (фиг, 26). Каждая такая пара видеоимпульсов формирует цикл контроля. По

5 переднему фронту видеоимпульсов дважды за цикл контроля происходит запуск формирователя 5 сложномодулированного импульса, возбуждающего преобразователь 2 (фиг. 2в).

0 Сложномодулированные, в данном случае фазоманипулированные, импульсы колебаний частотой f, удовлетворяющей условию f , распространяются в изделии 11, отражаются дефектом 12 и возвращают5 ся к преобразователю 2. Поскольку дефект 12 оказывается раскрытым, т.е. обладает высокой отражающей способностью лишь в продолжении полупериодов низкочастотных колебаний, условно отмеченных знаком

0 + (фиг. 2), то эхо-сигнал фазоманипулиро- ванных импульсов (при условии превышения длительности зондирующих импульсов величины 3/2F) представлен не менее, чем двумя фрагментами (фиг. 2г). При этом во

5 втором такте цикла контроля фазоманипу- лированный сигнал формируется во времени таким образом, что эхо-сигнал представлен фрагментами, отсутствующими в эхо-сигнале первого такта цикла конт0 роля, Преобразователь 2 трансформирует принятые УЗ эхо-сигналы в электрические, которые поступают в коммутатор 6. Первый эхо-сигнал цикла через коммутатор 6 поступает в блок задержки, где задерживается на

5 время Та, и поступает на первый вход сумматора 8. Второй эхо-сигнал цикла через коммутатор 6 поступает непосредственно на второй вход сумматора 8. В результате на входах сумматора 8 присутствуют совокупности фрагментов эхо-сигнала, дополняющие один другого, и на выходе сумматора 8 образуется сигнал, по характеру аналогичный полному зондирующему фазоманипу- лированному сигналу (фиг 2 д ). Реконструированный за два такта эхо-сигнал после оптимальной фильтрации в фильтре 9 (фиг. 2е) поступает на регистратор 10, где фиксируется наличие или отсутствие дефекта 12,

Предлагаемый УЗ способ контроля позволяет выявлять дефекты типа сжатого не- проклея или трещины с малым раскрытием в изделиях, выполненных из материала с высоким затуханием УЗ колебаний, Чувствительность контроля повышается за счет использования при контроле более высоко- знергетичных сложномодулированных высокочастотных УЗ сигналов, длительность которых превышает половину периода мощных низкочастотных УЗ колебаний. Использование сложномодулированных зондирующих УЗ сигналов и оптимальная фильтрация принятых эхо-сигналов позволяют снизить влияние помех, обусловленных наличием высших гармоник в ударных низкочастотных мощных УЗ импульсах.

Формула изобретения Ультразвуковой способ контроля дефектов изделия, основанный на излучении в изделии высокочастотных ультразвуковых колебаний и мощных низкочастотных ультразвуковых колебаний, приеме отраженных

в изделии высокочастотных колебаний и определении наличия дефекта по параметрам принятых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля, излучают в изделия первые ударный импульс низкочастотных колебаний и импульс высокочастотных сложномодулированных колебаний таким образом,

чтобы их передние фронты совпали по времени прихода в контролируемый обьем изделия, дополнительно излучают в изделие второй ударный импульс низкочастотных колебаний через время Ti после излучения

первого ударного импульса и второй импульс высокочастотных сложномодулированных колебаний через время Т2 после излучения первого высокочастотного импульса, определяют сумму второго принятого импульса и задержанного на время Та .первого принятого импульса, время Ti выбирают большим длительности переходного колебательного процесса в изделии под воздействием ударного импульса, время Т2

определяют из выражения

T2 Ti+(2n+1)/2F,

где F - частота основной гармоники низкочастотных колебаний; п 0,1,2...,

а наличие дефекта определяют по параметрам оптимально отфильтрованной суммы сигналов.

Изобретение касается акустических методов неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение чувствительности контроля вследствие конструктивного накопления отраженных дефектом сигналов и оптимальной фильтрации накопленных сигналов. В изделии возбуждают мощные ударные низкочастотные ультразвуковые (УЗ) импульсы. Каждые два соседних мощных импульса считают двумя тактами одного цикла контроля. Одновременно в изделии возбуждают два сложномодулирован- ных высокочастотных УЗ-сигнала, причем Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии с использованием отражений колебаний. Цель изобретения - повышение чувствительности контроля путем конструктивного накопления отраженных дефектом сигналов и оптимальной фильтрации накопленных сигналов. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для УЗ-контроля дефектов изделия; на фиг. 2 - эпюры смешений и напряжений во времени, (а) - эпюра смещеначало первого совпадает с началом первого ударного импульса, а начало второго отстоит от начала второго ударного импульса на время, кратное нечетному количеству полупериодов основной гармоники низкочастотных колебаний. Отраженные дефектом эхо-сигналы принимают в течение цикла контроля, причем принятый в первом такте эхо-сигнал задерживают на время, равное сумме длительности межтактового периода и задержке второго высокочастотного УЗ- импульса. Поскольку дефект подвергается воздействию мощных УЗ-колебаний, если он представляет собой дефект типа слипания, то в продолжение полупериода растяжения его отражающая способность максимальна и эхо-сигналы представляют собой фрагменты исходного зондирующего сигнала. Принятые в течение цикла эхо-сигналы суммируют, восстанавливая из фрагментов подобие исходного сигнала. Суммарный сигнал подвергают оптимальной фильтрации и измеряют его параметры, по которым определяют наличие дефекта. 2 ил ний материала изделия в районе дефекта, вызванного ударными импульсами; б - эпюра напряжения запуска на входе формирователя сложномодулированного сигнала; в - эпюра посылок высокочастотных УЗ колебаний; г - эпюра принятых сигналов; д - эпюра сигнала на выходе сумматора; е - эпюра сигнала на выходе оптимального фильтра. Устройство для реализации УЗ способа контроля дефектов изделия содержит механический ударник 1 и последовательно соединенные электроакустический преобразователь 2, фильтр 3 низких частот, формирователь 4 импульсов запуска и управления, формиросл С о о о OJ

Фиг. 1

а

И Ц/1