Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1991 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля материалов и изделий в машиностроении, энергетике и других отраслях промышленности, например, при контроле плит, труб, элементов конструкций различных сооружений энергетического оборудования и т.д.

Целью изобретения является повышение достоверности.контроля за счет учета фактической амплитудной характеристики приемного тракта дефектоскопа

На фиг. 1 представлена функциональная схема ультразвукового дефектоскопа на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Ультразвуковой дефектоскоп содержит (фиг. 1) синхронизатор 1, распределитель 2 импульсов, генераторно-приемный блок 3,

аналс о-цифрово1 ; преобразователь (АЦП) 4 первое и второе сгераи г-гъ с озпомина- ющие устроис еа 5 и 6 Cv MA.dmp 7 первый блок 8 сравнен iq эпемеи, 9 совпадения, регистр 10, кварцевый генератор 1 ..счетчик 12 импульсов, второй блек 3 сравнения, третье оперативное запоминающее устройство 14 и цифровой преобразователь 15

Выход кварцевого генератора 11 соединен с первыми входами АЦП 4 счетчика 12 импульсов элемента 9 совпадения и с входом синхронизатора 1 выход которого подключен к второму входу счетчика 12 импульсов, к первому входу регистра 10 и к входу распределителя 2 импульсов подсоединенного выходами к первым п входам оперативных запоминающих устройств 5, 6 и 14 и цифрового преобразователя 15 и. к входам гекераторно-приемчого блока 3, выход которого соединен с вторым входом АЦП 4.

XJ

Ы 00

Счетчик 12 импульсов подключен выходом к (п-М)-му входу первого оперативного запоминающего устройства 5 и к второму входу регистра 10. Выход АЦП 4 соединен с (п+1)-м входом цифрового преобразователя 15, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков 8 и 13 сравнения и к третьему входу регистра 10. Второй блок 13 сравнения подсоединен вторым входом к выходу оперативного запоминающего устройства 5 и выходом - к (п+1)-му входу оперативного запоминающего устройства 14, к второму входу элемента 9 совпадения и к четвертому входу регистра 10, подключенного пятым входом к выходу элемента 9 совпадения, первым выходом - к (п+2)-му входу третьего оперативного запоминающего устройства 14 и к (п+1)-му входу оперативного запоминающего устройства 6 и вторым выходом - к первому входу сумматора Тик второму входу блока 8 сравнения, выход которого соединен с третьим входом элемента 9 совпадения. Сумматор 7 подсоединен вторым входом к выходу второго оперативного запоминающего устройства 6 и выходом - к (п+3)-му входу третьего оперативного запоминаю- щего.устройства 14, выходная шина которого является выходом дефектоскопа и соединена с регистратором (на фиг. 1 не обозначен), информационная шина которого предназначена для подключения к датчикам пространственных координат.

Генсраторно-приемный блок 3 состоит из п генераторов 16-18 зондирующих импульсов, г ультразвуковых преобразователей 19-21, коммутатора 22 и усилителя 23, выход которого является выходом блока. Генераторы 16-18 зондирующих импульсов, входы которых являются входами блока, подсоединены входами к первым п входам коммутатора 22 и выходами - к входам соответствующих п ультразвуковых преобра- зователей 19-21, выходы которых соединены с остальными 2п входами коммутатора 22, подключенного выходом к входу усилителя 23.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Кварцевый генератор 11 вырабатывает высокостабильные высокочастотные импульсы (фиг. 2а), из которых в синхронизаторе 1 формируются синхроимпульсы. Поступая на первый вход счетчика 12 импульсов, они служат импульсами отсчета координаты (времени распространения), поступая на первый вход АЦП 4, служат импульсами анолого-цифрового преобразования, а проходя через элемент 9 совпадения на пятый вход регистра 10, они являются

импульсами записи в регистр 10 текущих параметров сигнала. Синхроимпульсы с выхода синхронизатора 1 (фиг, 2 б) распределяются распределителем 2 (фиг. 2в) по

каналам генераторно-приемного блока 3, например, циклически последовательно и определяют начало циклов прозвучивания, запуская соответствующий генератор 16-18 зондирующих импульсов, который, в свою

0 очередь, возбуждает соответствующий ультразвуковой преобразователь 19-21. Этими же импульсами сбрасывается в ноль счетчик 12 импульсов по второму входу и регистр 10 по первому входу.

5

Распространяющиеся .в контролируемый объект ультразвуковые колебания отражаются от его неоднородностей и принимаются соответствующим ультразвуковым

0 преобразователем. Эхо-сигналы поступают через открытый канал коммутатора 22 на вход логарифмического усилителя 23, в котором они усиливаются и производится двухполупериодное детектирование сигна5 ла. Видеосигнал с выхода генераторно-приемного блока 3 поступает на второй вход АЦП 4, где оцифровывается с частотой импульсов кварцевого генератора 11. Цифровой код текущего значения амплитуды

0 принимаемого оцифровываемого сигнала с выхода АЦП 4 одновременно преобразуется в цифровом преобразователе 15 (фиг. 2г. сигнал I) по заранее записанной в него функции преобразования. Данная функция за5 пиеывается в цифровой преобразователь 15 перед началом контроля с помощью известного программатора (не показан) и рассчи- тыватся из условия получения требуемой (расчетной амплитудной характеристики

0 приемного тракта из его реальной (фактической) амплитудной характеристики.

Преобразованный код текущего значения амплитуды сигнала поступает на вход регистра 10 по третьему входу, а также на

5 вход второго блока 13 сравнения, в котором в текущем времени сравнивается в цифровом виде с кривой уровня регистрации. Кривая уровня регистрации поступает с выхода первого оперативного запоминающего бло0 ка 5 (фиг. 2 г, сигнал II), куда записывается перед началом контроля с помощью известного программатора. При превышении в такте преобразования принятым сигналом уровня регистрации на выходе второго бло5 ка 13 сравнения (фиг, 2 д) появляется высокий логический уровень. В первом блоке 8 сравнения сравниваются текущее значение амплитуды сигнала с выхода цифрового преобразователя 15 и содержимое регистра 10, куда записывается наибольшее текущее

значение амплитуды обрабатываемого сигнала.

Низкий логический уровень на выходе первого блока 8 сравнения появляется во время превышения текущим значением амплитуды обрабатываемого сигнала значения амплитуды, содержащегося в данном такте преобразования в регистре 10. Этим логическим уровнем стробируется работа элемента 9 совпадения, который при наличии низкого логического уровня на его третьем (стробирующем) входе работает как логический элемент И по его первому и второму входам. Поэтому при превышении обрабатываемым сигналом уровня регистрации и до достижения сигналом своего максимума импульсы с выхода кварцевого генератора 11 будут проходить через элемент 9 совпадения и поступать на вход регистра 10 в качестве импульсов записи.

При снижении амплитуды обрабатываемого сигнала от зарегистрированного в регистре 10 максимума до уровня регистрации текущее значение амплитуды сигнала меньше амплитуды, записанной в регистре 10, и высокий логический уровень с выхода первого блока 8 сравнения (фиг. 2, е) блокирует элемент 9 совпадения. В регистре 10 параметры максимума обрабатываемого сигнала сохраняются до момента записи их в третье оперативное запоминающее устройство 14. С первого выхода регистра 10 (фиг. 2 ж) код координаты максимума извлекает из второго оперативного запоминающего устройства 5 соответствующее значение коррекции амплитуды сигнала, учитывающее фактическую чувствительность преобразователя. Кривая учета фактической чувствительности преобразователя записывается во второе оперативное запоминающее устройство 6 перед началом контроля с помощью программатора.

Скорректированное на сумматоре 7 значение зарегистрированного максимума амплитуды сигнала поступает с его выхода на вход оперативного запоминающего устройства 14, куда также поступают значения его координаты (времени распространения) с первого выхода регистра 10 и информация в виде цифрового кода от датчиков пространственных координат положения преобразователей 19-21. При сьижении амплитуды обрабатываемого сигнала за уровень регистрации Фронтом изменения уровня на выходе блока 13 сравнения (фиг. 2 д, сигнал 1) производится запись параметров дефекта в третье оперативное запоминающее устройство 14, затем производится сброс в ноль регистра 10 (фиг 2 д, сигнал II), чем подготавливается схема дефектоскопа к регистрации следующего эхо-сигнала. Третье оперативное запоминающее устройство 14 выполнено с последовательной записью (выборкой), т.е. после очередной записи параметров открывается следующая ячейка для новой записи. Объем третьего оперативного запоминающего уст ройства 14 определяется необходимым количеством регистрируемых дефектов, а также возможностями оперативного считывания из него информации на регистратор. В качестве регистратора может выступать, например, ЭВМ со своими периферийными устройствами, которая одновременно может также

являться и программатором при записи кривых в цифровой преобразователь 15 и оперативные запоминающие устройства 5 и 6. В случае одноканального варианта дефектоскопа (при ) его схема упрощается, а также отпадает надобность в распределителе 2 импульсов и коммутаторе 22

Использование изобретения позволяет повысить достоверность и производительность контроля за счет цифрового преобразования сигнала с одновременным приведением реальной амплитудной характеристики приемного тракта дефектоскопа к расчетной в реальном масштабе времени.

30

Формула изобретения

Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор и распределитель импульсов,

аналого-цифровой преобразователь, первое и второе оперативные запоминающие устройства, сумматор, первый блок сравнения, элемент совпадения, регистр и генера- торно-приемный блок, п входов которого

подключены к соответствующим выходам распределителя импульсов, отличающий- с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет учета фактической амплитудной характеристики приемного

тракта дефектоскопа, он снабжен счетчиком импульсов, вторым блоком сравнения третьим оперативным запоминающим устройством, цифровым преобразователем и кварцевым генератором, выход которого соединен с входом синхронизатора и с первыми входами элемента совпадения, аналого- цифрового преобразователя и счетчика импульсов, подключенного вторым входом к выходу синхронизатора и к первому входу

регистра, выходом - к второму входу регистра и к (п+1)-му входу первого оперативного запоминающего устройства, первые п входов которого соединены с соответствующими выходами распределителя импульсов. с п входами цифрового преобразователя и с

первыми п входами второго и третьего оперативных запоминающих устройств, выход генераторно-приемного блока соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к (п+1)-му входу цифрового преобразователя, подсоединенного выходом к первому входу первого блока сравнения, к третьему входу регистра и к первому входу второго блока сравнения, подключенного вторым входом к выходу первого оперативного запоминающего устройства, выходом - к (п+1)-му входу третьего оперативного запоминающего устройства, к второму входу элемента совпадения и четвертому входу регистра, соединенного пятым входом с выходом

0

5

элемента совпадения, первым выходом - с (п+2)- м входом третьего оперативного запоминающего устройства и с (п+1)-м входом второго оперативного запоминающего устройства, вторым выходом - с первым входом сумматора и вторым входом первого блока сравнения, выход которого соединен с третьим входом элемента совпадения, сумматор подсоединен вторым входом к выходу второго оперативного запоминающего устройства, выходом - к (п+3)-му входу третьего оперативного запоминающего устройства, информационная шина которого предназначена для подключения к датчикам пространственных координат, а выходная шина является выходом дефектоскопа.

Изобретение сльос с° к обгасти неразрушающих испытаний ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля Maiepi -алов г изд:тии Цель изобретения - повышение цо оворности онт- роля за счет учета а зктическай амплитудной характеристик , приемного тракта дефектоскопа Цифровое преобразование сигналов во всем требуемом динамическом диапазоне амплиг д г одновре ie жым пр.ччедени- ем реальное ампл тднои харчктер/сгики приемного тракта де р, ,госког N ной амплитудной харак в реальном масштабе времени позволяет повысить достоверность и псоизводмтегьнрсть контроля 2 ил

Фиг.1

Фиг. 2.