Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1991 года по МПК G01N29/08 

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий ультразвуковым методом и может быть использовано в машиностроении, энергетике, строительстве и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет периодической оперативной калибровки каждого канала дефектоскопа на эталонном образце.

На фиг.1 представлена структурная схема ультразвукового (УЗ) дефектоскопа; на фиг.2 - временные диаграммы его работы

Дефектоскоп содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов и распределитель 3 импульсов, п одинаковых каналов, состоящих из последовательно электроакустически соединенных излучающего преобразователя 4, приемного преобразователя 5 и предварительного усилителя 6, последовательно соединеннвге

коммутатор 7, регулируемый усилитель 8 и детектор 9, пороговое устройство 10, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 11, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 12, формирователь 13 стробов, схему 14 сравнения и программный реверсивный счетчик 15, входы данных которого подключены к выходу оперативного запоминающего устройства 11, счетный вход - к первому входу схемы 14 сравнения и к первому выходу формирователя 13 стробов, вход записи - к второму выходу формирователя 13 стробов, управляющие входы - к выходам схемы 14 сравнения, выходы - к информационным входам цифроаналогового преобразователя 12 и оперативного запоминающего устройства 11, к п выходам распределителя 3 импульсов подключены излучающие преобразователи 4, к п информационным входам коммутатора 7 подклю- чвны выходы предварительных усилителей 6, выход синхронизатора 1 подключен к входу формирователя 13 стробов и управляющему входу коммутатора 7, второй выход коммутатора подключен к адресному входу оперативного запоминающего устройства 11, третий выход - к управляющему входу распределителя 3 импульсов, выход цифро- аналогового преобразователя 12 подключен к управляющему входу регулируемого усилителя 8, третий и четвертый выходы формирователя 13 стробов подключены к управляющим входам оперативного запоминающего устройства 11, первый выход детектора 9 подключен к второму входу схемы 14 сравнения, а второй выход - к входу порогового устройства 10.

Позицией 16 обозначено контролируемое изделие.

Позициями 17-24 обозначены выходы сигналов с блоков УЗ дефектоскопа.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Синхронизатор 1 запускает генератор 2 зондирующих импульсов, который формирует мощный радиосигнал заданной частоты и длительности. Этот сигнал поступает на вход распределителя 3 импульсов,

Коммутатор 7, управляемый сигналом с синхронизатора 1, подает на один из п управляющих входов распределителя 3 импульсов разрушающий сигнал, определяя номер излучающего преобразователя 4, подключенного через распределитель 3 импульсов к генератору 2 зондирующих импульсов в данный момент времени.

Пройдя через материал, ультразвуковые импульсы фиксируются приемным преобразователем 5 с тем же порядковым номером, что и у излучающего. Через предварительный усилитель 6, коммутатор 7, регулируемый усилитель 8 и детектор 9 сигнал поступает в пороговое устройство 10, формирующее сигнал о качестве изделия под

данным преобразователем.

Видеоимпульсы 17, формируемые на первом выходе детектора 9, поступают на второй вход схемы 14 сравнения. Эта схема содержит два компаратора, выходы которых

0 подключены к синхронным входам строби- руемых триггеров, и набор логических элементов (не показано). Стробирующие входы триггеров схемы 14 сравнения подключены к первому выходу формирователя 13 стро5 бов, который вырабатывает строб-импульс 18 зоны контроля донного сигнала. Во время действия этого строб-импульса 18 триггеры схемы сравнения фиксируют положительный перепад на выходе компа0 раторов, которые непрерывно сравнивают принимаемый сигнал с опорными напряжениями Ui и U2 В схеме 14 сравнения с помощью логических элементов формируются необходимые состояния на двух управ5 ляющих выходах, причем комбинация состояний этих выходов определяет один из трех режимов работы реверсивного счетчика 15: 1 - Сигнал превышает LH U2 - счетчик включается на вычитание; II - сигнал ниже

0 Ui, U2 счетчик включается на сложение; III - сигнал выше Ui, ниже U2 содержимое счетчика не изменяется.

В режиме калибровки излучающие и приемные преобразователи устанавливаются на

5 заведомо годное изделие

В каждом такте переключения каналов в реверсивный счетчик 15 переписывается из ОЗУ 11 код управления коэффициентом усиления регулируемого усилителя 8. Это

0 осуществляется следующим образом.По фронту импульса 19 (строб излучения), вырабатываемого в синхронизаторе 1, формирователь 13 вырабатывает импульс 20 (чтение/запись), который с его третьего вы5 хода подается на первый управляющий вход ОЗУ 11. Полярность импульса 20 соответствует переключению ОЗУ 11 в режим считывания. Одновременно с четвертого выхода формирователя 13 на второй управляющий

0 вход ОЗУ 11 подается первый импульс из серии импульсов 21 (доступ к памяти).

С задержкой времени (на время доступа к памяти ОЗУ) формирователь 13 вырабатывает строб-импульс 22, который поступает

5 на вход записи реверсивного счетчика 15 и осуществляет перезапись информации из ОЗУ 11 в реверсивный счетчик 15 С выхода последнего код управления коэффициентом усиления поступает на ЦАП 12 выходной сигнал с которого устанавливает начальный

коэффициент усиления в регулируемом усилителе 8. Адрес считываемого байта из ОЗУ 11 формируется в каждом такте в коммутаторе 7.

На счетный вход реверсивного счетчика 15 поступает с первого выхода формирователя строб-импульс 18, задним фронтом которого инициируется операция, определенная режимом работы счетчика, установленным во время действия строб-импульса 18 схемой 14 сравнения.

После изменения состояния счетчика 15 в соответствии с перечисленными выше тремя вариантами производится запись его содержимого в ОЗУ 11. При этом на первом управляющей входе ОЗУ 11 устанавливается уровень сигнала 20, соответствующий режиму записи, а на второй управляющий вход подается второй импульс из серии импульсов 21.

Информация из счетчика 15 постоянно поступает на ЦАП 12, а тот формирует коэффи- циент усиления данного канала. Через п тактов из данного байта в счетчик переписывается информация, получение которой описано выше. ЦАП 12 формирует новый коэффициент усиления для регулируемого усилителя 8, и снова производится оценка сигнала, Этот процесс продолжается до тех пор, пока выпрямляемый сигнал на всех ка- налах не будет удовлетворять условию Hi.

В режиме калибровки, в первый момент времени после включения в этот режим, в ОЗУ 11 находится произвольная информация, В результате коррекции содержимого каждой ячейки на ±1 в каждом такте в ОЗУ 11 устанавливаются такие кодовые комбинации в каждом байте, которые соответствуют коэффициенту передачи тракта, при котором уровень донного сигнала в каждом канале на эталонном образце находится между пороговыми значениями Ui и Ua.

В режиме контроля ОЗУ 11 включено только в режиме чтения, т.е. его содержимое, а следовательно, и коэффициенты усиления по каждому каналу сохраняются неизменными до следующей калибровки.

Данный дефектоскоп может быть использован как в режиме обработки эхосигналов, так и при зеркально-теневом, эхосквозном и теневом методах контроля.

Таким образом, применение в УЗ дефектоскопе периодической оперативной калибровки передаточных параметров тракта прохождения сигнала в каждом канале на эталонном образце позволяет устранить их временную нестабильность, вызываемую внешними условиями, изменением питающих напряжений и др.

Формула изобретения Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов и распределитель импульсов, п одинаковых каналов, состоящих из последовательно электроакустически соединенных излучающего преобразователя, приемного преобразователя и предварительного усилителя, последова- тельно соединенные коммутатор, регулируемый усилитель и детектор, пороговое устройство, оперативное запоминающее устройство, цифроаналотовый преобразователь и формирователь стробов, к п выходам распределителя импульсов подключены излучающие преобразователи, к п информационным входам коммутатора подключены выходы предварительных усилителей, выход синхронизатора подключен к входу формирователя стробов и управляющему входу коммутатора, второй выход коммутатора подключен к адресному входу оперативного запоминающего устройства, третий выход - к управляющему входу распределителя импульсов, выход цифроаналогового преобразователя подключен к управляющему входу регулируемого усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, он снабжен схемой сравнения и программным реверсивным счетчиком, входы данных которого подключены к выходу оперативного запоминающего устройства, счетный вход - к первому входу схемы сравнения и к первому выходу формирователя стробов, вход записи - к второму выходу формирователя стробов, управляющие входы - к выходам схемы сравнения, выходы - к информационным входам цифроаналогового преобразователя и оперативного запоминающего устройства, третий и четвертый выходы формирователя стробов подключены к управляющим входа м оперативного запоминающего устройства, первый выход детектора подключен к второму входу схемы сравнения, а второй выход - к входу порогового устройства.

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий ультразвуковым методом и может быть использовано в машиностроении, энергетике, строительстве и других отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет периодической оперативной калибровки каждого канала дефектоскопа на эталонном образце. В режиме калибровки в начале каждого такта синхроимпульса из оперативного запоминающего устройства в реверсивный счетчик записывается код управления коэффициентом усиления, который поступает на цифроаналоговый преобразователь. Последний устанавливает в регулируемом усилителе считанный коэффициент усиления. Принятый в данном канале донный сигнал сравнивается с заданными пороговыми уровнями U₁ и U₂. В зависимости от выполняемого условия состояние реверсивного счетчика либо увеличивается, либо уменьшается на единицу, либо остается неизменным. Затем оно переписывается в оперативное запоминающее устройство по тому же адресу. Через каждые N тактов калибровка в данном канале повторяется до тех пор, пока уровень донного сигнала на эталонном образце не установится между пороговыми значениями U₁ и U₂. Аналогичные калибровки осуществляются по всем каналам. Периодическая калибровка в каждом канале позволяет устранять временную нестабильность передаточных параметров тракта прохождения сигналов, вызываемую внешними условиями. 2 ил.