Устройство для ультразвукового контроля материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N29/18 

Фиг.1

Изобретение относится к неразрушающему ультразвуковому контролю материалов и может быть использовано для определения качества исследуемых образцов.

Цель изобретения - повышение точно- сти измерения за счет повышения отношения сигнал/шум в приемном блоке устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для ультразвукового контроля ма- териалов; на фиг. 2 -- структурная схема блока управления; на фиг. 3 - временные диаграммы.

Устройство для ультразвукового контроля материалов (фиг. 1) содержит последо- вательно соединенные генератор 1 высокой частоты, управляемый аттенюатор 2, акустический излучтель 3 и приемник 4, усилитель 5, детектор 6, компаратор 7, блок 8 управления. Кроме того, оно содержит счет- чик 9, выход которого соединен с индикатором 10. Выходы блока 8 управления соединены с генератором 1 высокой частоты и счетчиком 9.

Блок 8 управления (фиг. 2) содержит RS- триггер 11, мультивибратор 12, формирователи 13-15 коротких импульсов, элемент ИЛИ-НЕ 15. Триггер 11, S-вход которого является пусковым, включен в последовательную цепь из мультивибратора 12, пер- вого формирователя 13 коротких импульсов, выход которого связан с счетным входом счетчика 9, и второго формирователя 14 коротких импульсов, выход которого подключен к входу генератора 1. Входы элемента ИЛИ-НЕ 16 подключены соответственно к выходу компаратора 7 и выходу переноса счетчика 9, Вход элемента ИЛИ-НЕ 16 подключен к входу R RS-тригге- ра 11, инверсный выход которого через фор- мирователь коротких импульсов подключен к входу Сброс счетчика 9.

Устройство работает следующим образом.с

При нажатии кнопки Пуск в блоке 8 управления последний формирует импульс сброса, устанавливающий счетчик 9 в нулевое положение, что пеоеводит аттенюатор 2 в рехим максимального ослабления. После этого блок 8 управления формирует импульс запуска генератора 1 высокой частоты, который генерирует импульс высокочастотных колебаний. Эти импульсы, ослабленные аттенюатором 2, возбуждают в излучателе 3 зондирующий акустический сигнал, который принимается приемником 4, усиливается усилителем 5, детектируется детектором 6 и поступает на вхол. компаратора 7. Если усиленный сигнал меньше заданного порога Но, блок 8 управления

вырабатывает импульс управления счетчиком, его содержимое увеличивается, что приводит к уменьшению ослабления аттенюатора. Далее блок 8 управления запускает генератор высокой частоты и на передающий преобразователь поступают сигналы большой амплитуды, что способствует повышению напряжения на входе компаратора 7. Цикл повторяется до тех пор, пока напряжение на входе компаратора не превысит напряжения U0 и компаратор вырабатывает импульс остановки. Для исключения ошибки в случае переполнения счетчика 9 выход переноса счетчика 9 также соединен с блоком 8 управления и при переполнении счетчика 9 он останавливается. Таким образом, на вход усилителя поступает увеличиваемый в каждом цикле измерения информационный сигнал.

Мультивибратор 12 представляет собой управляемый мультивибратор и работает следующим образом. Если на вход мультивибратора подается сигнал О, мультивибратор находится в ждущем режиме. При поступлении сигнала 1 (с выхода RS-триггера 11) мультивибратор начинает генерировать импульсы с периодом повторения Т, определяемым по формуле Т L/C, где L - толщина образца, С - скорость ультразвука.

Максимальное число генерируемых импульсов определяется числом разрядов аттенюатора 2. Например, при восьмиразрядном аттенюаторе максимальное число импульсов 256. При переполнении счетчика 9 сигнал переноса (переполнения) поступает на один из входов блока 8 управления, перебрасывает триггер 11 в состояние О и работа устройства прекращается.

Во время рзооты устройства при нажатии кнопки Пуск (фиг. За) на выходе Q RS-триггера 11 появляется сигнал 1 (фиг. 36) и мультивибратор 12 начинает генерировать импульсы с периодом Т (фиг. Зг), Эти импульсы поступают на формирователь 13 коротких импульсов (фиг. Зд) и далее на формирователь 14 коротких импульсов (фиг. Зж). Одновременно в результате перехода триггера 11 в состояние 1 в формирователе 15 коротких импульсов формируется импульс (фиг. Зз), поступающий на выход блока 8 управления, т.е. сброс счетчика 9. Блок 8 управления запускает генератор 1 высокой частоты, с выхода которого импульсы высокой частоты поступают на управляемый аттенюатор 2. На выходе аттенюатора 2 формируются импульсы высокой частоты возрастающей амплитудой (фиг, Зк). Рост амплитуды происходит до

тех пор, пока напряжение на входе компаратора 7 не превысит J0. При этом формируется импульс остановки блока 8 управления (фиг. Зл), а на вход R триггера 11 поступает импульс (фиг. Зм), переводя- щий триггер в состояние О. С помощью индикатора 10 однозначно определяется число циклов, а для калибровки применяются тестовые образцы.

Повышение отношения сигнал/шум достигается тем, что передающий преобразователь возбуждается наименьшим импульсом, необходимым для контроля материала. Усилитель 5 не перегружается, что уменьшает мертвую зону и шумы на выходе усили- теля. Все это позволяет исключить влияние различных флуктуации и помех, повышается отношение сигнал/шум, а также достоверность результатов.

Период повторения импульсов зависит от скорости распространения ультразвуковых колебаний, толщины образца. Показания индикатора пропорциональны коэффициенту ослабления ультразвуковых колебаний в образце и его толщине. Опорное напряже- ние компаратора определяется этими параметрами и должно превышать уровень структурных шумов.

Формула изобретения Устройство для ультразвукового контроля материалов, содержащее последовательно соединенные генератор и акустический излучатель, последовательно соединенные акустический приемник, усилитель, детектор и компаратор и последовательно соединенные счетчик и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными RS-триггером, мультивибратором, первым формирователем коротких импульсов, выход которого подключен к счетному входу счетчика, и вторым формирователем коротких импульсов, выход которого связан с входом генератора, третьим формирователем коротких импульсов, включенным между инверсным выходом П5-триггера и входом Сброс счотчика, элементом ИЛИ-НЕ, включенным входами между выходом компаратора и выходом переноса счетчика и подключенным выходом к R-входу RS-триг- гера, и аттенюатором, включенным меж4- ду выходом генератора и акустическим излучателем а управляющий вход аттенюатора подключен к разрядным выходам счетчика.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения качества материала по скорости прохождения в нем ультразвука. Цель изобретения - повышение точности за счет повышения отношения сигнал/шум в приемном блоке устройства. Импульсы с генератора 1 поступают на прозвучивающий излучатель 3 через аттенюатор 2. Счетчик 9 управляет его работой до изменения амплитуды зондирующего импульса, позволяющей отстроиться от шумов. Настройка на эти шумы производится при калибровке в компараторе 7. Повышение отношения сигнал/шум достигается тем, что излучатель возбуждается наименьшим импульсом, поэтому усилитель 5 не перегружается, что уменьшает шумы на его выходе. 3 ил.

выход

Зходь Фиг. 2

Л

и

м