Устройство для ультразвукового контроля материалов и изделий Советский патент 1991 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к технике неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в различных областях машиностроения для контроля качества материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука.

Цель изобретения - расширение области применения и повышение разрешающей способности устройства за счет формирования в передающем тракте сложномодулированного сигнала с одной верхней боковой полосой и оптимальной фильтрации регистрируемого сигнала.

На чертеже изображена структурная схема устройства ультразвукового контроля материалов и изделий.

Устройство ультразвукового контроля материалов и изделий содержит генератор 1 синусоидального сигнала, последовательно соединенные формирователь 2 псевдослучайной кодовой последовательности, формирователь 3 периода, аналоговой ключ 4, усилитель 5 мощности и излучающий

Оч VI

О

ел

00

электроакустический преобразователь 6, первый балансный модулятор 7, входной усилитель 8, последовательно соединенные второй балансный модулятор 9, фильтр 10 нижних частот, оптимальный фильтр 11 и измеритель 12 временных интервалов, первый вход второго балансного модулятора 9 соединен с выходом генератора 1 синусоидального сигнала, генератор 13 прямоугольных импульсов, первый фазовращатель 14, последовательно соединенные второй фазовращатель 15, третий балансный модулятор 16, сумматор 17 и первый полосовой фильтр 18, приемный электроакустический преобразователь 19 и второй полосовой фильтр 20, вход первого фазовращателя 14 и второй вход третьего балансного модулятора 16 объединены и соединены с выходом генератора 1 синусоидального сигнала, вход второго фазовращателя 15 соединен с выходом формирователя 2 псевдослучайной кодовой последовательности, второй выход второго фазовращателя 15 соединен с первым входом первого балансного модулятора 7, второй вход которого соединен с выходом первого фазовращателя 14, а выход соединен с вторым входом сумматора 17, выход первого полосового фильтра 18 соединен с вторым входом аналогового ключа 4, выход генератора 13 прямоугольных импульсов соединен с входом формиро- вателя 2 псевдослучайной кодовой последовательности, вход второго усилителя 8 соединен с приемным электроакустическим преобразователем 19, а выход - с входом второго полосового фильтра 20, выход которого соединен с вторым входом второго балансного модулятора 9, а второй вход измерителя 12 временных интервалов соединен с выходом формирователя 3 периода.

Устройство работает следующим образом,

Сигнал с выхода генератора 1 гармонических сигналов поступает на вход первого фазовращателя 14 и на один из входов первого балансного модулятора 7. Сигнал с выхода формирователя 2 псевдослучайного сигнала поступает на вход второго фазовращателя 15. На входы первого балансного .модулятора 7 поступают сигнал кода с фазой 0 и сигнал несущей с фазой 90°.

На входы третьего балансного модулятора 16 поступают сигнал кода с фазой 90° и сигнал несущей с фазой 0.

На выходах модуляторов 7 и 16 формируются двухполосные сигналы с подавленной несущей, идентичные с точки зрения амплитудных характеристик частотного спектра и отличающиеся тем, что фазы сигналов нижней боковой полосы на выходах первого и третьего балансных модуляторов 7 и 16 отличаются на 180°, и таким образом, на выходе сумматора 17 они взаимно компенсируются. Сигналы верхних боковых полос синфазно суммируются сумматором 17 и поступают на вход первого полосового фильтра 18. Полная компенсация нижних боковых полос возможна лишь при условии

равенства их амплитуд на выходах балансных модуляторов, а разность фазовых сдвигов при этом составляет точно 180°. На практике эти условия не выполняются и подавляемая нижняя боковая полоса компенсируется не полностью. Для дополнительного подавления нерабочей боковой полосы в состав предлагаемого техни- ческого решения включен первый полосовой фильтр 18.

Псевдослучайный сигнал с выхода формирователя 2 подается также на вход формирователя 3 периода, который формирует импульс длительностью, равной длительности реализации псевдослучайного сигнала и

с требуемым периодом повторения. Указанная последовательность импульсов управляет состоянием аналогового ключа 4, формирующего радиоимпульс. После усиления усилителем 5 мощности зондирующий

сигнал возбуждает излучающий пьезоэлектрический преобразователь 6.

Принятый приемным пьезоэлектрическим преобразователем 19 регистрируемый сигнал усиливается входным усилителем 8.

Фильтруется вторым полосовым фильтром 20 и подается на второй вход второго балансного модулятора 9, на первый вход которого поступает сигнал с выхода генератора 1 синусоидального сигнала. Фильтр 10 нижних часот выделяет из регистрируемого сигнала псевдослучайный сигнал, который сжимается во времени оптимальным фильтром 11. Измеритель 12 в реме иного интервала измеряет время задержки регистрируемого сигнала относительно зондирующего и может быть выполнен на базе электроннолучевого осциллографа.

Использование изобретения обеспечи- вает преимущества, так как по сравнению с прототипом в два раза уменьшается длительность сжатого оптимальным фильтром регистрируемого сигнала при постоянных широкополосное™ электроаку- стического тракта и чувствительности контроля. В результате в два раза повышается разрешающая способность, что в свою очередь повышает надежность ультразвукового неразрушающего контроля и расширяет область применения устройства.

Формула изобретения Устройство для ультразвукового контроля материалов и изделий, содержащее генератор синусоидального сигнала, последовательно соединенные формирова- тель псевдослучайной кодовой последовательности, формирователь периода, аналоговый ключ, усилитель мощности и излучающий электроакустический преобразователь, первый балансный модулятор, входной усилитель, последовательно соеди- ненные второй балансный модулятор, фильтр нижних частот, оптимальный фильтр и измеритель временных интервалов, вход второго балансного модулятора соединен с выходом генератора синусоидального сигнала, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повышения разрешающей способности ультразвукового контроля за счет использования еложномодулированного зондирующего сигнала с одной верхней боковой полосой и оптимальной фильтрации принимаемых сигналов, оно снабжено генератором прямоугольных импульсов, первым фазовраща- телем, последовательно соединенными вторым фазовращателем, третьим балансным модулятором, сумматором и первым полосовым фильтром, приемным электроакустическим преобразователем и вторым полосовым фильтром, вход первого фазовращателя и второй вход третьего балансного модулятора объединены и соединены с выходом генератора синусоидального сигнала, вход второго фазовращателя соединен с выходом формирователя псевдослучайной кодовой последовательности, второй выход вторго фазовращателя соединен с первым входом первого балансного модулятора, второй вход которого соединен с выходом первого фазовращателя, а выход соединен с вторым входом сумматора, выход первого полосового фильтра соединен с вторым входом аналогового ключа, выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом формирователя псевдослучайной кодовой последовательности, вход входного усилителя соединен с приемным электроакустическим преобразователем, а выход - с входом второго полосового фильтра, выход которого соединен с вторым входом второго балансного модулятора, а второй вход измерителя временных интервалов соединен с выходом формирователя периода.

Изобретение относится к технике неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в различных областях машиностроения для контроля качества материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука. Цель изобретения - повышение разрешающей способности ультразвукового контроля и расширение области применения за счет формирования в передающем тракте сложномодулированного сигнала с одной только верхней, боковой полосой и оптимальной фильтрации регистрируемого сигнала. На выходах первого и третьего балансных модуляторов 7 и 16 формируются двухполосные сигналы с подавленной несущей. Сигналы нижних боковых полос взаимно компенсируются, верхних боковых полос синфазно суммируются сумматором и поступают через первый полосовой фильтр 18 на вход аналогового ключа 4, формирующего зондирующий радиоимпульс. Принятый сигнал после усиления и фильтрации поступает на вход второго балансного модулятора 9, осуществляющего демодуляцию регистрируемого сигнала, фильтр 10 нижней частоты выделяет из последнего псевдослучайный сигнал, который "сжимается" во времени оптимальным фильтром 11. 1 ил.