Приемный тракт устройств ультразвукового контроля Советский патент 1991 года по МПК G01N29/04 

Ё

Изобретение относится к исследованиям материалов ультразвуковыми волнами, а именно к устройствам для обнаружения дефектов в материалах, и может быть использовано для контроля качества изделий. Цель изобретения - повышение разрешающей способности приемного тракта за счет раздельной обработки временных и амплитудных характеристик сигнала. При этом обеспечивается возможность измерения амплитуды эхо-сигнала в широком динамическом диапазоне при высоком разрешении по времени. Цель достигается выполнением амплитудно-временного селектора из двух вычитающих счетчиков, формирователя строб-импульсов, триггера логического элемента 2И,блока сравнения, триггера результата и цифроаналогового преобразователя. 1 ил.

Изобретение относится к области исследования материалов ультразвуковыми волнами, а именно к устройствам для обнаружения дефектов в материалах, и может быть использовано для контроля качества изделий.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности приемного тракта за счет раздельной обработки временных и амплитудных характеристик сигнала.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого приемного тракта для устройств ультразвукового контроля.

Приемный тракт устройств ультразвукового контроля содержит последовательно соединенные электроакустический преобразователь 1 и усилитель 2, амплитудно-временной селектор 3, первый и второй блоки 4,5 управления и генератор 6 зондирующих импульсов, амплитудно-временной селектор 3 выполнен из двух вычитающих счетчиков 7, 8, двух триггеров 9, 10, логического элемента 21/111, блока 12 сравнения, триггера 13 результата и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) 14, первый блок 4 управления выполнен из тактового генератора 15, логического элемента 2И-НЕ 16, третьего и четвертого триггеров 17, 18 и одновибратора 19, выход усилителя 2 подключен к первомувходублока 12 сравнения, к второму входу которого подключен выход логического элемента 2И 11, а к третьему входу - выход ЦАП 14, вход которого соединен с первым выходом второго блока 5 управления, другие два выхода которого подключены к входам соответственно первого и второго вычитающих счетчиков 7, 8, выход первого вычитающего счетчика подключен к S-входу первого триггеров 9 и к R-входам третьего и четвертого триггеров 17, 18, а второй счетчик 8 - к S-входу второго

Оч

00

ю

СА

триггера 10, инверсный выход третьего триггера 17 соединен с первым входом второго блока 5 управления, второй вход которого подключен к выходу триггера 13 результата, четвертый выход второго блока 5 управления соединен с С-входом третьего триггера 17, R-входами первого и второго триггеров 9, 10 и R-входом триггера результата, выход одновибратора 19 соединен с управляющим входом генератора 6 зонди- рующих импульсов, выход которого подключен к входу электроакустического преобразователя 1, выход тактового генератора 15 подключен к первому входу логического элемента 2И-НЕ 16 и к С-входу четвертого триггера 18, выход которого подключен к входу одновибратора 19 и к второму входу логического элемента 2И-НЕ 16, выход последнего подключен к управляющим входам первогаи второго счетчиков 7, 8, прямой выход третьего триггера 17 подключен к D-входу четвертого триггера 18, выходы первого и второго триггеров 9, 10 подключены соответственно к первому и второму входам логического элемента 2И 11, а выход блока 12, сравнения подключен к S-входу триггера 13 результата.

Второй блок 5 управления может быть выполнен из зада тчиков 20-22 кодов, выходы которых служат соответственно первым, вторым и третьим выходами второго блока управления, генератора 23 одиночных импульсов, выход которого служит четвертым выходом второго блока 5 управления, и индикаторов 24 и 25, входы которых служат первым и вторым входами второго блока управления. Функции второго блока 5 управления может выполнять управляющая микроЭВМ.

Устройство работает следующим обра- зом.

С помощью второго блока 5 управления, например, используя задатчики 20-22, в счетчики 7 и 8 вводят цифровые эквиваленты времени начала и окончания стробирую- щего сигнала, а в ЦАП 14 - цифровой эквивалент порогового напряжения, с которым сравнивается эхо-сигнал. Далее сигналом с выхода генератора 23 одиночных импульсов триггер 17 устанавливается в единичное состояние, а триггеры 9, 10 и 13 - в нулевое состояние. Сигнал с триггера 17 поступает на триггер 18, который обеспечивает фазовую привязку сигнала разрешения к тактовой частоте генератора 15, тем са- мым формируя сигнал начала измерений. Этот сигнал с выхода триггера 18 поступает на одновибратор 19 и элемент 2И-НЕ 16. Одновибратор 19 вырабатывает короткий импульс, запускающий генератор 6 зондирующих импульсов, сигнал с которого поступает на электроакустический преобразователь 1. Элемент 2И-НЕ 16 открывается, и сигналы с выхода трактового генератора 15 через элемент 2И-НЕ 16 поступают на вычитающие входы счетчиков 7 и 8, которые начинают отсчет времени окончания и начала стробирующего импульса. Отраженные в контролируемом материале акустические импульсы преобразуются преобразователем 1 в электрический сигнал, который усиливается усилителем 2 и поступает на вход блока 12 сравнения, где сравнивается с напряжением порога, сформированного ЦАП 14, и результат сравнения стробируется строб-импульсом, сформированным счетчиками 7 и 8, триггерами 9, 10 и логическим элементом 2И 11. Строб-импульс формируется следующим образом. Счетчики 8 и 7 считывают время начала и конца стробз соответственно, При обнулении счетчика 8 (начало строба) на его выходе формируется импульсный сигнал, устанавливающий триггер 10 в состояние 1, С прямого выхода триггера 10 сигнал поступает на один из вх.одов схемы 11, на выходе которой устанавливается стробирующий импульс. При обнулении счетчика 7 на его выходе формируется импульсный сигнал, устанавливающий триггер 9 в состояние 1. Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 9 поступает на второй элемент 2И 11, на выходе которого получают стробирующий импульс. Сигнал с блока 12 сравнения поступает на триггер 13 результата и с его выхода - на второй вход второго блока 4 управления. Если в течение действия строб-импульса сигнал с усилителя 2 превысит пороговое напряжение, то на выходе блока 12 сравнения появляется сигнал, который устанавливает триггер 13 в состояние, соответствующее 1. Если же превышения не было, то триггер 13 остается в исходном состоянии. Сигнал обнуления с выхода счетчика 7, отсчитывающего время окончания строб-импульса, поступает также на входы сброса триггеров 17 и 18 устанавливая первый блок 4 управления в исходное состояние по окончании строб-импульса. Во второй блок 5 управления поступает сигнал окончания измерения с инверсного выхода 17.

Таким образом во втором блоке управления формируется набор данных, а именно параметры строб-импульсов и пороговых напряжений, определенные для каждого участка контролируемой зоны. Эти параметры соответствуют кусочно-линейной аппроксимации функции максимального уровня шумов в исследуемой области. Из

рассчитанных значений берутся первые значения времени (начала и окончания) строб-импульса т.н. to и Unop и порогового напряжения и заносятст в счетчики 7 и 8 и ЦАП 14 (соответственно). Сигналом с четвертого выхода второго блока 5 управления запускается первый блок 4 управления и амплитудно-временной селектор 3. Считывается результат с амплитудно-временного селектора 3, т е с триггера 13. Если с триггера 13 пришел сигнал, соответствующий нулю, это означает, что отраженный сигнал не превышает ПОРОГОВОГО значения, и в счетчики 7 и 8 и ЦАП 14 заносятся параметры TH и tox и Unco, соответствующие последующему участку кот ротируемой зоны, и к д пока не будет проконтролирована вся зона.

Если с триггера 5 пришел сигнал, соответствующий 1, это означает, что отраженный сигнал превысит пороговое напряжение, и выдается команда на измерение амплитуды отраженного эхо-сигнала. Т е на заданном временном интервале параметры строб-импульса (TH и Ьк) постоянны, а пороговое напряжение, которое заносится в ЦАП 14 изменяют по алгоритму поразрядного уравновешивания. Например, для двенадцатиразрядного ЦАП значения Unop при измерении амплитуды заносят 12 раз, каждый раз сравнивая амплитуду отраженного сигнала с задаваемым пороговым. Таким образом измеряют амплитуду. В результате сформируется числовой эквивалент амплитуды эхо-сигнала на заданном .временном интервале. Результаты измерения могут быть выведены в цифровой или графической формах на экран дисплея, на печать или запомнены на магнитном диске для последующей обработки (в случае выполнения второго управляющего блока в виде ЭВМ), После окончания измерения выдают команду на переход к следующему участку контроля, занося в счетчики 7 и 8 и ЦАП 14 значения, соответствующие этому участку.

Формула изобретения Приемный тракт устройств ультразвукового контроля, содержащий последовательно соединенные электроакустический

преобразователь и усилитель, амплитудно временной селектор и первый и второй блоки управления, отличающийся ТРМ. что, с целью повышения разрешающей способности, он снабжен генератором зондирующих импульсов, амплитудно-временной селектор выполнен из двух вычитающих счетчиков, двух триггеров, логического элемента 2И, блока сравнения, триггера результата и

цифроаналогового преобразователя первый блок управления выполнен из тактового гене ратора, логического элемента 2И.-НЕ, третьего и четвертого триггеров и однорибратора, РЧХОД усилителя подключен к первому входу

блока сравнения, к второму входу которого подключен выход логического элемент 2И, а к третьему входу - выход цнфроаналогового преобразователя, вход которого соединен с первым выходом второго блокг управления

другие два выхода которого подключены к входам соответственно первого и второго вычитающих счетчиков, выход пеового вычитающего счетчика подключен к S-входу первого триггера и к R-бходам третьего и

четвертого три герое, а второй счетчик - к S-входу второго триггера, инверсный выход третьего триггера соединен с первым входом втсрого блока управления, второй вход которого подключен к выходу трииерз пезультата, чет вертый выход второго блока управления соединен с С-входом третьего триггера, R-входами первого и второго триггеров и R-входом триггера резутьтата, выход одновибратора соединен с

управляющим входом генератора зондирующих импульсов, выход котЪрого подключен к входу электроакустического преобразователя выход тактового генератора подключен к первому входу логического элемеыа 2И-НЕ и к С-входу четвертого триггера, выход которого подключен к входу одновибратора и к второму входу логического элемента 2И-НЕ, выход последнего подключен к управляющим входам первого и

второго счетчиков, прямой выход третьего триггера подключен к D-чходу четвертого триггера, выходы перво1 j h второго триггеров подключены соответственно к первому и второму входам логического

элемента 2И, а выход блока сравнения подключен к S-входу триггера результата.