Ультразвуковой теневой иммерсионный дефектоскоп Советский патент 1992 года по МПК G01N29/08 G01N29/10 

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям ультразвуковым методом может быть использовано для контроля металлопроката в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. Мг 1234768.

Известен ультразвуковой иммерсионный дефектоскоп, используемый для контроля горячекатанного листового проката толщиной 20-160 мм, регистрирующий дефекты с чувствительностью -8...-20 Т, всб Ответствии с ГОСТ 22727-88. Это устройство содержит последовательно соединенные ге- нератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь и усилитель, временной дискриминатор, блок памяти, делитель, три амплитудно-временных дискриминатора, первые входы которых соединены с выходом усилителя, а вторые - с выходом генератора зондирующих импульсов, причем порог срабатывания второго амплитудно- временного дискриминатора устанавливается выходным напряжением делителя, и регистратор, состоящий из последовательного соединения схемы задержки, формирователя импульса опроса, схемы И и двух электронных ключей.

Кроме того, дефектоскоп содержит последовательно соединенные первый тригЈ

ю

о

ю

rep, два входа которого соединены с выходом первого и второго амплитудно-времен- ныхдискриминаторов,

дифференцирующую цепь, схему ИЛИ, второй триггер, выход которого подключен к входу регистратора, и третий триггер, включенный между третьим амплитудно-временным дискриминатором и вторым входом схемы ИЛИ. С генератором зондирующих импульсов соединены также входы сброса блока памяти, всех триггеров, схемы задержки и второго электронного ключа.

Недостатком известного устройства является низкая достоверность обнаружения внутренних несплошностей типа флокенов (тонких извилистых трещин), возникающих в процессе превращения растворенного в металле водорода в атомарный при охлаждении проката.

Целью изобретения является повыше- -ние достоверности контроля листового проката путем обнаружения дефектов типа флокенов.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой теневой иммерсионный де- фектоскоп дополнительно снабжен вторым усилителем, четвертым амплитудно-временным дискриминатором, генератором етробирующих импульсов, вторым делителем, четвертым и пятым триггерами, .вторым блоком задержки, первой и второй схемами ЗАПРЕТ, схемой сброса, первым, вторым и третьим счетчиками, генератором счетных импульсов, схемой деления и схемой индикации, причем вход второго усилителя сое- динен с выходом первого усилителя, а его выход - с первым входом четвертого амплитудно-временного дискриминатора, вход генератора етробирующих импульсов соединен с вторым выходом генератора зонди- рующих импульсов, а выход - с вторым входом четвертого амплитудно-временного дискриминатора. Вход второго делителя подключен к выходу блока памяти, а его выход - к третьему входу четвертого ампли- тудно-временного дискриминатора, выход которого соединен с входом второго блока задержки. Первый вход первой схемы ЗАПРЕТ подключен к выходу блока задержки, ее второй вход - к выходу второго триггера, а выход- к первому входу первого счетчика, выход которого соединен с первым входом пятого триггера. Кроме того, выход третьего триггера соединен с первыми входами четвертого триггера и второй схемы ЗАПРЕТ. Выход четвертого триггера подключен к первым входам схемы деления, третьего счетчика, схемы сброса и к второму входу пятого триггера, а выход формирователя опроса блока регистратора - к вторым входам

четвертого триггера, второй схемы ЗАПРЕТ и схемы сброса. Выход генератора счетных импульсов соединен с вторыми входами схемы деления и первого счетчика. Первый вход второго счетчика подключен к выходу второй схемы ЗАПРЕТ, его второй ёход - к выходу схемы сброса, его цифровой выход - к цифровому входу схемы деления, выход которой соединен с вторым входом третьего счетчика. Выход пятого триггера соединен с входом генератора счетных импульсов и с третьим входом схемы сброса. Цифровой вход схемы индикации подключен к цифровому выходу третьего счетчика. .

На фиг.1 представлена блок-схема дефектоскопа; на фиг.2 - временные эпюры, поясняющие его работу.

Сущность предлагаемого изобретения заключается во введении дополнительного к теневому методу канала регистрации эхо- сквозным методом, позволяющим реализовать повышенную чувствительность контроля. При этом регистрацию эхо-импульсов осуществляют не в полном временном интервале между первым Ги вторым II прошедшими через изделие импульсами, а только во временном промежутке, соответствующем центральной трети толщины листа. Так же как и в аппаратуре ДУЭТ регистрация эхо-сигналов осуществляется по отношению к амплитуде первого прошедшего через изделие импульса, что позволяет значительно уменьшить влияние флуктуации сигналов на результаты контроля....

Однако в отличии от аппаратуры ДУЭТ использованная в дополнительном устройстве схема обработки сигналов и индикации позволяет зафиксировать отношение.N/M в процентах: количество N эхо-сигналов, превысивших по амплитуде заданный пороговый уровень (определяющий требуемую чувствительность контроля эхо-сквозным методом), и обусловленных дефектами, расположенными в:средней по толщине части листа и не вызывающими срабатывание теневого канала основного устройства к общему количеству импульсов М, прошедших через лист,

Ультразвуковой теневой иммерсионный дефектоскоп содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, акустически связанные излучающий и приемный преобразователь 2 и 3, основной усилитель 4, первый амплитудно-временной дискриминатор 5, вторым входом подключенный к второму входу генератора 1 зондирующих импульсов, первый триггер 6, дифференцирующую цепь 7, схему ИЛИ 8, второй триггер 9 и регистратор 10, выполненный из последовательно соединенных первой схемы 11 задержки, формирователя 12 импульса опроса, первой схемы И 13, первого и второго электронных ключей 14 и 15. Второй вход первой схемы И 13 является входом регистратора 10. Второй вход второго электронного ключа 15 и вход схемы 11 задержки объединены и подключены к выходу генератора 1 зондирующих импульсов. Дефектоскоп содержит также второй амплитудно-временной дискриминатор 16, первый вход которого подключен к выходу усилителя 4, второй вход - к третьему выходу генератора 1 зондирующих импульсов, выход второго амплитуд но- временного дискриминатора 16 подключен к второму входу первого триггера 6, последовательно соединенные третий амплитудно-временной дискриминатор 17 и третий триггер 18, выходом подключенный к второму входу схемы ИЛИ 8. Первый вход третьего амплитудно-временного дискриминатора подключен к выходу усилителя 4, второй его вход-к четвертому выходу генератора 1 зондирующих импульсов. Третий вход первого триг- гера 6, вторые входы второго и третьего триггеров 9 и 18 объединены и подключены к пятому выходу генератора 1 зондирующих импульсов. Последовательно соединенные временной дискриминатор 19, блок 20 па- мяти и делитель 21 подключены к выходу усилителя 4, второй вход дискриминатора 19 подключен к второму выходу генератора 1 зондирующих импульсов, второй вход блока 20 памяти подключен к пятому выходу генератора 1 зондирующих импульсов. Выход делителя 21 подключен к третьему входу второго амплитудно-временного дискриминатора 16.

Позицией 22 обозначено контролируе- мое изделие. Кроме того, дефектоскоп содержит второй усилитель 23, четвертый амплитудно-временной дискриминатор 24, второй делитель 25, генератор 26 стробиру- ющих импульсов, четвертый 27 и пятый 28 триггеры, второй блок 29 задержки, первую 30 и вторую 31 схемы ЗАПРЕТ, схему 32 .сброса, первый 33, второй 34 и третий 35 счетчики, генератор 36 счетных импульсов, схему 37 деления и схему 38 индикации.

Вход второго усилителя 23 соединен с выходом первого усилителя 4, а его выход- с первым входом четвертого амплитудно- временного дискриминатора 24. Вход генератора 26 стробирующих импульсов соединен с вторым выходом генератора зондирующих импульсов, а выход - с вторым выходом четвертого амплитудно-временного дискриминатора 24. Вход второго делителя 25 подключен к выходу, блока 20

памяти, ё его выход - к третьему входу четвертого амплитудно-временного дискриминатора 24, выход которого через второй блок 29 задержки соединен с первым входом первой схемы 30 ЗАПРЕТ, второй вход которой соединен с выходом второго триггера 9, а ее выход - с первым входом первого счетчика 33,

Выход первого счетчика 33 соединен с первым входом пятого триггера 28. Кроме того, выход третьего триггера 18 соединен с первыми выходами четвертого триггера 27 и второй схемы 31 ЗАПРЕТ. Выход четвертого триггера 27 подключен к первым входам схемы 37 деления, третьего счетчика 35, схемы 32 сброса и к второму входу пятого триггера 28, а выход формирователя 12 импульса опроса блока регистратора 10 - к вторым входам четвертого триггера 27, второй схемы 31 ЗАПРЕТ и схемы сброса 32. Выход генератора 36 счетных импульсов со- единен с вторым входом-схемы 37 деления и со вторым входом первого счетчика 33. Первый вход второго счетчика 34 подключен к выходу второй схемы 31 ЗАПРЕТ, его второй вход - к выходу схемы 32 сброса, а его цифровой выход - к цифровому входу схемы 37 деления, выход которой соединен с вторым входом третьего счетчика 35 выход пятого триггера 28 соединен с входом генератора 36 счетных импульсов и с третьим входом схемы 32 сброса. Цифровой вход схемы 38 индикации подключен к цифровому выходу третьего счетчика 35.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Генератор 1 зондирующих импульсов возбуждает излучающий преобразователь 2 (фиг.2а) и в акустическом тракте распространяются импульсы упругих колебаний. Возможны два варианта: первый - когда между преобразователями 2 и 3 изделие отсутствует; второй - когда между преобразователями 2 и 3 присутствует контролируемое изделие.

На фиг.2 показаны временные дефек- тограммы ультразвукового дефектоскопа при следующей последовательности чередования; изделие отсутствует; изделие присутствует; изделие вновь отсутствует. На выходе усилителя будет следующая последовательность импульсов (фиг.2в). Импульсы с выхода первого усилителя поступают на первый 5, второй 16 и третий 17 амплитудно-временные дискриминаторы (АВД) и на временной дискриминатор 19, На первый, второй и третий АВД в качестве стро- бирующих подаются соответственно импульсы (фиг.2г,е,л). На выходе АВД возникает импульс только в том случае, если

сигнал попадает во временной промежуток, задаваемый стробирующим импульсом, и его амплитуда превышает установленный пороговый уровень.

Временной дискриминатор 19 выделяет первый прошедший через изделие импульс. Максимальная амплитуда этого импульса запоминается в блоке 20 памяти, делится первым делителем 21 и подается в качестве порогового уровня на второй АВД 16, где сравнивается с амплитудой второго прошедшего через изделие импульса.

Первый АВД 5 служит для выделения первого прошедшего через изделие импульса и сравнения его амплитуды с заранее установленным .порогом. Второй АВД 16 служит для выделения амплитуды второго прошедшего через изделие импульса и сравнения ее с порогом, задаваемым с вывода первого делителя 21. Третий АВД 17 - .служит для выделения амплитуды импульса, прошедшего через иммерсионную жидкость (при отсутствии изделия) и сравнения ее с заранее заданным порогом.

Далее сигналы с первого, второго и третьего АВД поступают на схему обработки, состоящую из-первого 6, второго 9 и третьего 18 триггеров, дифференцирующей цепи 7 и схемы ИЛИ 8, которая построена таким образом, что о наличии дефекта в контролируемом изделии по многократно теневому методу контроля можно судить по сигналу с выхода второго триггера 9 (фиг.2п). Видно, что при наличии дефекта в изделии сигнал с выхода триггера 9 (фиг.2п) имеет высокий уровень. О наличии между преобразователями 2 и 3 контролируемого изделия можно судить по сигналу с выхода третьего триггера 18 (фиг.2н). При наличии изделия этот сигнал имеет низкий уровень.

На фиг.2р показан импульс с выхода формирователя 12 импульса опроса, который формируется в каждом такте контроля и задержки относительно генераторного импульса на определенную величину задержки/достаточную для того, чтобы все контролируемые импульсы пришли на приемный преобразователь 3.

Дополнительно теневой иммерсионный дефектоскоп снабжен каналом регистрации по эхо-сквозному методу контроля. Сигналы с выхода первого усилителя 4 поступают на вход второго усилителя 23, где усиливаются до необходимой величины. Эти сигналы, аналогичные сигналам на фиг.2в, приходят на четвертый АВД 24. Генератор 26 строби- рующих импульсов формирует импульс фиг.2т, длительность которого соответствует центральной трети толщины листа, а второй делитель 25 - порог срабатывания четвертого АВД 24,

Порог срабатывания, как видно из структурной схемы, формируется в зависимости от амплитуды первого прошедшего через изделие импульса и равен U г/К, где К - коэффициент деления второго делителя 25; Ui - амплитуда первого прошедшего импульса. Таким образом, на выходе четвер0 того АВД 24 будет присутствовать импульс (фиг.2у) только тогда, когда амплитуда импульсов Uiit и Uiv. во временном промежутке, определяемом селектирующим импульсом (фиг,2т), будет превышать порог

5 Ui/K. Этот импульс задерживается вторым блоком 29 задержки на определенную величину 1зад и поступает на первую схему ЗАПРЕТ 30. На второй вход первой схемы ЗАПРЕТ 30 поступает сигнал (фиг.2п) с вы0 хода второго триггера 9 и на ее выходе возникает импульс (фиг.2р) только тогда, когда дефект зафиксирован только по эхо-сквозному каналу, а по многократно-теневому не зафиксирован. В процессе контроля количе5 ство N этих импульсов (фиг.2ф) считается первым реверсивным счетчиком 33. На выходе второй схемы ЗАПРЕТ 31 появляются импульсы (фиг,2х) только тогда, когда между преобразователями 2 и 3 присутствует кон0 тролируемое изделие. Это количество импульсов (фиг.2х) считается вторым счетчиком 34.

Четвертый триггер 27 формирует временной интервал (фиг.2ц), пропорциональ5 ный времени нахождения изделия между преобразователями 2 и 3. Заданным фронтом импульса (фиг.2ц) с выхода четвертого триггера 27 перебрасывается пятый триггер 28, который задает интервал счета (фиг.2ш)

0 и запускает генератор 36 счетных импульсов. С этого момента первый счетчик 33 начинает вычитать, и когда он вычтет до нуля, на его выходе формируется импульс (фиг.2ч), который перебросит пятый триггер

5 28 в первоначальное состояние и ,тем самым остановит генератор счетных импульсов (фиг.2э). Таким образом, если до начала счета, первый счетчик 33 насчитал количество импульсов М, то он будет вычитать до мо0 мента, когда N-R 0, где R - количество импульсов (фиг.2э), пришедших с генератора счетных импульсов 36. Так как для индикации отношения N/M в процентах необходимо, чтобы на схему деления 37 при5 ходило количество импульсов R N-100, то первый счетчик 33 выполнен таким образом, что на его выходе формируется сигнал (фиг.2ч) тогда, когда количество R импульсов с выхода генератора счетных импульсов 36 равно количеству N импульсов, зарегистрированных по эхо-сквозному каналу, умноженному на 100, т.е. R N-100 или

R N- упб 0 .Схема деления 37 делит

количество импульсов R N «100 на число М которое подается на ее цифровые входы с цифровых выходов второго счетчика 34, и выдает на выходе количество импульсов

N100 -М- кот°Р°е считается третьим

счетчиком 35 и отображается схемой 38 индикации. Сигналом (фиг.2ш) с выхода пятого триггера 28 обнуляется третий счетчик 35. На выходе схемы 32 сброса формируются импульсы (фиг,2щ), которые сбрасывают по- казания счетчика 34 при отсутствии изделия между преобразователями 2 иЗ и окончании счета.

Таким образом, с помощью предлагав мого устройства можно осуществлять кантроль проката теневым методом с требуемой по ГОСТу 22727-88 чувствительностью и регистрацией дефектов (в основном расслоении) на дефектограмму, представляющую собой в масштабе 1:10 штриховой план - чертеж листа с нанесенными на нем контурами дефектов. Полученная при этом информация является основной и используется для сдаточного контроля листов. Одновременно с этим осуществляется контроль и эхо-сквозным методом с высокой чувствительностью, фиксацией дефектов только в средней трети толщины листа и регистрацией на цифровых индикаторах процентного соотношения N/M. Получав- мая при этом информация является допол- нительной, позволяющей с высокой степенью вероятности судить о наличии или отсутствии флокенов в прокате, если отношение N/M А, где А - пороговый параметр.

Формула изобретения Ультразвуковой теневой иммерсионный дефектоскоп по авт.св. №1234768, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля листового.проката за счет обнаружения дефектов типа флоке- нов, он дополнительно снабжен вторым усилителем, четвертым амплитуднр-временным

дискриминатором, генератором стробирую- щих импульсов, вторым делителем, четвертым и пятым триггерами, вторым блоком задержки, первой и второй схемами ЗАПРЕТ, схемой сброса, первым, вторым и третьим счетчиками, генератором счетных импульсов, схемой деления и схемой индикации, причем вход второго усилителя соединен с выходом первого усилителя, а его выход- с первым входом четвертого амплитудно-временного дискриминатора, вход генератора стробирующих импульсов соединен с вторым выходом генератора зондирующих импульсов, а выход - с вторым входом четвертого амплитудно-времен- ного дискриминатора, вход второго делителя подключен к выходу блока памяти, а его выход - к третьему входу четвертого амплитудно-временного дискриминатора, выход которого соединен с входом второго блока задержки, первый вход первой схемы ЗАПРЕТ подключен к выходу блока задержки, ее второй вход - к выходу второго триггера, а выход - к первому входу первого счетчика, выход которого соединен с первым входом пятого триггера, кроме того, выход третьего триггера соединен с первыми входами четвертого триггера и второй схемы ЗАПРЕТ, выход четвертого триггера подключен к первым входам схемы деления, третьего счетчика и схемы сброса и к второму входу пятого триггера, а выход формирователя опроса блока регистратора - к вторым входам четвертого триггера, второй схемы ЗАПРЕТ и схемы сброса, выход генератора счетных импульсов соединен с вторы-ми входами схемы деления и первого счетчика, первый вход второго счетчика подключен к выходу второй схемы ЗАПРЕТ, его второй вход - к выходу схемы сброса, а его цифровой выход - к цифровому входу схемы деления, выход которой соединен с вторым входом третьего счетчика,- выход пятого триггера соединен с входом генератора счетных импульсов и с третьим входом схемы сброса, цифровой вход схемы индикации подключен к цифровому выходу третьего счетчика.

со с-

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля горячекатаного листового проката в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение достоверности контроля листового проката за счет обнаружения дефектов типа флокенов. Кон-, троль листового проката осуществляется теневым методом с регистрацией дефектов типа расслоений. Полученная при этом информация является основной и используется для сдаточного контроля листов, Одновременно с этим осуществляется контроль эхо-сквозным методом с высокой чувствительностью, фиксацией дефектов только в средней трети толщины листа и регистрацией на цифровых индикаторах процентного отношения дополнительного числа эхо-сигналов от дефекта к общему числу импульсов, прошедших через лист. Полученная при этом информация является дополнительной и позволяет судить о наличии или отсутствии флокенов. 2 ил.