Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1992 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающим методам испытаний материалов и может быть использовано для автоматизированного контроля изделий,

Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель, блок сравнения и индикатор.

Известен также ультразвуковой дефектоскоп, содержащий генератор зондирующих импульсов, пьезопреобразователь, последовательно соединенные полосовой фильтр и пиковый детектор, коммутатор, блок частотно-задающих элементов, регулируемый усилитель и сигнализатор.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является дефектоскоп, содержащий электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь и усилитель с регулируемым коэффициентом передачи; блок сравнения и блок задания допусков.

Недостатком известного устройства является низкая надежность и достоверность контроля, обусловленная нелинейностью характеристики усилителя, вследствие чего незначительные изменения полезного сигг нала могут привести к возникновению автоколебаний усилителя.

Цель изобретения - повышение надежности и достоверности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой дефектоскоп, содержащий электроакустически последовательно соеN

00

ю о

диненные генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь и усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, блок сравнения и блок задания допусков, первый выход кото- рого соединен с первым входом блока сравнения, дополнительно снабжен пиковым детектором, дифференциальным усилителем, детектором, генератором пилообразного напряжения, двумя компараторами, инвертором, двумя элементами И, генератором, делителем, реверсивным счетчиком, цифроаналоговым преобразователем и синхронизатором, подключенным первым выходом к входу генератора, вторым выходом - к управляющему входу пикового детектора, третьим выходом к управляющему входу генератора пилообразного напряжения и к входу выборки первого компаратора, усилитель с регулируемым коэффициентом пере- дачи подсоединен управляющим входом к выходу цифроаналогового преобразователя, выходом - к информационному входу пикового детектора, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя, подключенного вторым входом к второму выходу блока задания допусков, выходом - к входу детектора и к первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, выход ге- нератора пилообразного напряжения подключен к первому информационному входу первого компаратора, второй информационный вход которого соединен с выходом детектора и с вторым входом блока сравнения, подключенного выходом к первым входам обоих элементов И, выход первого компаратора подсоединен к вторым входам обоих элементов И, выход второго компаратора соединен с третьим входом первого элемента И и с входом инвертора, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, выход генератора подключен к управляющему входу делителя, выход которого соединен с четвертыми вхо- дами обоих элементов И, выходы первого и второго элементов И подсоединены, соответственно, к счетным входам реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу цифроаналогового преобразователя и к ин- формационному входу делителя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 - функциональная схема синхронизатора.

Ультразвуковой дефектоскоп (фиг. 1) содержит синхронизатор 1, электроакустиче- ски последовательно соединенные генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4 и усилитель 5 с регулируемым коэффициентом передачи, пиковый детектор б/дифференциальный усилитель 7, детектор 8, блок 9 сравнения, блок 10 задания допусков, генератор 11 пилообразного напряжения, первый компаратор 12, второй компаратор 13, инвертор 14, первый элемент И 15, второй элемент И 16, генератор 17, делитель 18, реверсивный счетчик 19, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 20 и общую шину (не обозначено).

Синхронизатор 1 подключен первым выходом к входу генератора 2 зондирующих импульсов, вторым выходом - к управляющему входу пикового детектора 6, третьим выходом - к управляющему входу генератора 11 пилообразного напряжения и к входу выборки первого компаратора 12. Усилитель 5 подсоединен управляющим входом к выходу ЦАП 20, выходом-к информационному входу пикового детектора 6, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя 7, подключенного вторым входом к второму выходу блока 10 задания допусков, первый выход которого соединен с первым входом блока 9 сравнения. Выход дифференциального усилителя 7 соединен с входом детектора 8 и с первым входом второго компаратора 13, второй вход которого соединен с общей шиной. Выход генератора 11 пилообразного напряжения подключен к первому информационному входу первого компаратора 12, второй информационный вход которого соединен с выходом детектора 8 и с вторым входом блока 9 сравнения, подключенного выходом к первым входам первого 15 и второго 16 элементов И. Выход первого компаратора 12 подсоединен к вторым входам первого 15 и второго 16 элементов И. Выход второго компаратора 13 соединен с третьим входом первого элемента И 15 ис входом инвертора 14, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И 16. Выход генератора 17 подключен к управляющему входу делителя 18, выход которого соединен с четвертыми входами первого 15 и второго 16 элементов И, выходы которых подсоединены, соответст- веннО( к счетным входам реверсивного счетчика 19, выход которого подключен к входу ЦАП 20 и к информационному входу делителя 18. Позицией 21 обозначено контролируемое изделие.

Синхронизатор 1 (фиг. 2) содержит генератор 22 токовых импульсов, выход которого является первым выходом синхронизатора 1, и два одновибратора 23 и 24, подключенных к выходу генератора 22 тактовых импульсов, выходы которых являются, соответственно, вторым и третьим выходами синхронизатоpa 1. Первый одновибратор 23 формирует на своем, выходе импульс, приводящий в исходное состояние пиковый детектор 6. Второй одновибратор 24 формирует импульс, во время которого запрещается работа генератора 11 пилообразного напряжения и первого компаратора 12. Импульс имеет длительность большую, чем время прохождения сигнала до приемного преобразователя 4.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

По команде синхронизатора 1 генера- .тор 2 зондирующих импульсов возбуждает излучающий преобразователь 3, который излучает акустические колебания, проходящие через контролируемое изделие 21, на приемный преобразователь 4. С выхода последнего электрический сигнал поступает на вход усилителя 5, коэффициент передачи которого определяется содержимым реверсивного счетчика 19. С выхода усилителя 5 сигнал поступает на информационный вход пикового детектора 6, управляющий вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора 1.

По сигналу с второго выхода синхронизатора 1 происходит обнуление пикового детектора 6. Потенциал с выхода последнего поступает на первый вход дифференциального усилителя 7, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 10 задания допусков (подается величина заданного значения амплитуды сигнала), Детектор 8, подключенный к выходу дифференциального усилителя 7, формирует на своем выходе сигнал, равный абсолютной разности заданного значения амплитуды и текущего значения сигнала. Данный сигнал поступает на второй вход блока 9 сравнения, первый вход которого соединен с первым выходом блока 10 задания допусков. При значении сигнала на выходе блока 9 сравнения, превышающем допуск, на его выходе формируется сигнал низкого уровня, запирающий первый 15 и второй 16 элементы И. При.значении сигнала на выходе блока 9 сравнения, меньшем допуска, на его выходе появляется высокий уровень сигнала, разрешающий работу элементов И 15 и 16. Генератор 11 пилообразного напряжения под действием сигнала на третьем выходе синхронизатора 1 формирует на своем выходе, подключенном к первому информационному входу первого компаратора 12, линейно изменяющееся напряжение. Второй информационный вход первого компаратора 12 соединен с выходом детектора 8. На выходе первого компаратора 12, подключенного к вторым входам элементов И 15 и 16, формируется импульс, длительность которого пропорциональна напряжению на выходе детектора 8.

Четвертые входы элементов И 16 и 15

подключены к выходу делителя 18, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 17. Коэффициент деления делителя 18 определяется содержанием реверсивного счетчика 19, и на выходе делителя

18 формируется последовательность импульсов частотой:

(KT/2N)(1)

где Fie - частота сигнала на выходе делителя 18;

Fi -частота сигнала на выходе генератора 17;

N - разрядность делителя 18; Кт - содержимое реверсивного счетчика 19 (величина текущего значения коэффициента),

т.е. частота сигнала на выходе делителя 18 пропорциональна текущему значению коэффициента передачи усилителя 5.

На выходе первого элемента И 15 в первом случае (заданное значение амплитуды больше текущего) или второго элемента И 16 во втором случае (заданное значение амплитуды меньше текущего значения сигнала) формируются счетные импульсы,

поступающие на соответствующий счетный вход реверсивного счетчика 19 (суммирующий в первом случае или .вычитающий во втором случае), число которых равно:

N15(16) Г12-Р18(2)

где Fi5(ie) - число счетных импульсов на выходе первого элемента И 15 (или второго элемента И 16);

712 - длительность импульса, формируемого на выходе первого компаратора 12; Fie - частота сигнала на выходе делителя 18.

Учитывая, что длительность импульса на выходе первого компаратора 12 пропорциональна абсолютной разности заданного значения амплитуды и текущего значения сигнала, значение длительности равно

Г12 К(А3-Ат)К(ДА) . .(3)

где АЗ - заданное значение сигнала на выходе блока 10;

AT - текущее значение сигнала на выходе пикового детектора 6;

К- коэффициент пропорциональности. Число импульсов, поступающих на счетный вход реверсивного счетчика 19, соот- ветствующих поправке коэффициента передачи усилителя 5, равно

Ni5(l6) K/AA/Fi7((Kr/2N)K /AA/KT, (4) т.е. поправка пропорциональна как величине рассогласования заданного значения амплитуды и текущего значения сигнала, так и текущему значению коэффициента передачи усилителя 5, что позволяет достигать тре- буемого уровня сигнала (изменить соответственно коэффициент передачи усилителя) практически за одно и то же время как для ситуации, когда текущее значение коэффициента передачи усилителя велико, так и при малом значении коэффициента передачи усилителя 5.

Использование изобретения позволяет повысить достоверность и надежность контроля, что приводит к снижению затрат на контроль изделия,

Формула изобретения Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих им-. пульсов, излучающий преобразо.ватель, приемный преобразователь и усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, блок сравнения и блок задания допусков, первый выход которого соединен с первым входом блока сравнения, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности и достоверности контроля, он снабжен пиковым детектором, дифференциальным усилителем, детектором, генератором пилообразного напряжения, двумя компараторами, инвертором, двумя элементами И, генератором, делителем, реверсивным счетчиком, цифроаналоговым преобразователем и синхронизатором, подключенным первым выходом к входу генератора,зондирующих импульсов, вторым выходом - к управляющему входу пикового детектора, третьим выходом - к управляющему входу генератора пилообразного напряжения и входу выборки первого компаратора, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи подсоединен управляющим входом к выходу цифроаналогового преобразователя, выходом - к информационному входу пикового детектора, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя, подключенного вторым входом к второму выходу блока задания допусков, выходом - к входу детектора и первому входу второго компаратора, второй вход которого соединен с общей шиной, выход генератора пилообразного напряжения подключен к первому информационному входу первого компаратора, второй информационный вход которого соединен с выходом детектора и вторым входом блока сравнения, подключенного выходом к первым входам обоих элементов И, выход первого компаратора подсоединен к вторым входам обоих элементов И, выход второго

компаратора соединен с тргетьим входом первого элемента И и входом инвертора, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, выход генератора подключен к управляющему входу делителя, выход которого соединен с четвертыми входами обоих элементов И, выходы первого и второго элементов И подсоединены соответственно к счетным входам реверсивного счетчика, выход которого подключен к входу

цифроаналогового преобразователя и информационному входу делителя.

Риг.2

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для автоматизированного контроля изделий. Цель изобретения - повышение надежности и достоверности контроля. Изменение коэффициента передачи усилителя с регулируемым коэффициентом передачи осуществляется постепенно и одновременно сохраняется независимость времени изменения коэффициента передачи от текущего значения до требуемого. При этом достигается максимально возможное значение текущего уровня сигнала за одно и то же время как для большого значения коэффициента передачи усилителя, так и для малого. Это позволяет исключить возможность возникновения режима автоколебаний на выходе усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, повысить надежность и достоверность контроля. 2 ил. &