Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1992 года по МПК G01N29/10 

Изобретение относится к неразрушающим средствам контроля качества материалов и может быть использовано в эхоимпульсных цифровых дефектоскопах, предназначенных, например, для контроля труб.

Известен автоматический регистратор дефектов к ультразвуковому дефектоскопу, содержащий схему совпадений, регистратор (выходной регистр) и блок помехозащи- ты (счетчик).

Известен ультразвуковой эхоимпульс- ный дефектоскоп, содержащий соединенные последовательно автоматический сигнализатор дефектов, включающий схему

несовпадений, триггер, блок совпадений, счетчик импульсов и дешифратор, а также выходной регистр.

Наиболее близким к предлагаемому является ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно.соединенные автоматический сигнализатор дефектов, первый регистр и мультиплексор, первую схему сравнения, первым входом соединенную с первым выходом автоматического сигнализатора дефектов, а выходом - с вторым входом мультиплексора, первый формирователь импульса, входом соединенный с выходом первой схемы сравнения, а выходом

VJ го XI о ел

-с вторым входом первого регистра, и выходной регистр.

Недостатком устройства является низкая помехозащищенность.

Цель изобретения - повышение поме- хозащищенности ультразвукового дефектоскопа за счет выделения информации об амплитуде огибающей серии эхосигналов от дефекта при совпадении сигнала помехи с сигналом от дефекта в пределах зоны кон- троля.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные автоматиче- ский сигнализатор дефектов, первый регистр и мультиплексор, первую схему сравнения, первым входом соединенную с первым выходом автоматического сигнализатора дефектов, а выходом - с вторым входоммультиплексора,первый формирователь импульса, входом соединенный с выходом первой схемы сравнения, а выходом - с вторым входом первого регистра, и выходной регистр, снабжен последо- вательно соединенными схемой несовпадений, первым входом соединенной с вторым выходом автоматического сигнализатора дефектов, а выходом - с первым входом первого регистра, Счетчиком импульсов, первым входом соединенным с вы- ходом схемы несовпадения, а вторым входом - с третьим выходом автоматического сигнализатора дефектов, соединенным с вторым входом схемы несовпадений, триггером, первым входом соединенным с выхо- дом счетчика импульсов, и схемой совпадения, выходом соединенной с первым входом выходного регистра, вторым регистром, первым входом соединенным с выходом мультиплексора, а вторым входом

-с выходом схемы несовпадений, соединенной с вторым входом триггера и вторым входом выходного регистра; с третьим входом которого соединен выход второго регистра, второй схемой сравнения, первым входом соединенной с первым выходом автоматического сигнализатора дефектов, со- единенного с третьим входом мультиплексора, а вторым входом - с выходом второго регистра, вторым формирова- телем импульса, выходом соединенным с третьим входом второго регистра и вторым входом схемы совпадений, а входом - с выходом второй схемы сра внения, и ждущим мультивибратором, входом соединенным с вторым выходом автоматического сигнализатора дефектов, выходом - с его входом, а второй вход первой схемы сравнения соединен с выходом первого регистра.

На фиг. 1 изображена структурная схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы дефектоскопа.

Дефектоскоп (фиг.1) содержит последовательно соединенные автоматический сигнализатор 1 дефектов, счетчик 2 импульсов, триггер 3, схему 4 совпадений и выходной регистр 5, схему 6 несовпадения, первым входом соединенную с вторым выходом автоматического сигнализатора 1 дефектов, вторым входом - с его третьим выходом, а выходом - с первым входом (вход сброса) счетчика 2 импульсов, вторым входом выходного регистра 5 и вторым входом триггера 3, первый регистр 7, первую схему 8 сравнения, мультиплексор 9 и вторую схему 10 сравнения, входы которых подключены к первому (цифровому) выходу автоматического сигнализатора 1 дефектов. Причем первый вход (вход обнуления) первого регистра 7 соединен с выходом схемы б несовпадения, первый формирователь 11 импульса, входом соединенный с выходом первой схемы 8 сравнения и с вторым (управляющим) входом мультиплексора 9, а выходом - с вторым входом (вход записи) первого регистра 7, выход которого подключен к второму входу первой схемы 8 сравнения и первому входу мультиплексора 9, второй регистр 12, первым входом подключенный к выходу мультиплексора 9, вторым входом (входом обнуления)- к выходу схемы 6 несовпадения, а выходом - к второму входу второй схемы 10 сравнения и третьему входу выходного регистра 5, второй формирователь 13 импульса, вход которого подключен к выходу второй схемы 10 сравнения, а выход - к третьему входу второго регистра 12 и второму входу схемы совпадений 4, ждущий мультивибратор 14, входом соединенный с вторым выходом автоматического сигнализатора 1 дефектов, а выходом - с входом автоматического сигнализатора 1 дефектов.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

При перемещении пьезопреобразова- теля дефектоскопа (на фиг.1 пьезопреобра- зователь не показан) относительно дефекта на третьем выходе автоматического сигнализатора 1 дефектов появляется серия сигналов AI (эхосигналы от дефекта, фиг. 2а), поступающая на второй вход схемы 6 несовпадения и второй (счетный) вход счетчика 2 импульсов. Примем число импульсов в серии равным 5 ). Автоматический сигнализатор 1 дефектов преобразует напряжение, соответствующее амплитуде сигнала AI, находящегося в зоне контроля (фиг.2б), в цифровой код и хранит его на первом выходе после окончания зоны контроля в течение некоторого времени, определяемого длительностью импульса (фиг.2в), поступающего от ждущего мультивибратора 14 на управляющий вход автоматического сигнализатора 1 дефектов.

Задний фронт строб-импульса (фиг.2б) за пускает жду щи и мультивибратор 14, который инициирует выдачу информации на первый выход автоматического сигнализатора 1 дефектов. Примем, что в четвертом периоде зондирующих сигналов на третьем выходе автоматического сигнализатора 1 дефектов вместе с эхосигналом А4 появля-. ется импульс-помеха Ап. т.е. в этом периоде на его первом выходе в промежутке времени, равном длительности импульса Оз, имеется код, значение которого равно амплитуде Ап. В остальных периодах зондирующего сигнала значение кода на первом выходе автоматического сигнализатора 1 дефектов равно амплитуде соответствующего эхосигнала AJ.

В промежутке времени, равном длительности импульса DI, на первом выходе автоматического сигнализатора 1 дефектов имеется код, равный амплитуде AI, который при появлении переднего фронта импульса DI поступает на третий вход первого регистра 7 и первый вход первой схемы 8 сравнения, первый вход второй схемы 10 сравнения, третий вход мультиплексора 9 и через этот пока не переключенный мультиплексор на первый вход второго регистра 12. Поскольку в исходном состоянии все регистры обнулены, то на выходе первой схемы 8 сравнения возникает импульс (фиг.2г), передний фронт которого совпадает с передним фронтом импульса DI (фиг.2в).

Это означает, что значение выходного кода первого регистра 7, присутствующего на втором входе первой схемы 8 сравнения, меньше значения кода на первом выходе автоматического сигнализатора 1 дефектов, находящегося на первом входе первой схемы 8 сравнения.

Импульс с выхода первой схемы 8 сравнения переключает мультиплексор 9, в результате чего первый вход второго регистра 12 оказывается соединенным с выходом первого регистра 7. Одновременно и аналогично с первой схемой 8 сравнения срабатывает вторая схема 10 сравнения, на выходе которой возникает импульс (фиг.2е). Передний и задний фронты этого импульса совпадают соответственно с передним и задним фронтами импульса DL Импульс с выхода второй схемы 10 сравнения поступает на вход второго формирователя 13 импульса, на выходе которого формируется импульс (фиг.2ж) Запись, поступающий на второй сход схемы 4 совпадений и третий вход второго регистра 12. Импульс Запись

задержан относительно переднего фронта импульса DI на время г , достаточное для переключения мультиплексора 9. По переднему фронту импульса Запись осуществляется запись во второй регистр 12 кода,

поступившего с выхода первого регистра 7 через мультиплексор 9.- Поскольку первый регистр 7 был обнулен, то второй регистр 12 примет нулевой код, т.е. останется обнуленным. Аналогично на выходе первого формирователя 11 появляется импульс (фиг.2д) Запись, поступающий на второй вход первого регистра 7. Этот импульс Запись задержан относительно переднего фронта импульса DI на время т 1. Причем задержка

г больше задержки г на величину, достаточную для записи информации во второй регистр 12 и затем в первый регистр 7. По переднему фронту этого импульса Запись осуществляется запись в первый регистр 7

кода амплитуды сигнала An (фиг.2а), поступающего на третий вход этого регистра.

В момент появления кода амплитуды сигнала AI на выходе первого регистра 7 исчезает импульс (фиг.2г) на выходе первой

схемы 8 сравнения.

Код на выходе автоматического сигнализатора 1 дефектов снимается в момент появления заднего фронта импульса DL Во втором периоде зондирующего сигнала, при появлении на первом выходе автоматического сигнализатора 1 дефектов кода амплитуды сигнала А2 (учтем, что А2 Ai) в момент переднего фронта импульса (фиг.2г) с выхода первой схемы 8 сравнения

мультиплексор 9 подключит первый вход второго регистра 12 к выходу первого регистра 7. По переднему фронту импульса Запись с выхода второго формирователя 13 имуль- сов (фиг. 2ж) произойдет запись кода AI из

первого регистра 7 во второй регистр 12, после чего по переднему фронту импульса Запись с выхода первого формирователя 11 импульса (фиг.2д) произойдет запись кода А2 в первый регистр 7.

В третьем периоде код А2, записанный в первом регистре 7, остается без изменений, так как Аз А2 и, следовательно, на выходе первой схемы 8 сравнения импульс не возникает. Но поскольку Аз AL то на

выходе второй схемы 10 сравнения возникает импульс (фиг.2е), передний фронт которого запускает второй формирователь 13 импульса, с выхода которого импульс Запись (фиг.2ж) поступает на второй вход схемы 4 совпадений и третий вход второго регистра 12, производя запись кода Аз. поступающего с первого выхода автоматического сигнализатора 1 дефектов через непереключенный мультиплексор 9, во второй регистр 12, В этом периоде задний фронт импульса (фиг.2е) совпадает с моментом появления кода на выходе второго регистра 12.

В четвертом периоде в первый регистр 7 будет записан код амплитуды сигнала-помехи An, так как Ап Аа, а во второй регистр 12 - код А2, так как А2 Аз.

В пятом периоде содержимое первого 7 и второго 12 регистров остается без изменений, так как As А2 Ап.

Если пороговое число, определяющее емкость счетчика 2 импульсов, установлено, например, равным пяти (ввод порогового числа на фиг. 1 не показан), то в пятом периоде повторения зоны контроля с выхода этого счетчика на первый вход триггера 3 поступит импульс переноса, взводящий триггер 3, а на второй его вход - импульс несовпадения (фиг.2з) с выхода схемы 6 несовпадения, сбрасывающий триггер 3. Импульс Разрешение записи (фиг.2л) с выхода триггера 3 поступает на первый вход схемы 4 совпадений, на другой вход которой поступает разрешающий потенциал (фиг. 2ж) с выхода второго формирователя 13 импульса. Таким образом, в выходной регистр 5 во время действия импульса с выхода схемы 4 несовпадения (фиг.2л) передается код Аа, поступающий на его третий вход с выхода второго регистра 12.

Передний фронт импульса с выхода схемы 4 совпадений совпадает с передним фронтом сигнала As. Второй (счетный) вход счетчика 2 импульсов, на который поступают сигналы Ai с третьего выхода автоматического сигнализатора 1 дефектов, может содержать нормализатор сигналов AI. При отсутствии сигнала-помехи в любой зоне контроля, в которой имеется эхосигнал от дефекта, в выходной регистр 5 будет записан код амплитуды эхосигнала, значение которой минимально отличается от амплитуды огибающей серии эхосигналов от дефекта, т.е. код Аз, при воздействии помехи - код А2 или Аз (при совпадении Ап с Аа). Очистка регистров и счетчика 2 импульсов производится импульсом (фиг. 2з), поступающим с выхода схемы 6 несовпадения. Этот же импульс поступает на второй вход выходного регистра 5 и служит для разрешения передачи информации во внешнее регистрирующее устройство, например ЭВМ (на фиг, 1 не показано).

Таким образом, устройство обеспечивает помехозащиту при совпадении сигнала- помехи с эхосигналом от дефекта в любой зоне контроля.

Пороговое число, вводимое в счетчик 2

импульсов, как и в аналоге, выбирается меньшим возможного числа эхосигналов в серии.

При отсутствии сигнала-помехи имеет

0 место погрешность регистрации, так как значение Аз, записанное в выходной регистр 5, меньше значения амплитуды огибающей, равной значению Аа. Однако эта погрешность уменьшается при увеличении

5 числа эхосигналов в серии, что достигается повышением частоты повторения импульсов возбуждения или уменьшением скорости сканирования дефекта.

Формула изобретения

0 Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные автоматический сигнализатор дефектов, первый регистр и мультиплексор, первую схему сравнения, первым входом соединенную с

5 первым выходом автоматического сигнализатора дефектов, а выходом - с вторым входоммультиплексора,первый формирователь импульса, входом соединенный с выходом первой схемы сравнения,

0 а выходом - с вторым входом первого регистра, и выходной регистр, отличающий- с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, он снабжен последовательно соединенными схемой несовпадений, пер5 вым входом соединенной с вторым выходом автоматического сигнализатора дефектов, а выходом - с первым входом первого регистра, счетчиком импульсов, первым входом соединенным с выходом схемы несовпаде0 ния, а вторым входом - с третьим выходом автоматического сигнализатора дефектов, соединенным со вторым входом схемы несовпадений, триггером, первым входом соединенным с выходом счетчика импульсов,

5 и схемой совпадения, выходом соединенной с первым входом выходного регистра, вторым регистром, первым входом соединенным с выходом мультиплексора, а вторым входом - с выходом схемы

0 несовпадений, соединенной с вторым входом триггера и вторым входом выходного регистра, с третьим входом которого соединен выход второго регистра, второй схемой сравнения, первым входом соединенной с

5 первым выходом автоматического сигнализатора дефектов, соединенного с третьим входом мультиплексора, а вторым входом - с выходом второго регистра, вторым формирователем импульса, выходом соединенным с третьим входом второго регистра и

вторым входом схемы совпадений, а входомсигнализатора дефектов, выходом - с его

-с выходом второй схемы сравнения, и жду-входом, а второй вход первой схемы сравщим мультивибратором, входом соединен-нения соединен с выходом первого регистным с вторым выходом автоматическогора.

5

Изобретение относится к неразрушающим средствам контроля качества материалов и может быть использовано в эхойм- пульсных цифровых дефектоскопах. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости дефектоскопа. При совпадении эхосигнала от дефекта с импульсом помехи в пределах строб-импульса описанный дефектоскоп выдает информацию об амплитуде эхосигнала, минимально отличающейся от амплитуды огибающей серии эхосигналов. При наличии сигнала-помехи роль эхосигнала максимальной амплитуды выполняет сигнал-помеха, а в выходной регистр записывается код амплитуды эхосигнала, минимально отличающийся от амплитуды сигнала-помехи, т.е. код амплитуды эхосигнала максимального значения из серии эхосигналов, а не сигнал помехи. 2 ил. сл

Р,

иг.-f

Фиг. 2