Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1992 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относи SCR к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано для цифрового измерения уровня сигнала, отраженного от несплошности.

Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий генератор зондирующих импульсов, преобразователь, усилитель, временной селектор и аналого-цифровой преобразователь, отличающийся тем, что аналого-цифровой преобразователь включает в себя компаратор, генератор импульсов и счетчик импульсов, выход которого соединен через дешифратор с регистратором результатов измерения амплитуды отраженных сигналов, а с помощью устоойства код-аналог изменяется порог срабатывания компаратора. Недостатком данного устройства является относительно невысокое быстродействие, так как аналого-цифровой преобраэова1ель осуществляет измерение амплитуды сигналов только при поступлении на его вход нескольких отражен1- чх сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению и достигаемому результату является ультразвуковой дефектоскоп, гэторый содержит соединенные последс агельяосинхро мзатор, генсг-этор зондирующих импульсов, акустический преобразователь, усилитель, пиковый детектор с временным селектором, генератор стро- бируюшчх импульсов, включенный выходом синхронизатора и входом временной селекции пикового детектора, последовательно соединенные источник опорного напряжения и компаратор и блок цифрового отсчета со счетчиком и цифровым индикатором.

Недостатком его является снижение точности определения амплитуды отраженных or ьэсплошнсстей сигналов при значео

ниях, близких к предельным значениям входных напряжений блока цифрового отсчета. Недостаток обусловлен тем, что измерение амплитуды сигнала происходит при постоянных крайних значениях входной характеристики устройства аналого-цифрового преобразования и, следовательно, на различных участках этой характеристики в зависимости от установленного порога срабатывания автоматического сигнализатора дефектов.

Целые изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, .3ri- ;;dTL,J ЗОНДИруЮЩИХ ИМПуЛЬСОЗ,

зчустиисх мй преобразователь, усилитель, Bpefr OHi-oti селектор и пиковый детектор, генератор с гробирующих импульсов, вклю- между выходом синхронизатора и «торим входом временного селектора, по- сг.едпвз ея зно соединенные источник опор- ного напряжения и компаратор и последовательно соединенные аналого- цифровой преобразователь и цифровой ин дикагор, снабжен последовательно соединенными резисторным делителем на- т -яжегмй вход которого связан с выходом г со ft /i/a опорного напряжения, первым операционным усилителем с отрицательной ибрь ной связью и вторым операционным vCM/ iiTentM с отрицательной обратной cmsfcfu JM лоюрою подключен ко входу anaoot о-цифрового преобразователя, по- следовательно соединенными триггером, 1-хо/з ч строго связан с выходом компарато- ра, буоернкн КРСКЗДОМ и индикаторомзна- кл 1,1 ifG4or/, первый вход которого ;-сд|ОЬ()чеь к пряному входу второго операционного усилителя с отрицательной обратной связью, ьгорой вход - с инверсным выходом триггера, i выход предназначен для заземления омход усилителя соединен со входом компаратора, выход пикового детектора свм- ззн с инчерсным входом первого операционного ;-сил1.меля с отрицательной обратной связь п, енупд которого подключен через ре- зистооы к прямому и инверсному входам второго операционного усилителя с отрицательной обратной связью, а выходгенерато- рэ строб рующих импульсов связан со входами установки компаратора, триггера и аналого-цифрового преобразователя.

Нд фиг, 1 изображена структурная схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2-4 - амплитудные характеристики пикового детектора и каскадов с операционными усилителями.

Дефектоскоп содержит соединенные последовательно синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов,ультразвуковой преобразователь 3 и усилитель 4 с

детектором приемного тракта дефектоскопа и автоматический сигнализатор дефектов с измерением амплитуды отраженных сигналов, содержащий соединенные последовательно генератор 5 стробирующих

импульсов, связанный со вторым выходом синхронизатора 1, временной селектор 6, связанный вторым входом с выходом усилителя 4, и пиковый детектор 7, первый операционный усилитель 8 с отрицательной

обратной связью, выполненной на резисторах R 1 и R 2, который соединен инвертирующим входом с выходом пикового детектора 7, второй операционный усилитель 9 с отрицательной обратной связью,

выполненной на резисторах R 3 и R 4, который соединен с инвертирующим входом и через резютор R5 с прямым входом с выходом перво) т операционного усилителя 8, со- единенныепоследовательно

аналого-цифровой преобразователь 10, соединенный входом с выходом второго операционного усилителя 9, а входом управления - со вторым выходом генератора 5 стробирующих импульсов, и цифровой индикатор

11, соединенные последовательно резистор R 6 установки порога срабатывания сигнализатора дефектов, компаратор 12, соединенный вторым входом с первым выходом генератора 5 стробирующих импульсов, а

третьим входом - с выходом усилителя 4 приемного тракта дефектоскопа, триггер 13, соединенный вторым входом с третьим выходом генератора 5 стробирующих импульсов, буферный каскад 14 и индикатор 15

знака, делитель напряжения, выполненный на резисторах R 7, R 8, вход которого соединен с движком резистора R 6 установки порога срабатывания сигнализатора дефектов, а выход соединен с прямым входом первого операционного усилителя 8, и

ключ 16, вход которого соединен с прямым

входом второго операционного усилителя 9,

8 вход управления - с выходом триггера 13.

Ультразвуковой дефектоскоп работает

следующим образом.

Генератор 2 эондирукж1их импульсов возбуждает через преобразователь 3 ультразвуковые зондирующие импульсы в изделии. Принятые из изделия отраженные от

несплошностей сигналь усиливаются и детектируются в усилителе 4 приемного тракта, Из принятой преобразователем 3 помедовательногти импульсов выделяются по j3HbT с гнзты временным селектором

6, н атгрой вход которого подаются стробирующие импульсы зоны контроля, сформированные генератором 5 стробирующих импульсов. К выходу временного селектора 6 подключен пиковый детектор 7, с которого снимается постоянное напряжение, величи- на которого пропорциональна амплитуде поданного на его вход импульса. Амплитудная характеристика пикового детектора 7 показана на фиг. 2. Сигнал с выхода усилителя 4 подается также на первый вход ком- паратора 12; на второй вход его поступаете движка резистора R 6 установки порога срабатывания сигнализатора дефектов напряжение порога срабатывания Un. Постоянное напряжение с пикового детектора 7 UBX по- дается на инвертирующий вход операционного усилителя 8, в котором резисторы R 1 и R 2 образуют отрицательную обратную связь, на прямой вход его подается через делитель напряжения, образованный рези- сторами R 7 и R 8, напряжение порога срабатывания Un. В результате с выхода операционного усилителя снимается напряжение, равное a(Un - UBX), где

R 2 R 8

а -н-у TV- подаваемое через резисторы R 3 и R 5 на входы операционного усилителя 9 (фиг. 3).

Введение такого сигнала a (Un - UBx) позволяет автоматически учитывать изме- нения порога срабатывания сигнализатора дефектов при настройке его чувствительности или нестабильности источника напряжения порога срабатывания. В исходном состоянии вход усилителя 9 соединен с об- щей шиной дефектоскопа через нормально закрытый ключ 16. Операционный усилитель 9 срабатывает как дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления Кус

ел R 4

41 ТГо.) ЕГО -1. причем выходное напряжение его уменьшается по абсолютной величине с увеличением UBX (фиг. 4, участок характеристики 1). Как только амплитуда входного сигнала компаратора 12 превысит напряжение Un порога срабатывания, на выходе компаратора 12 появляется сигнал, переводящий триггер 13 в возбужденное состояние. В результате открывается ключ 16, прямой вход операционного усилителя 9 со- единяется с общей шиной дефектоскопа. Операционный усилитель 9 начинает работать как инвертирующий усилитель с коэфR 4 фициентом усиления Кус

3 коэффициент усиления его будет равен -1. На выходе усилителя 9 появляется также положительное выходное напряжение, величина которого возрастает с увеличением UBX. так как усиление операционного усилителя изменилось только по фазе, а не nq абсолютной величине (фиг. 4, участок 2 характеристики).

Таким образом, на выходе операционного усилителя 9 всегда имеем положительное напряжение, уменьшающееся до нуля в точке, соответствующей порогу срабатывания сигнализатора дефектов. Это обеспечивает работу аналого-цифрового преобразователя 10, на вход которого поступает напряжение с выхода операционного усилителя 9, на одном и том же участке своей характеристики преобразования аналогового сигнала в цифровую форму незави- симо от установленного уровня срабатывания сигнализатора дефектов. Одновременно при срабатывании компаратора 12 и переключении триггера 13 происходит включение индикатора знака 15 переменной величины. Буферный каскад 14 служит для электрического согласования между триггером 13 и индикатором 15. На цифровом индикаторе 11, подключенном к выходу аналого-цифрового преобразователя 10, отображается величина превышения принятым сигналом порога4 срабатывания сигнализатора дефектов, т.е. установленного уровня фиксации размеров дефекта, или величина, на которую отраженный сигнал меньше уровня срабатывания. Превышение порога срабатывания сигнализатора дефектов отображается знаком + на индикаторе 15 знака.

Перед каждой зондирующей посылкой генератора 2 зондирующих импульсов триггер 13, ключ 16 и индикатор знака 15 приводятся в исходное состояние путем подачи импульса сброса от синхронизатора 5.

Формула изобретения Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, акустический преобразователь, усилитель, временной селектор и пиковый детектор, генератор стробирующих импульсов, включенный между выходом синхронизатора и вторым входом временного селектора, последовательно соединенные источник опорного напряжения и компаратор и последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и цифровой индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен последовательно соединенными резисторным делителем напряжения, вход которого связан с выходом источника опорного напряжения, первым и вторым операционными усилителями с отрицательной обратной связью, выход последнего подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, последовательно соединенными триггером, вход которого связан с выходом компаратора, буферным каскадом и индикатором знака и ключом, первый вход которого подключен к прямому входу второго операционного усилителя с отрицательной обратной связью, второй вход - к инверсному выходу триггера, а выход предназначен для заземления, выход усилителя соединен с

0

входом компаратора, выход пикового детектора - с инверсным входом первого операционного усилителя с отрицательной обратной связью, выход которого подключен к инверсному входу второго операционного усилителя с отрицательной обратной связью, а выход генератора стробирующих импульсов связан с входами установки компаратора, триггера и аналого-цифрового преобразователя.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при контроле с измерением уровня приемного сигнала. Цель изобретения - повышение точности за счет учета изменения порогового уровня при определении дефекта в изделии. Контролируемое изделие зондируется ультразвуком. Принятый от дефекта сигнал сравнивается по амплитуде с опорным уровнем. Разностный сигнал измеряется цифровым измерителем с учетом знака отклонения от установленного порога. Испол ,зование двух операционных усилителей и целителя напряжения позволяет работать аналого-цифровому преобразователю на липвйном участке его характера., и ки путем преобразования разностною сигнала только в однополярный сигнал. 4 мл

Фиг. i

«в

1

-U8x aUn +

6

Фиг.Ъ

UBx

Фиг.