Зеркально-теневой ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1992 года по МПК G01N29/08 

Изобретение относится к технике ультразвукового неразрушающего контроля и может быть использовано на железнодорожном транспорте и в различных отраслях машиностроения.

Известен ультразвуковой прибор неразрушающего контроля, содержащий последовательно электрически соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, преобразователи, первый усилитель, детектор, компаратор и блок индикации. Дефектоскоп снабжен последовательно соединенными пиковым детектором и вторым усилителем, выходом подключенным к второму входу первого усилителя, аттенюатором, входом подключенным к выходу пикового детектора, а выходом - к второму входу компаратора, последовательно соединенными ждущим мультивибратором с повторным запуском, входом подключенным к выходу компаратора, и вторым ключом, вторым входом подключенным к второму выходу пикового детектора, а выходом - к общей шине дефектоскопа, второй выход ждущего мультивибратора подключен к входу блока инди кации, третий вход компаратора подключен к второму выходу синхронизатора.

Недостатком данного дефектоскопа является невысокая надежность контроля. Это объясняется тем, что амплитуда 1-го донного импульса в каждом такте сравнивается с усредненным 1-м донным импульсом за несколько предыдущих тактов. При этом выявляемость дефекта зависит от скорости перемещения преобразователя и частоты зондирования, а также от места первоначальной установки преобразователя. В случае, если преобразователь установлен в первый момент времени на дефект, то этот дефект выявлен не будет ввиду отсутствия предыдущих тактов. При этом выявляемость

S

fc

о ы

00

дефекта зависит от скорости перемещения преобразователя и частоты зондирования, а также от места первоначальной установки преобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой прибор неразрушающего контроля содержащий генератор зондирующих импульсов, электроакустическийпреобрззоаатель, преобразователь сигнала с датчика, осуществляющий усиление этого сигнала, блок преобразования n-го донного импульса, включающий последовательно соединенные временной селектор и формирователь (пиковый детектор), индикатор и амплитуд- ний т-елемус о-гс донного импульса, вход которого соединен с выходом временного селектора, а выход - с входом индикатора. Дефектоскоп снабжен также блоком преобразования (п + 1)-го донного импульса, содержащим временной селектор и формирователь (пикозый детектор) и включенным последовательно с преобразователем сигнала с датчика, и блоком сравнения, входы которого подсоединены к выходам обоих блоков преобразования донных импульсов, а выход - к индикатору.

Несмотря на то, что в известном решении по сравнению с предыдущим достигается некоторое повышение надежности контроля за счет того, что сравнение амплитуд донных импульсов осуществляется в каждом такте зондирования, оно имеет недостатки, основными из которых являются низкая чувствительность и невысокая надежность контроля. Низкая чувствительность дефектоскопа объясняется тем, что сравниваются амплитуды двух последовательных соседних по времени донных импульсов в каждом такте зондирования, что не позволяет различать донные импульсы, отличающиеся на 1,. При резком отличим амплитуд двух соседних импульсов на бездефектном изделии может оказаться, что разница между амплитудами будет сопоставима с динамическим диапазоном уз- лоа дефектоскопа, что также приводит к пропуску дефектов.

Цель изобретения - повышение чувствительности и надежности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что дефектоскоп, содержащий электроакустический преобразователь, соединенный с генератором зондирующих импульсов и с первым входом первого усилителя, выход которого связан с первыми входами селекторов N-го и М-ro донных импульсов, вторые входы селекторов N-ro и М-ro донных импульсов соединены с генератором зондирующих импульсов, а выход селектора N-ro донного импульса соединен через пиковый детектор с первым входом блока сравнения,

выход которого соединен с блоком индикации, а второй вход соединен с выходом селектора М-го донного импульса, снабжен блоком автоматической регулировки усиления, включенным между выходом пикового

0 детектора и вторым входом первого усилителя, и вторым усилителем, включенным между выходом первого усилителя и первым входом селектора М-го донного импульса. На фиг. 1 представлена структурная схе5 ма предлагаемого ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 - схема генератора зондирующих импульсов; на фиг. 3 - временные диаграммы работы схемы.

Предлагаемый уль гразвуковой дефекто0 скоп содержит генератор 1 зондирующих импульсов, соединенный своим первым выходом 2 с электроакустическим преобразователем 3, установленным на контролируемом изделии 4, и с информаци5 онным входом 5 первого линейного усилителя 6. Второй выход 7 генератора 1 соединен с управляющими входами 8 и 9 селекторов

10и 11 соответственно М-х и N-x донных импульсов. Каждый из селекторов 10 и 11

0 содержит последовательно соединенные формирователь 12 задержки, формирователь 13 строба и ключ 14, соединенный с формирователем 13 строба своим управляющим входом 15. Информационные входы

5 16 и 17 ключей 14 служат соответственно информационными входами селекторов 10 и 11, а выходы ключей 14 являются выходами 18 и 19 селекторов 10 и 11 соответственно, Выход первого линейного усилителя 6

0 через последовательно соединенные второй линейный усилитель 20 и первый ампли- тудный детектор 21 соединен с информационным входом селектора 10 М-х донных импульсов (аход 16 клю-ia 14 селек5 тора 10). Одновременно выход усилителя 6 через второй амплитудный детектор 22 связан с информационным входом селектора

11N-x донных импульсов {вход 17 ключа 1 селектора 11). Первый Q и второй 20 линей0 ные усилители, а также первый 21 л второй 22 амплитудные детекторы образуют усилительный детек юр 23, Выход 18 селектора 10 М-х донных импульсов соединен с первым входом 24 блока 25 срагнения, включяюще5 го последовательно соединенные компаратор 26 и схему 27 управлений, также аттенюатор 28, подключенный сво выходом к первому входу 29 компаратора 26, в .;рой ь од которого перр т входом 24 Рчгжа 25 сомнения ьходог

30 блока 25 сравнения вход аттенюатора 28, а выходом 31 - выход схемы 27 управления. К выходу 19 селектора 11 N-x донных импульсов подключен пиковый детектор 32, соединенный своим выходом од- повременно с вторым входом 30 блока 25 сравнения и через блок 33 АРУ с управляющим входим 34 линейного усилителя 6. Выход 31 блока 25 сравнения соединен с индикатором 35, включающим последова- тельно соединенные звуковой генератор36, усилитель 37 низкой частоты и динамик 38. Генератор 1 зондирующих импульсов выполнен по схеме, изображенной на фиг.

2,и включает тиристор 39, подключенный к последовательному колебательному контуру конденсатор 40 - первичная обмотка трансформатора 41. К управляющему электроду тиристора 39 подключена дифференцирующая цепь конденсатор 42 - резистор 43. К аноду тиристора 39 и левой по схеме обкладке конденсатора 40 через резистор

44 подключен источник питания +Un. Параллельно вторичной обмотке трансформатора 41 подключен резистор 45. Пиковый детектор 46 включен между селектором 10 и компаратором 26,

На временной диаграмм фиг. 3) изображены отраженные донные импульсы на выходе электроакустического преобразова- теля 3 (точка А схемы на фиг, 1) На диаграмме 1 показаны порог на первом входе 29 компаратора 26 и м-е донные импульсы на входе пикового детектора 32 (точки Б и В схемы на фиг. 1 соответственно). На диаг- рамме III представлены порог на первом входе 29 компаратора 26 и М-е донные импульсы на первом входе 24 блок 25 сравне- ния (очки Б и Г схемы на фиг. 1 соответственно). На диаграмме IY показан сигнал на выходе 31 блока 25 сравнения (точка Д схемы на фиг. 1).

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Генератор зондирующих импульсов при г.одаче на его клемму Запуск импульсов запуска от автоколебательного генератора (не показан), который может быть выполнен по схеме мультивибратора, формирует электрический импульс возбужде- ния электроакустического пррпгп.ователя

3.Последний предназначен , - излучения механических ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие 4 и приема отраженных колебаний с последующим преоб- рззователен их в электрический сигнал. Отраженные донные импульсы (диаграмма

{) усиливаются первым линейным усилителем 6 и поступают одновременно на входы второго линейного усилите 20 и второго

амплитудного детектора 22. Во втором линейном усилителе 20 импульсы дополнительно усиливаются и затем детектируются первым амплитудным детектором 21. Донные импульсы с выхода первого линейного усилителя 6 детектируются вторым амплитудным детектором 22 без дополнительного усиления. С выхода второго амплитудного детектора 22 донные импульсы поступают на информационный вход 17 ключа 14 селектора 11 N-x донных импульсов, а с выхода первого амплитудного детектора 21 дополнительно усиленные донные импульсы поступают на информационный вход 16 ключа 14 селектора 10 М-х донных импульсов (М N), Формирователи 12 и 13 задержки и строба селектора 11 N-x донных импульсов по сигналу, поступающему на управляющий вход 9 селектора 11 от генератора 1, обеспечивают формирование сигнала, стробирующего N-й донный импульс, отраженный от противоположной поверхности контролируемого изделия 4. Формирователи 12 и 13 задержки и строба селектора 10 М-х донных импульсов по сигналу, поступающему на управляющий вход 8 селектора 10 от генератора 1, обеспечивают формирование сигнала, стробирующего М-й донный импульс, отраженный от противоположной поверхности изделия 4. При этом ключи s4 селекторов 11 и 10 пропускают соогзетстзенно К -й (диаграмма II) и М-й(дЕ(-грамма Ч) донные импульсы. Пмку- вый детзктор 32 формирует постоянное напряжение, равное амплитуде N-ro доннгто импульса, которое в компараторе 26 сравнивается с амплитудой М-го донного импульса. При этом аттенюатор 28, включенный между пиковым детектором 32 и компаратором 28, позволяет установить необходимый порог напряжения на первом входе 29 компаратора 26 (диаграммы I и HI). Есл1, ти шэние змпгитуд N-ro и М-ro дон.ь импульсов не соответствует заданному, то на эычиде- компаратора 26 появляйся с- нал, вызывающий срабатывание схемы } управления. Пр этом Е оночэется зву г в--. генеоатор 36, сигнал звуковой частоты острого усиливается усилителем 37 низкой частоты и поступает на динамик 38. Усилитель 33 APV усиливает постоянное напряжение с пикового Дегейтера 3 и формирует сигнал автомагичйской регулировки усиления 32 и формирует сигнал автоматический регулировки усиления первого линейного усилителя 6. Использование автоматической регулировки усиления по N-му донному импульсу позволяет сжать динамический диапазон изменения амплитуд донных импульсоз на входах компаратора 26, что

существенно снижает требования к линейности тракта и чувствительности блока 25 сравнения. Наличие второго линейного усилителя 20 в тракте усиления М-го донного импульса позволяет на бездефектных участках иметь N-й и М-й импульсы на входах 24 и 30 блока 25 сравнения примерно одинаковой амплитуды. По сравнению с известным в предлагаемом дефектоскопе достигается повышение чувствительности за счет возможности сравнения N-ro и М-го донных импульсов, значительно отличающихся друг от друга по амплитуде, при одновременном ограничении динамического диапазона сигнала на входе блока сравнения N-ro и М-го донных импульсов за счет введения второго усилителя Повышается надежность контроля вследствие выбора наиболее оптимального диапазона изменения амплитуд N-ro и М-го донных импульсов на входе компаратора за счет введения АРУ в схему.

Формула изобретения

Зеркально-теневой ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно

соединенные генератор зондирующих импульсов, электроакустический преобразователь, первый усилитель, первый временной селектор, первый пиковый детектор, блок сравнения и индикатор и последовательно

соединенные вторые временной селектор и пиковый детектор, выход которого связан с вторым входом блока сравнения.от л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности, оно снабжено блоком автоматического регулирования усиления, включенным между выходом первого пикового детектора и управляющим входом первого усилителя, и вторым усилителем, включенным между выходом

первого усилителя и входом второго временного селектора.

Изобретение относится к ультразвуковому не разрушающему контролю и может быть использовано на железнодорожном транспорте и в различных отраслях машиностроения. Цель изобретения состоит в повышении чувствительности и надежности контроля Зеркально-теневым методом зондируется изделие и анализируется приемный сигнал в двух каналах для N-ro и (М М)-го импульсов. Автоматическое регулирование усиления приемного сигнала по сигналу с выхода канала N-ro импульс позволяет сжать динамический диапазон измерительных узлов схемы, что повышает чувствительность дефектоскопа. В канале М-го импульса усилитель позволяет также ограничить динамический диапазон. 3 ил. №

Г

1

J J

Фиг I

36

Л

а 31

Hf

1LA

4b

&

т

Фиг. 2

Jl

III

tx

Г.