Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1992 года по МПК G01N29/08 

Изобретение относится к неразрушающим, испытаниям ультразвуковым методом i/гможегбыть использовано в автоматизированных установках для контроля материалов и изделий в промышленности.

Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемопередающий преобразователь, смеситель, усилитель, селектор, аналого-цифровой преобразователь, блок сравнения, блок памяти, оперативное запоминающее устройство, формирователь зоны контроля, регистратор и устройства диагностики.

Известен также ультразвуковой дефектоскоп , содержащий кварцевый генератор, синхронизатор, распределитель, гене- раторно-приемный тракт, включающий генератор, преобразователь и усилитель, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство и цифровой преобразователь, где находятся однократно заданные цифровые коды коррекции и преобразования реальной амплитудной характеристики приемного тракта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, первый триггер, счетчик адреса, генератор зондирующих импульсов, преобразователь, приемоусилительный аналого-цифровой

VI

4 О Ю Ю 00

тракт, состоящий из ключа-селектора, логарифмического усилителя, детектора и аналого-цифрового преобразователя, вычи- татель, выполненный в виде блока разности, и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), а также первый распределитель, постоянное запоминающее устройство, генератор экспоненциального импульса, формирователь зоны контроля и регистратор.

Недостаток известного ультразвукового дефектоскопа - низкая достоверность контроля, что обусловлено отсутствием средств корректировки дифференциальных нелинейностей приемоусилительного аналого-цифрового тракта, заключающихся в отличии действительных значений шагов квантования аналогового сигнала по амплитуде от их среднего значения в 2-4 и более раз. Вследствие этого при работе ультразвукового дефектоскопа в режиме вычисления корректирующих кодов в последовательности кодовых комбинаций на выходе аналого-цифрового преобразователя, тактируемого через равные промежутки времени, возможны пропуски отдельных значений кодов. В результате возникают пропуски в последовательности корректирующих кодов, записываемых в соответствующие ячейки оперативного запоминающего устройства. Таким образом корректировки определяются не для всех значений амплитуд сигнала, что приводит к значительным погрешностям итоговой логарифмической амплитудной характеристики приемоу.силительного аналого-цифрового тракта, характер и значения которых зависят и от воздействия дестабилизирующих факторов, тем самым снижая достоверность контроля.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля путем автоматической корректировки дифференциальных нелинейностей реальной амплитудной характеристики приемоусилительного аналого-цифрового тракта ультразвукового дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно электроакустически соединенные синхронизатор, первый триггер, счетчик адреса, генератор зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь, ключ-селектор, логарифмический .усилитель, аналого-цифровой преобразователь, вычитэтель и оперативное запоминающее устройство, последовательно соединенные распределитель и постоянное запоминающее устройство, второй вход которого соединен с вторым выходом счетчика адреса, генератор экспоненциального импульса, включенный между первым выходом синхронизатора и вторым входом ключа-селектора, формирователь зоны контроля, включенный между первым

выходом первого триггера и третьим входом ключа-селектора, и регистратор, первый вход распределителя соединен с четвертым входом ключа-селектора, вторым входом ОЗУ и вторым входом первого триггера, вто0 рой вход - с вторым выходом синхронизатора, второй выход - с вторым входом счетчика адреса, первый выход которого соединен с вторым входом первого триггера, достигается тем, дополнительно снабжен

5 вторым триггером, включенным между вторым выходом синхронизатора и вторым входом вычитателя, и коммутатором, первый вход которого соединен с первым входом регистратора, вторым входом второго триг0 гера и вторым выходом первого триггера, второй вход - с вторым выходом синхронизатора, третий вход - с первым выходом распределителя, выход-с вторыми входами аналого-цифрового преобразователя и ре5 гистратора, третий вход ОЗУ соединен с третьим выходом синхронизатора, четвертый вход - с выходом постоянного запоминающего устройства, а выход - с третьим входом регистратора.°

0 Нафиг.1 представлена блок-схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Ультразвуковой дефектоскоп (фиг.1) со5 держит последовательно электроакустически соединенные синхронизатор 1, первый триггер 2, счетчик 3 адреса, генератор 4 зондирующих импульсов (ГЗИ), приемно- передающий преобразователь (ПЭП) 5,

0 ключ-селектор 6, логарифмический усилитель (ЛУ) 7, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, вычитатель 9 и ОЗУ 10, последовательно соединенные распределитель 11 и постоянное запоминающее уст5 ройство (ПЗУ) 12, второй вход которого соединен с вторым выходом счетчика 3 адреса, генератор 13 экспоненциального импульса (ГЭИ). включенный между первым выходом синхронизатора 1 и вторым входом

0 ключа-селектора б, формирователь 14 зоны контроля (ФЗК), включенный между первым выходом первого триггера 2 и третьим входом ключа-селектора 6, четвертый вход последнего совместно с первым входом

5 распределителя 11 и вторым входом ОЗУ 10 соединен с вторым выходом первого триггера 2, второй триггер 15, включенный между вторым выходом синхронизатора 1 и вторым входом вычитателя 9, коммутатор 16 и регистратор 17, первые входы которых совместно с вторым входом второго триггера 15 соединены с вторым выходом первого триггера 2, причем первый выход счетчика 3 адреса соединен с вторым входом первого триггера 2, второй выход синхронизатора 1 - с вторыми входами распределителя 11 и коммутатора 16, второй выход распределителя 11 - с вторым входом счетчика 3 адреса, третий вход коммутатора 16-с первым выходом распределителя 11, выход коммутатора 16 - с вторыми входами АЦП 8 и регистратора 17, третий вход ОЗУ 10 соединен с третьим выходом синхронизатора 1, четвертый вход - с выходом ПЗУ 12, а выход - с третьим входом регистратора 17. Кроме того, обозначены сигналы 18-35 (фиг.2) на выходах блоков ультразвукового дефектоскопа.

Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Синхронизатор 1, в состав которого может входить, например, тактовый генератор (не показан), вырабатывает тактовые импульсы синхронизации высокой частоты следования. Тактовый генератор имеет два выхода, соединенные в самом синхронизаторе соответственно с его вторым и третьим выходами, причем тактовые импульсы на каждом из них имеют одинаковую частоту следования, но импульсы 18 первой последовательности на втором выходе синхронизатора 1 смещены на полпериода по отношению к импульсам 19 второй последовательности на его третьем выходе.

В состав синхронизатора 1 может входить и счетчик импульсов (не показан), который после отсчета заданного количества импульсов любой из последовательностей (например, второй), определяемого частотой посылок зондирующих импульсов в контролируемое изделие, вырабатывает импульс 20 цикла, поступающий на первый выход синхронизатора 1.

Каждый цикл работы ультразвукового дефектоскопа состоит из двух последовательных режимов: определения корректирующих кодов (первый) и ультразвукового контроля (второй). До начала очередного цикла первый триггер 2 находится в состоянии О, которому соответствует уровень О на его втором выходе (сигнал 22) и уровень логической 1 - на первом (сигнал 21). При поступлении импульса 20 цикла на первый вход первого триггера 2 последний устанавливается в состояние логической 1, реализуя при этом режим определения корректирующих кодов, которому соответствуют уровень логической 1 на втором выходе и уровень О на первом. Одновременно импульсом 20 цикла включается ГЭИ

13, формирующий образцовый сигнал - радиоимпульс 25 с экспоненциально убывающей амплитудой, частота заполнения которого соответствует рабочей частоте приемоусилительного аналого-цифрового тракта (ПУАЦТ) ультразвукового дефектоскопа, в состав которого входят ключ-селектор 6, ЛУ 7 и АЦП 8. ГЭИ 13 может быть выполнен, например, на основе высокодоб0 ротного LC-контура ударного возбуждения с элементами, имеющими малые температурные коэффициенты индуктивности и емкости. С целью предотвращения воздействия различных дестабилизирую5 щих факторов на параметры импульса 25, формируемого ГЭИ 13, последний может быть герметично экранирован. Экспоненциальный закон изменения амплитуды импульса обусловлен затуханием свободных

0 колебаний в LC-контуре.

Ключ-селектор 6 выполнен в виде коммутатора аналоговых сигналов с идентичными каналами и работает таким образом, что при поступлении уровня логической 1 на

5 его четвертый вход и уровня О на третий открывается второй канал, на выход ключа- селектора 6 передается сигнал с его второго входа. Аналогично при поступлении уровня логической 1 на его третий вход и уровня

0 О на четвертый открывается первый канал, на выход ключа селектора 6 передается сигнал с первого входа. При наличии уровня О на третьем и четвертом входах ключа-селектора 6 последний полностью закрыт, анало5 говые сигналы на его выход не передаются. Так как ультразвуковой дефектоскоп обеспечивает возможность работы с совмещенным приемопередающим ПЭП 5, то в состав первого канала ключа-селектора 6 может

0 входить, например, диодный ограничитель импульсов, однако для обеспечения идентичности его каналов в этом случае необходимо наличие аналогичного ограничителя и в составе второго канала.

5 При установке первого триггера 2 в состояние логической 1 ключ-селектор 6 отпирается по второму каналу, и на вход ЛУ 7 поступает радиоимпульс 25 с выхода ГЭИ 13. В ЛУ 7, в состав которого может входить,

0 например, двухполупериодный детектор, указанный радиоимпульс преобразуется по логарифмическому закону, детектируется и интегрируется. С выхода ЛУ 7 соответствующий видеоимпульс 26(1) поступает далее

5 на АЦП 8, где его огибающая преобразуется в последовательность цифровых кодов. Известно, что если на вход идеального логарифмического усилителя, входящего в состав идеального ПУАЦТ, подать импульс с экспоненциально убывающей амплитудой,

го после логарифмического преобразования в усилителе, детектирования и интегрирования видеоимпульс на его выходе имеет огибающую в виде наклонной прямой линии (импульс 26(1)) Последовательность цифровых кодов, получаемая после преобразования огибающей указанного видеоимпульса в идеальном АЦП, тактируемом через равные промежутки времени, представляет собой арифметическую прогрессию с постоянной разностью. Параметры системы - постоянная времени LC-контура, входящего в состав ГЭИ 13, начальная амплитуда видеоимпульса 26 (I), частота следования тактовых импульсов синхронизации АЦП - должны быть подобраны таким образом, чтобы разность указанной арифметической прогрессии цифровых кодов была равна одному значению единицы младшего разряда (ЕМР)АЦП.

Однако каждый из блоков, входящих в состав реального ПУАЦТ, обладает погрешностями преобразования, обусловленными отличием их реальных амплитудных характеристик от соответствующих идеальных, что проявляется как в нормальных, т.е. в расчетных, условиях, так и при воздействии различных внутренних и внешних дестабилизирующих факторов: изменение и колебание напряжений питания, изменение температуры и влажности окружающей среды, воздействие электромагнитного поля, старение элементов и изменение ими своих параметров и т.д. Характер реакции каждого из блоков - ключа-селектора 6, ЛУ 7, АЦП 8 и ПУАЦТ, в целом на совокупность указанных факторов в большинстве случаев теоретически не предсказуем. Особенно велико влияние дестабилизирующих факторов на блок с нелинейной амплитудной характеристикой - ЛУ 7, а также на блок преобразования аналоговой формы сигнала в цифровую - АЦП 8, который, кроме того, обладает специфическим видом погрешности - дифференциальной нелинейностью, выражающейся в отличии действительных значений некоторых шагов квантования по амплитуде от их среднего значения в 2-4 и более раз.

Различного рода погрешности и нелинейности блоков в составе ПУАЦТ, а также их зависимость от воздействия дестабилизирующих факторов обуславливают искажения видеоимпульса 26 (I), полученного преобразованием образцового радиоимпульса 25 в реальном ЛУ 7. Его огибающая не представляет собой прямую наклонную линию, а соответствующая последовательность цифровых кодов на выходе реального АЦП 8 - убывающую арифметическую прогрессию с постоянной разностью R этой последовательности возможен пропуск отдельных значений цифровых кодов, так как время, в течение которого аналоговый сигнал на входе АЦП 8 принимает значения в диапазоне амплитуд, соответствующем шагу квантования с большой по абсолютной величине дифференциальной нелинейностью, может оказаться, например, значи0 тельно меньше времени его нахождения в диапазоне других шагов квантования, а также периода следования тактовых импульсов синхронизации АЦП. Вследствие того, что амплитуда радиоимпульса 25 непрерывно

5 уменьшается от своего максимального значения до нуля, то соответствующая ей последовательность кодов на выходе АЦП 8 есть дискретизированная амплитудная характеристика реального логарифмического

0 ПУАЦТ в определенном масштабе, обладающая всеми присущими ей погрешностями и нелинейностями и промодулированная суммарным воздействием всех дестабилизирующих факторов.

5 Определение корректирующих кодов для шагов квантования с малой дифференциальной нелинейностью заключается в том, что каждому значению цифрового ода тО), где j - порядковый номер выборки, пол0 учаемому на выходе АЦП 8 и принадлежащему дискретизированной амплитудной характеристике реального логарифмического ПУАЦТ, ставится в соответствие значение кода K(j), принадлежащее дискретизирован5 ной амплитудой характеристике идеального логарифмического ПУАЦТ. т.е. не имеющего погрешностей, нелинейностей и не подверженного влиянию различных дестабилизирующих факторов. Указанный идеальный

0 ПУАЦТ реализован в своем цифровом эквиваленте - счетчике 3 адреса и ПЗУ 12, причем в ячейках ПЗУ 12 с последовательно возрастающими адресами, начиная с некоторой начальной, записана арифметическая

5 прогрессия кодов с постоянной единичной разностью, т.е. значение кода, содержащегося в каждой последующей ячейке, на единицу меньше значения кода, содержащегося в каждой предыдущей: K(j+ 1) K(j) - 1.

0 При последовательном чтении информации из этих ячеек получаемая последовательность цифровых кодов есть ни что иное как эквивалент реакции идеального логарифмического ПУАЦТ при воздействии на его вход

5 радиоимпульса 25 с экспоненциально убывающей амплитудой. Оба в общем случае не равные одна другой последовательности кодов - с выхода АЦП 8 и выхода ПЗУ 12 - синхронно, код за ходом, поступают соответственно на первый, адресный и четвертый информационный входы ОЗУ 10 и фиксируются в последнем таким образом, что в ячейку ОЗУ 10, адрес которой равен текущему значению mQ) кода с выхода АЦП 8, записывается соответствующий код K(j) с выхода ПЗУ 12, представляющий собой скорректированное значение кода m(j) (корректирующий код). Причем для обеспечения полного взаимного соответствия кодов обеих последовательстей адрес начальной ячейки ПЗУ 12, с которой начинается чтение, должен быть выбран с учетом временной задержки Т (сигнал 26), приобретаемой радиоимпульсом 25 при последовательном прохождении через все блоки, входящие в состав ПУАЦТ. Во всех ячейках ПЗУ 12 с адресами меньше начального могут быть записаны коды с нулевым значением, представляющие собой уровень постоянной составляющей (нуля).

Определение корректирующих кодов для шагов квантования с большой по абсолютной величине дифференциальной нелинейностью производится с помощью интерполяции и заключается в том, что каждое значение K(j) корректирующего кода с выхода ПЗУ 12 записывается как в соответствующую ему ячейку ОЗУ 10, адрес которой mQ) определяется текущим кодом с выхода АЦП 8 - основную ячейку, так и в следующую за ней - дополнительную ячейку, адрес которой на единицу меньше m(j)-1. Далее возможны два случая

В первом случае при следующей выборке на выходе АЦП 8 устанавливается код, значение которого m(j+1) на единицу меньше предыдущего:

mG+1) mQ)-1.

Соответствующий корректирующий код K(j+1) для этого значения, считываемый из ПЗУ 12, вновь записывается в ячейку с адресом m(j)-1, т.е. в ту ячейку, которая в предыдущей выборке была дополнительной, стирая ранее записанный код K(j), а также в следующую за ней ячейку с адресом на единицу меньшим:

m(j+1)- 1 mG)-2.

В этом случае первая ячейка становится основной для данной выборки (так как ее адрес m(j+1) равен текущему значению кода с выхода АЦП 8), а вторая - дополнительной.

Во втором случае при следующей выборке на выходе АЦП 8 устанавливается

код, значение которого m(j+1) на две единицы меньше предыдущего:

m(j+1) m(j)-2.

т.е. код со значением m(j) - 1 пропускается вследствие дифференциальной нелинейности АЦП 8. Соответствующий корректирующий код K(j+ 1) также записывается в

две ячейки: основную для данной выборки, адрес которой равен текущему значению m(j+ 1) кода с выхода АЦП 8. и дополнительную с адресом на единицу меньшим, т.е. mQ+ 1) - 1 m(j) - 3, ячейки. В этом

случае код K(j) в ячейке с адресом пл(|) - 1, которая была дополнительной в предыдущей выборке, сохраняется неизменным и во втором режиме цикла используется в качестве корректирующего, при получении на выходе АЦП 8 кода со значением, численно равным m(j) - 1.

Правомерность проведения интерполяции указанным способом подтверждается следующим. Значения кодов, считываемые

из ячеек ПЗУ 12с соседними адресами, отличаются на 1 EMP:K(j+1) КО)- 1. Значения кодов m(j) и m(j+1), устанавливающиеся на выходе АЦП 8 в результате двух соседних выборок, могут отличаться один от другого

на 2 EMP: m(j+1) m(j) - 2, что возможно в случае пропуска промежуточного значения (m(j) - 1) вследствие дифференциальной нелинейности АЦП. Разности I между соответствующими реальными и корректирующими

кодами:

l(j) K(j)-mG);

l(j+1)K(j-H)-m(j+1)

(KG)-1)-(m(j)-2) l(j)+i,

40

отличаются на 1 EMP. Исходя из монотонности амплитудной характеристики ПУАЦТ можно предположить, что условный корректирующий код К для значения m(j) - 1 был бы заключен в интервале

50

K(j+1) (j)

или

КОД-1 .(j).

Так как корректирующий код может принимать только целые значения, то К должно быть округлено до значения одной из границ интервала. Вследствие-методической погрешности квантования АЦП точное значение преобразуемого аналогового сигнала неизвестно, поэтому указанный корректирующий код может быть с равной вероятностью округлен до любой, в том числе и верхней границы, что и производится.

При установке первого триггера 2 в состояние логической он переводит ОЗУ 10 в режим записи по его второму входу, блокирует регистратор 17 по его первому входу, деблокирует распределитель 11 и счетчик 3 адреса по их первым входам, а второй триггер 15 - по второму входу. Кроме того, уровнем логической 1 на первом входе коммутатора 16 открывается первый канал последнего и на выход коммутатора 16 передаются сигналы с его третьего входа. Распределитель 11 может быть выполнен, например, в виде кольцевого регистра или набора триггеров и работает так, что первый же тактовый импульс из первой последовательности 18, поступивший на. второй вход распределителя 11 следом за деблокированием последнего первым триггером 2, проходит на второй выход распределителя 11 (сигнал 23), второй импульс - на его первый выход (сигнал 24), .третий импульс - вновь на второй выход и т.д. Таким образом, частота появления тактовых импульсов на каждом из выходов распределителя 11 в 2 раза ниже частоты следования тактовых импульсов 18.

Каждый подпроцесс обработки информации - выборка и преобразование аналоговой формы сигнала в цифровую, непосредственное определение корректирующих кодов и интерполяция - состоит из четырех тактов, начинается в момент появления очередного импульса 23 на втором выходе распределителя 11 и имеет свой порядковый номер. Первый подпроцесс начинается сразу же после включения в работу распределителя 11. Рассмотрим работу устройства в подпроцессе с номером J.

Импульс 23 с номером j с второго выхода распределителя 11 поступает на второй вход счетчика 3 адреса, в результате чего последний устанавливает на своем втором выходе j-e значение цифрового кода, являющееся адресом очередной ячейки ПЗУ 12 (сигнал 28). Код адреса ячейки поступает на второй, адресный вход ПЗУ 12, выполненного, например, на микросхемах постоянной или перепрограммируемой памяти с триггерами на выходе. Программирование ПЗУ 12 может быть осуществлено заранее с помощью известных программаторов.

Тактовый импульс из первой последовательности 18, вызвавший появление j-ro импульса 23 на втором выходе распределителя 11 (первый тактовый импульс j-ro подпроцесса), поступая одновременно на первый вход второго, счетного триггера 15, устанавливают его в состояние логической 1 (сигнал 32) (это следует из того, что к началу каждого подпроцесса второй триггер 15 находится в состоянии О). С выхода второго триггера 15 уровень логической 1

0 поступает на второй вход вычитателя 9, на первом входе которого присутствует цифровой код со значением m(j-1) с выхода АЦП 8. полученный в предыдущем (j-1)-M подпроцессе обработки информации

5 (сигнал 31). Вычитатель 9. построенный, например, в виде многоразрядного сумматора, работающего в режиме вычитания, производит алгебраическое вычитание единицы из кода m(j-1), и на

0 его выходе устанавливается значение т(-1) - 1 (сигнал 33). Работа вычитателя происходит в асинхронном режиме, т.е. временной сдвиг между моментами изменения сигналов на его входах и выходе определя5 ется лишь быстротой распространения процессов в нем, и он должен быть меньше чем полпериода следования тактовых импульсов любой из последовательностей 18 или 19.

0 Таким образом, к концу первого такта на первом, адресном входе ОЗУ 10 присутствует код со значением m(j-1) - 1 с выхода вычитателя 9, который представляет собой адрес дополнительной для предыдущего

5 подпроцесса ячейки ОЗУ 10. На четвертом, информационном входе ОЗУ 10 присутствует корректирующий код со значением KQ-1) (сигнал 30) с выхода ПЗУ 12, определенный в предыдущем (j-1)-M подпроцессе для зна0 чения m(j-1), т.е. для основной ячейки с этим адресом, ОЗУ 10 предназначено для хранения корректирующих кодов и может быть выполнено на микросхемах оперативной памяти. Режим его работы задается по вто5 рому входу, а если на нем присутствует уровень логической 1, то ОЗУ 10 работает в режиме записи; если О - в режиме чтения. Собственно запись или чтение производятся по тактовому импульсу 19, поступающему

0 на его третий, синхронизирующий вход. На выходе ОЗУ могут быть установлены триггеры, обеспечивающие сохранение выходной информации до прихода очередного тактового импульса 19. Количество адресуемых

5 ячеек ОЗУ 10 должно быть не менее числа принципиально возможных состояний (значений) на выходе АЦП 8.

Во втором такте j-ro подпроцесса очередной тактовый импульс из второй последовательности 19 с третьего выхода

синхронизатора 1 поступает на третий, синхронизирующий вход ОЗУ 10, в результате чего происходит запись кода K(j-1) в ячейку с адресом m(j-1) - 1. т.е. производится интерполяция корректирующего кода на следующее ожидаемое значение дискретизированной амплитудной характеристики реального ПУАЦТ.

В третьем такте j-ro подпроцесса очередной тактовый импульс из первой последовательности 18 устанавливает второй триггер 15 в состояние О (сигнал 32) по его первому входу, а также проходит на первый выход распределителя 11 (сигнал 24). В результате этого из ПЗУ 12 считывается новая информация - цифровой код со значением КО) (сигнал 30, причем KQ) KQ-1) - 1), записанный в ячейку, адрес которой выставлен счетчиком 3 адреса на два такта ранее. Этот же импульс 24 с первого выхода распределителя 11, проходя через открытый первый канал коммутатора 16 (сигнал 27), поступает на второй, синхронизирующий вход АЦП 8, и последний преобразует аналоговый сигнал - текущую величину огибающей видеоимпульса 26 (I) в цифровой код с новым значением m(j) (сигнал 31). В состав АЦП 8 могут входить, например, триггеры для сохранения информации на его выходе до прихода следующего импульса 27 Так как второй триггер 15 в третьем такте подпроцесса находится в состоянии О, то значения кодов на первом входе и выходе вычитателя 9 совпадают, т.е фактически производится вычитание нуля из кода m(j) (сигналы 31 и 33 соответственно), и к концу третьего такта на первом, адресном и на четвертом информационном входах ОЗУ -10 присутствуют, соответственно, цифровые коды со значениями m(j). принадлежащее амплитудной характеристике реального ПУАЦТ, и K(j),- принадлежащее амплитудной характеристике идеального ПУАЦТ. Причем последнее является корректирующим кодом для значения m(j). В четвертом такте j-ro подпроцесса очередной тактовый импульс из второй последовательности 19, поступающий на третий, синхронизирующий вход ОЗУ 10, осуществляет запись кода K(j) в ячейку ОЗУ 10 с адресом m(j), которая является основной для данного подпроцесса. так как ее адрес равен значению кода на выходе АЦП 8

На этом данный j-й подпроцесс обработки информации завершается Очередной тактовый импульс первой последовательности 18 начинает следующий 0+1)-й подпроцесс обработки информации. В первом такте подпроцесса второй триггер 15 вновь устанавливается в состояние логической 1, а на втором выходе счетчика 3 адреса появляется адрес (j+1) следующей ячейки ПЗУ 12. Вычитатель 9 производит вычитание единицы, поступающей с выхода второго триггера 15, из ранее полученного кода m(j) с выхода АЦП 8, тем самым устанавливая на первом входе ОЗУ 10 адрес m(j) - 1 следующей ячейки, являющейся дополнительной для предыдущего J0 го подпроцесса. Во втором такте (j+1)-ro подпроцесса ОЗУ 10 осуществляется запись корректирующего кода KQ), определенного в предыдущем j-м подпроцессе, в дополнительную ячейку с адресом m(j) - 1, В третьем

5 такте (j+1)-ro подпроцесса очередной тактовый импульс с второго выхода синхронизатора 1 устанавливает второй триггер 15 в состояние О, а по соответствующему ему импульсу 24 с первого выхода распредели0 теля 11 производится считывание из ячейки ПЗУ 12 с адресом (j+1) нового значения корректирующего кода KQ+1). Кроме того, по импульсу 27, поступающему на второй вход АЦП 8 через открытый первый канал комму5 татора 16, происходит преобразование нового текущего значения аналогового сигнала - огибающей видеоимпульса 26 (I) - в цифровой код mG+1). который далее без изменения в вычитателе 9 поступает на пер0 вый вход ОЗУ 10. По четвертому тактовому импульсу 0+1)го подпроцесса ОЗУ 10 производит запись нового значения корректирующего кода KQ+ 1) в ячейку с адресом тО+1)-основную для данного подпроцесса.

5 Аналогично определяются корректирующие коды для каждого значения дискретизированной амплитудной характеристики реального ПУАЦТ, Это происходит до тех пор, пока в (п-1)-м подпроцессе цифровой код с

0 выхода ПЗУ 12, считанный из ячейки с адресом п-1, не достигает нулевого значения (К(п-1) 0), что соответствует постоянной составляющей (нулю), и не будет записан в ячейку ОЗУ 10с адресом m(n-1) корректи5 рующий код К(п-1) для постоянной составляющей. Указанный корректирующий код записывается только один раз и только в одну основную ячейку. Поступление следующего импульса 23 на второй вход счетчика

0 3 адреса вызывает переполнение последнего, и на его первом выходе появляется импульс 29, который сбрасывает первый триггер 2 по его второму входу в исходное состояние. При этом на его втором выходе

5 устанавливается О (сигнал 22), а на первом - логическая 1 (сигнал 21).

Тем самым первый триггер 2 блокирует распределитель 11, запрещая передачу тактовых импульсов на его выходы, закрывает ключ-селектор 6 по второму каналу, разрывая связь выхода ГЭИ 13 с входом ЛУ 7, переводит ОЗУ 10 из режима записи в режим чтения, сбрасывает счетчик 3 адреса в О по его первому входу, а также блокирует дальнейшую работу второго триггера 15, при этом на выходе последнего устанавливается состояние О, Кроме того, первый триггер 2 деблокирует работу регистратора 17 и переводит коммутатор 16 в открытое состояние для второго канала, при котором выход коммутатора 16 соединяется с его вторым входом.

На этом первый режим работы дефектоскопа - определение корректирующих кодов - завершается, начинается второй режим - режим ультразвукового контроля,

Импульсом 29 с первого выхода счетчика 3 адреса запускается ГЗИ 4. Последний возбуждает приемопередающий ПЭП 5. который излучает зондирующий импульс ультразвуковых колебаний (УЗК) в контролируемое изделие (не показано). Отраженные от дефектов или иных неоднород- ностей изделия УЗК принимаются там же или, в случае раздельной работы - другим, приемным ПЭП (не показан). С первого выхода первого триггера 2 уровень логической 1 поступает на вход ФЗК 14. Последний формирует строб-импульс 34 зоны контроля, причем задержка его по отношению к зондирующему импульсу может выбираться, например, из условия не попадания последнего в зону контроля, а в иммерсионном варианте - не попадания первого импульса, отраженного от передней поверхности контролируемого изделия. С выхода ФЗК 14 строб-импульс 34 зоны контроля поступает на третий вход ключа-селектора 6 и при наличии уровня О на его четвертом входе открывает ключ-селектор 6 по первому каналу, в результате чего сигналы, принятые ПЭП 5, поступают на вход ЛУ 7, где усиливаются, преобразуются по логарифмическому закону, детектируются и интегрируются. соответствующие видеоимпульсы 26 (II) с выхода ЛУ поступают на первый вход АЦП 8.

Каждый подпроцесс обработки информации во втором режиме цикла состоит из двух тактов, начинается в момент появления очередного импульса первой последовательности 18 на втором выходе синхронизатора 1 и имеет свой номер, начиная с п.

С установкой первого триггера 2 в состояние О в коммутаторе 16 открывается второй канал, и тактовые импульсы первой последовательности 18 начинают поступать на вторые, синхронизирующие входы АЦП 8

и регистратора 17 (сигнал 27). С каждым импульсом 27. т.е. в первом такте каждого подпроцессора, АЦП 8 преобразует текущее значение огибающей видеоимпульсов 26 (II)

или, при закрытом ключе-селекторе 6, уровня нуля - в соответствующий цифровой код m(i), где I - номер очередного подпроцесса: I п, п+1, п+2а члены последовательности m(i) могут принимать любые

0 значения из числа принципиально возможных на выходе АЦП 8. Так как частота поступления импульсов 27 на второй, синхронизирующий вход АЦП 8 во втором режиме цикла в 2 раза выше, чем в первом,

5 то в 2 раза выше оказывается и частота дискретизации аналогового сигнала, что позволяет более точно преобразовать, скорректировать и обработать огибающую сигналов. С выхода АЦП 8 цифровой код

0 m(i) через вычитатель 9 поступает на первый, адресный вход ОЗУ 10, определяя адрес необходимой ячейки. Так как второй триггер 15 заблокирован в состоянии О, то информация на первом входе и выходе вы5 читателя 9 совпадает. Во втором такте подпроцесса по очередному импульсу второй последовательности 19, поступающему на третий, синхронизирующий вход ОЗУ 10, производится чтение из последнего цифро0 вого кода со значением K(m(i)) (сигнал 35), записанного в первом режиме работы дефектоскопа по тому адресу, который численно равен данному значению m(i). С выхода ОЗУ 10 код K(m(i)), являющийся

5 скорректированным, с учетом всех погрешностей и воздействия дестабилизирующих факторов цифровым значением m(l) текущей величины огибающей сигналов, принятых ПЭП 5, поступает на третий вход

0 регистратора 17.

На этом данный подпроцесс обработки информации заканчивается. Следующий подпроцесс начинается в момент появления очередного тактового импульса первой по5 следовательности 18 на втором выходе синхронизатора 1. По соответствующему ему импульсу 27, поступающему на второй вход регистратора 17, во входные устройства последнего (например, регистры, ОЗУ и др.)

0 записывается полученное в предыдущем подпроцессе значение кода K(m(i)). В регистраторе 17 происходит определение параметров сигналов - амплитуды, координаты и т.д. Одновременно импульс 27 поступает

5 и на второй вход АЦП 8, в результате чего последний преобразует в цифровой код со значением m(i+1) следующую точку огибающей видеоимпульса 26 (II) и т.д.

Таким образом, во втором режиме работы дефектоскопа АЦП 8 последовательно,

точка за точкой преобразует огибающую видеоимпульсов, соответствующих принятым ПЭП 5 УЗК, и промодулированную погрешностями и воздействием дестабилизирующих факторов, в цифровые коды, являющиеся адресами ячеек ОЗУ 10, и откуда далее считываются и регистрируются соответствующие скорректированные, истинные значения кодов амплитуд. При этом устраняются погрешности амплитудной характеристики, существующие как при нормальных условиях, так и зависящие от воздействия различных дестабилизирующих факторов, а также погрешности, обусловленные дифференциальной нелинейностью ПУАЦТ.

С приходом очередного импульса 20 цикла с первого выхода синхронизатора 1 на первый вход первого триггера 2 последний вновь устанавливается в состояние логической 1, и работа устройства повторяется.

Как частный случай, синхронизатор 1. первый триггер 2, распределитель 11 и коммутатор 16 могут быть объединены в один блок синхронизатора-распределителя с сохранением всех внешних функций, выполняемых указанными блоками.

Таким образом, двойная последовательная запись в первом режиме работы дефектоскопа каждого значения корректирующих кодов в две ячейки ОЗУ: основную - адрес которой равен значению кода с выхода АЦП, дополнительную - с адресом на единицу меньшим, позволяет автоматически заполнять ячейки с теми адресами, значения которых могут быть пропущены в последовательности кодов на выходе АЦП вследствие его дифференциальной нелинейности, т.е. производится автоматическая интерполяция корректирующих кодов на те значения дискретизированной амплитудной характеристики реального ПУАЦТ, для которых они не могут быть определены непосредственно. Это повышает общую достоверность и полноту корректировки дифференциальных нелинейностей, позволяет избежать провалов или горбов в получаемой вследствие проведения коррекции амплитудной характеристике ПУАЦТ. а также повышает достоверность регистрируемой информации и всего ультразвукового контроля в целом.

Интерполяция, проводимая именно одновременно с непосредственным определе- нием корректирующих кодов, также повышает и прЬизводительность ультразву- кового контроля.

Формула изобретения

Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно электроакустически соединенные синхронизатор, первый триггер, счетчик адреса, генератор зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь, ключ-селектор, логарифмический усилитель, аналого-цифровой преобразователь, вычитатель и оперативное запоминающее устройство, последовательно соединенные распределитель и постоянное запоминающее устройство, второй вход

которого соединен с вторым выходом счетчика адреса, генератор экспоненциального импульса, включенный между первым выходом синхронизатора и вторым входом ключа-селектора, формирователь зоны

контроля, включенный между первым выходом первого триггера и третьим входом ключа-селектора, и регистратор, первый вход распределителя соединен с четвертым входом ключа-селектора, вторым входом оперативного запоминающего устройства и вторым выходом первого триггера, второй вход - с вторым выходом синхронизатора, второй выход - с вторым входом счетчика адреса, первый выход которого соединен с

вторым входом первого триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, он снабжен вторым триггером, включенным между вторым выходом синхронизатора и вторым входом

вычитателя, и коммутатором, первый вход которого соединен с первым входом регистратора, вторым входом второго триггера и вторым выходом первого триггера, второй вход - с вторым выходом синхронизатора,

третий вход - с первым выходом распределителя, выход-с вторыми входами аналого- цифрового преобразователя и регистратора, третий вход оперативного запоминающего устройства соединен с третьим выходом синхронизатора, четвертый вход - с выходом постоянного запоминающего устройства, а выход - с третьим входом регистратора.

p-/ J | J+/

1-2.

Л

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям ультразвуковым методом и может быть использовано в автоматизированных установках для контроля материалов и изделий в промышленности. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет автоматической корректировки дифференциальных нелинейностей реальной амплитудной характеристики приемно-усилительного аналого-цифрового тракта ультразвукового дефектоскопа. Использование дополнительных блоков - второго триггера и коммутатора и новых связей - позволяет производить автоматическую интерполяцию соответствующей идеальной амплитудной характеристики приемно-усилительного аналого-цифрового тракта на пропускаемые вследствие дифференциальной нелинейности значения его реальной амплитудной характеристики с одновременным определение корректирующих кодов, повысить частоту дискретизации аналогового сигнала в режиме ультразвукового контроля и реализовать конвейерную обработку информации. 3 ил.

Я И&4

7

/V ;

11m(4 т(г)

3/

j2-JZLCH

b-f} p Q+ ) () xp- J

mb-t) mti) rfiO+f) mfn-Zi mCn-) mfa)

1ЛI IIIL.

n rn т п n

31

3V $5

M (

I III /.It -.-JI11

L

Фиг.г