Устройство для акустического импедансного контроля изделий Советский патент 1993 года по МПК G01N29/16 

Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля и может быть использовано при дефектоскопии импедансным методом многослойных конструкций, например, из полимерных композиционных материалов.

Известно устройство, реализующее способ импедансного контроля, содержащее импедансный преобразователь с излучателем и приемником и компенсационный приемник, расположенный на заданном расстоянии от. основного приемника.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению в части устройства является устройство для акустического импедансного контроля изделий, содержащее импедансный преобразователь с излучателем и приемником, генератор, соединенный с излучателем, преобразователя и последовательно соединенный блок фильтрации, усилитель, блок обработки сигнала и индикатор, приемник преобразователя соединен с входом блока фильтрации.

Недостатком этого устройства является недостаточно высокая точность контроля вследствие большой шероховатости поверхности из-за возможности превышения уровнем фрикционных шумов уровня полезного сигнала, обусловленная использованием для обработки сигнала одного блока фильтрации и усилителя.

Целью изобретения является повышение точности за счет компенсации шумов при контроле изделий с большой шероховатостью поверхности без каких-либо требований к скорости и направлению сканирования благодаря выделению из принятых .одним приемником преобразователя колебаний сигналов в двух частотных интервалах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для акустического импедансного контроля изделий, содержащее импедансный преобразователь с излучателем и приемником, генератор, -соединенный с излучателем, и последовательно соединенные блок фильтрации, вход которого подключен к выходу, приемника, усилитель, блок обработки и индикатор, снабжен последовательно соединенными дополнительными . блоком фильтрации, вход которого подключен к выходу приемника, и усилителем, выход которого подключен ко второму входу блока обработки и к управляющему входу усилителя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для акустического импедансного контроля изделия; на фиг.2 - амплитудно- частотные характеристики сигналов на выходе приемника преобразователя (а), на

выходе первого фильтра (б), на выходе второго фильтра (в) при сканировании бездефектного участка изделия; на фиг.З - амплитудно-частотные характеристики сигналов на выходе приемника преобразователя (а), на выходе первого фильтра (б), на выходе второго фильтра (в) при сканировании дефектного участка изделия; на фиг. 4 - амплитуды сигналов на выходе основного (в)

при сканировании дефектного и бездефектного участков изделия с гладкой поверхностью со скоростью сканирования Ci; на фиг.5 - амплитуды сигналов на выходе основного (а) и дополнительного (б) усилите5 лей и блока обработки сигнала (в) при сканировании дефектного и бездефектного участков изделия с шероховатой поверхностью со скоростью сканирования Ci.

Устройство для акустического импедан0 сного контроля содержит импедансный преобразователь 1, например, совмещенный, включающий излучатель 2 и приемник 3. Устройство также содержит последовательно соединенные второй блок 8 фильтрации

5 и второй усилитель. Выход приемника 3 соединен со входами блоков 4 и 8 фильтрации. Входы блока б отработки сигнала соединены с выходами усилителей 5 и 9. Выход усилителя 9 подключен к управляющему

0 входу усилителя 45. Кроме того, в устройство входит генератор 10, соединенный с излучателем 2. Блок 4 фильтров обеспечивает узкополосное селектирование сигнала на частоте генератора 10 (см.фиг.2б). Блок 8

5 фильтров обеспечивает выделение сигнала в заданном диапазоне частот, за исключением частоты генератора до ее первой гармоники (см.фиг.2в). Блок 6 обработки сигнала обеспечивает их детектирование и

0 вычитание сигнала с выхода усилителя 9 из сигнала с выхода усилителя 5. Индикатор 7 служит для считывания информации и выполнен, например, в виде стрелочного токо- измерительного прибора. Позицией 11

5 обозначено контролируемое изделие.

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 1 устанавливают на поверхности изделия 11, С генератора 10

0 электрический гармонический сигнал поступает на излучатель 2 и возбуждает в системе преобразователь 1 - изделие 11 упругие акустические колебания частотой FI. Сканируют преобразователем 1 изделие 11 и в

5 ходе сканирования принимают с помощью приемника 3 колебания. При установке преобразователя 1 на бездефектный участок изделия. 11 входной импеданс системы максимален и на выходе приемника 3 возникает значительный по величине сигнал на

частоте. При установке преобразователя 1 на дефектный участок изделия входной импеданс системы уменьшается и на выходе приемника 3 возникает меньший по величине сигнал на частоте FL Одновременно при сканировании изделия 11 на вынужденные колебания частотой FI накладываются фрикционные шумы, спектр которых лежит преимущественно в области звуковых частот. Приемник 3 преобразует акустические колебания в электрический сигнал, поступающий на блоки 4 и 8 фильтрации. Блок 4, выполненный, например, в виде избирательного усилителя, выделяет из всех колебаний, принятых приемником 3, колебания частотой FI,амплитуда которых определяется величиной входного импеданса системы и амплитудой фрикционных шумов на этой частоте. Блок 8 выделяют из всех колебаний, принятых приемником 3, колебания в диапазоне частот Fa до РЗ, амплитуда которых определяется в основном амплитудой фрикционных шумов. Диапазон частот Т-ч - Рз входит в диапазон рабочих частот преобразователя 1 и не включает себя частоту FI возбуждения и ее гармоники nFi, где п 1, 2, 3, 4, например, диапазон частот Ра-Рз выполняет условия F2 FL РЗ 2Fi. После блоков 4 и 5 выделенные сигналы поступают в соответствующие усилители 5 и 9 и затем в блок 6 обработки сигнала. 8 блоке 6, например, осуществляется преобразование каждого из сигналов в напряжения противоположной полярности, величина которых пропорциональна амплитуде сигналов с выходом блока 4 и 8. В блоке 6 осуществляется также сложение рэзнополярных напряжений, т.е. определение разности амплитуд сигналов с выходов блоков 4 и 8. Полученный результата поступает на индикатор 7. Качество изделия определяют по величине результирующего сигнала, который сравнивают с заданным

браковочным уровнем. Амплитуда фрикционных шумов растет с ростом скорости сканирования и может превышать уровень полезного сигнала. При проведении импедансного контроля вручную скорость сканирования преобразователя 1 изделия 11 нестабильна и амплитуда фрикционных шумов изменяет свою величину . При сканировании дефектного участка на большой

скорости возможно превышение суммы полезного сигнала и фрикционных шумов браковочного уровня, что приводит к пропуску дефекта. Определение качества изделия по разностному сигналу позволяет исключить

влияние фрикционных шумов. Аналогичным образом решаются проблемы контроля изделий с неравномерной шероховатостью поверхности.

Основной усилитель 5 выполнен управляемым, а сигнал на его управляющий вход поступает с выхода дополнительного усилителя 9, т.е. обеспечивается плавающий коэффициент усиления полезного сигнала в. зависимости от величины фрикционных шумое. Можно также использовать плавающий браковочный уровень, определяемый величиной фрикционных шумов.

Перед проведением контроля необхо- димо провести настройку устройства для акустическогоимпедансного контроля изделий. Для этого устанавливают преобразователь неподвижно на изделяе и устанавливают необходимую величину выходного сигнала генератора и коэффициент усиления основного усилителя. Затем отключают генератор и осуществляют сканирование изделия преобразователем. В ходе сканирования выбирают такой коэффициент усиления дополнительного усилителя, который обеспечивает практическое отсутствие сигнала на выходе блока обработки сигнала.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля, Целью изобретения является повышение точности контроля за счет компенсации шумов от шероховатых изделий при переменных скорости и направлении сканирования. Преобразователем 1 сканируют поверхность изделия 11. При помощи генератора 10 возбуждают излучателем 2 в системе преобразователь 1 - изделие 11 упругие коле/ / бания. Приёмником 3 принимают колебания и с помощью последовательно соединенных блока 4 фильтрации и усилителя 5 и с помощью последовательно соединенных дополнительных блока 8 фильтрации и усилителя 9 выделяют из сигнала с выхода приемника 3 основной электрический сигнал на частоте возбуждения, определяемый импедансом изделия 11 и фрикционными шумами, и дополнительный электрический сигнал в диапазоне рабочих частот преобразователя за исключением частоты.возбуждения и ее гармоник, определяемый фрикционными шумами. С помощью соединенного своими входами с выходами усилителей 5 и 9 блока 6 обработки сигналов определяют разность амплитуд основного и дополнительного электрических сигналов и по показаниям индикатора 7, фиксирующего эту разность, определяют качество изделия. В зависимости от величины цикла меняется коэффициент усиления усилителя 5. 5 ил. ел с

Формула изобретения Устройство для акустического импедан- сного контроля изделий, содержащее импе- дансный преобразователь с излучателем и приемником, генератор, соединенный с излучателем, и последовательно соединенные блок фильтрации, вход которого подключён к выходу приемника, усилитель, блок обработки и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными дополнительными блоком фильтрации, вход которого подключен к выходу приемника, и усилителем, выход которого подключен к второму входу блока обработки сигнала и управляющему входу усилителя.

&)

at;

/.

V

/

Ф«г. 2

У

/

-/

--/

фог.З