Акустический импедансный дефектоскоп Советский патент 1993 года по МПК G01N29/16 

(Л

С

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для выявления дефектов типа непроклеев, непропаев. расслоений в много1 слойных клееных и паяных конструкциях. Цель изобретения - повышение производительности и достоверности контроля. Генератор 9, питающий преобразователь 11, меняет частоту по пилообразному закону до тех пор, пока не возникнет резонанс, который отслеживается компараторами 17-19. Частота генератора устанавливается постоянной, и в случае попадания дефектного участка под преобразователем 11 индикатор 30 укажет на это. 2 ил.

joo

lo

со со

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для выявления дефектов типа непроклеев, непропаев, расслоений в многослойных клеенных и паяных конструкциях.

Целью изобретения являются повышение производительности и достоверности контроля за счет сокращения вспомогательных работ по изготовлению контрольных образцов для настройки дефектоскопа и уменьшения времени его настройки, а также путем автоматизации настройки дефектоскопа.

На фиг. 1 представлена структурная схема акустического импедансного дефектоскопа; на фиг. 2 - временные эпюры, поясняющие работу схемы. Акустический импедансный дефектоскоп (фиг. 1) содержит последовательно соединенные триггер 1, ко входам которого подключены кнопка 2 пуска (выбора частоты) и кнопка 3 сброса, схема 4 совпадения, на которую подается опорная частота от внешнего источника, схема 5 совпадения, счетчик 6 адреса, второй вход которого соединен с кнопкой 3, коммутатор 7, второй вход которого соединен с выходом триггера 1, а третий вход - со схемой 8 изменения частоты, управляемый генератор 9, второй выход которого соединен с вторым входом схемы 8 изменения частоты, усилитель 10 мощности, совмещенный импедансный преобразователь 11, усилитель 12 напряжения двухполупериодный .выпрямитель 13, блок усилителей, содержащий три включенных параллельно усилителя 14-16 с различными коэффициентами усиления, блок компаратордв, содержащий три компаратора 17-19, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего усилителя, блок счетных триггеров 20- 25, содержащий три цепочки, первый вход каждой из которых соединен с выходом соответствующего компаратора, а второй вход - с кнопкой 3, схему 26 совпадения, выход которой подключен ко второй схеме 5 и к индикатору 27 выбора частоты.

Кроме того, акустический импедансный дефектоскоп содержит последовательно соединенные коммутатор 28, компаратор 29 и индикатор 30 дефектов, причем первые три входа коммутатора 28 соединены с тремя выходами блока усилителей 14-16, другие три входа-стремя выходами блока счетных триггеров 20, 23, 25 и седьмой вход - с выходом третьей схемы 26 совпадения И. Преобразователь 11. в процессе контроля перемещается по изделию 31.

Акустический импедансный дефектоскоп работает следующим образом.

В режиме настройки генератор 9 (фиг. 1) выдает электрический сигнал переменной частоты, в основу схемы генератора положен интегратор, на вход которого подаются

прямоугольные импульсы от коммутатора. Интегратор собран на операционном усилителе, охваченном емкостной обратной связью. При подаче на вход -интегратора отрицательного или положительного напря0 жений на его выходе появляются собственно линейно нарастающее или линейно падающее напряжение.

Таким образом, при изменении амплитуды входного напряжения на выходе интег5 ратора получается переменная частота, которая качается в рабочем диапазоне с периодом, определяемым сопротивлением входа и емкостью обратной связи.

При нажатии кнопки 2 срабатывает

0 триггер 1. который дает разрешение на прохождение опорной частоты через схему 4 совпадения и разрешение на работу коммутатора 7. Опорная частота со схемы 4 поступает через схему 5 на счетчик адреса 6, при

5 этом каждый импульс опорного сигнала увеличивает состояние счетчика 6 адреса на единицу. Сигнал со счетчика 6 адреса поступает на коммутатор 7. при этом с увеличением номера адреса увеличивается

0 входное сопротивление генератора (на входе .интегратора), что приводит к изменению частоты сигнала на выходе генератора.

В режиме настройки электрический сигнал переменной частоты (частота качается

5 в рабочем диапазоне частот от 1 до 12 КГц) с выхода управляемого генератора 9 (фиг. 1) через усилитель 10 мощности, поступает на совмещенный импедансный преобразователь 11, который преобразует электриче0 ский сигнал в механический и обратно. Преобразователь 11 является рабочим.орга- ном дефектоскопа, т.к. признаком дефекта является изменение параметров колебаний преобразователя, нагруженного на контро5 лируемое изделие 31 (прижатого к изделию или перемещаемого по его поверхности. В режиме настройки преобразователь 11 устанавливается в бездефектной зоне изделия 31 или образца,

0 С преобразователя 11 электрический . сигнал 32 (фиг. 2) через усилитель 12 напряжения подается на двухполупериодный вы-, прямитель 13. Выпрямленный сигнал 33 разделяется по трем цепям, поступает на

5 усилители 14-16, усиливающие сигналы до различных уровней, которые затем поступают на входы компараторов 17-19, в задачу которых входит регистрация наличия полезных сигналов, на выходе усилителей 14-16 И на коммутатор 28.

На инверсный вход компаратора 17-19 подается опорный сигнал, на прямой вход подается рабочий сигнал. Если сигнал на входе ниже, чем опорный сигнал, то на выходе компаратора сигнала не будет. Например, возможен вариант, когда на выходе компаратора 17 сигнал отсутствует, а на выходе компараторов 18 и 19 есть сигналы, Наличие сигнала на выходе компаратора регистрируют триггеры. Если сигнал достаточно большой, то срабатывают триггеры 22 и 21, затем при следующем цикле срабатывают триггеры 24 и 23 и сигнал с триггера 23 поступает на схему 26. Если триггер 23 не сработал, т.е. нет сигнала на выходе компаратора 18. то при следующем цикле сработает триггер 25 и с него сигнал поступает на схему 26 совпадения.

Учитывая, что уровень сигнала, снимаемого с приемного пьезоэлемента преобразователя 11 изменяется в широких пределах (в связи с большим разнообразием контролируемых объектов), целесообразно использование именно блока усилителей с различными коэффициентами усиления, что позволяет повысить быстродействие схемы и точность ее работы (недопущение работы в режиме насыщения, когда наступают ограничения сигнала).

Таким образом, сигналы 34 с выходов компараторов 17-19 поступают на счетные триггеры 20-25, которые определяют адрес рабочего усилителя.

Сигналы 35 с любого из счетных триггеров 20-23-25 поступают на коммутатор 28 и на третью схему 26 совпадения, которая дает запрет на схему 5 на прохождение опорной частоты от схемы 4 и разрешающий сигнал на коммутатор 28. Последний подключает (в зависимости от адреса на счетных триггерах 20-25) выбранный усилитель (14, 15 или 16) и выдает сигнал на компаратор 29. Например, если есть сигнал на выходе триггера 20, то коммутатор 28 подключает усилитель 14 к компаратору 29 и индикатору 30. Сигналы с третьей схемы 26 совпадения поступают на вторую схему 5 совпадения и на индикатор 27 выбранной частоты. Одновременно на вторую схему 5 совпадения подается от схемы 4 сигнал (частота) например 12,5 Гц. Сигналы 36 поступают на счетчик адреса 6. Схема 5 запрещая прохождение опорной частоты (12,5 Гц), останавливает счетчик адреса 6. Коммутатор 7, на который подаются сигналы 37, подключает схему 8 (резисторный делитель электрических сигналов), изменяющую частоту управляемого генератора 9. В режиме настройки с выхода управляемого генератора

9 снимается сигнал 38 переменной частоты, в режиме работы - фиксировованной частоты.

Таким образом, после прихода сигнала 5 запрета на схему 5 счетчик 6 адреса останавливается, фиксируя адрес коммутатора 7 и соответствующую частоту управляемого генератора 9.

Для перенастройки прибора (например) 0 при переходе на другое изделие или на другой участок того же изделия) нажимают кнопку 3 сброса. Для начала работы необходимо нажать кнопку 2, при этом управляемый генератор 9 начинает качать частоту.

5Если преобразователь 11 находится в бездефектной зоне, то сигнал на выходе компаратора 29 будет больше опорного и сигнал на индикатор 30 не поступит, если преобразователь 11 переместить в зону де0 фекта, то сигнал на входе компаратора 29 будет меньше опорного и поступит на индикатор 30.

Таким образом, при повышении опорного напряжения сигналом с выхода любого

5 из усилителей 14--16 происходит остановка счетчика адреса 6 и коммутатором 7 фиксируется настройка управляемого генератора 9 на резонансную или близкую к ней частоту.

0 Дефекты фиксируются по срабатыванию светового индикатора 30, сигнал на который поступает с коммутатора 28 через компаратор 29, являющийся пороговым устройством и позволяющим выбрать уровень

5 срабатывания индикатора 30 (загорания, сигнальной лампочки в корпусе преобразователя).

Формула изобретения Акустический импедансный дефекто0 скоп, содержащий последовательно соединенные генератор, усилитель мощности, совмещенный импедансный преобразователь и усилитель напряжения и блок индикации, отличающийся тем, что. с целью

5 повышения производительности и достоверности контроля, он снабжен последовательно соединенными выпрямителем, первым усилителем, первым компаратором, первым, вторым и третьим триггерами, пер0 вый и второй схемами совпадения, счетчиком адреса и первым коммутатором, выход которого подключен к управляющему входу генератора, последовательно соединенными вторым усилителем, вторым компарато5 ром, четвертым триггером и пятым триггером, выход которого подключен к второму входу первой схемы совпадения, последовательно соединенными третьим усилителем, третьим компаратором и шестым счетчиком, выход которого подключен к

третьему входу первой схемы совпадения, последовательно соединенными кнопкой пуска, седьмым триггером и третьей схемой совпадения, выход которой связан с вторым входом второй схемы совпадения, импульсным генератором, подключенным к второму входу третьей схемы совпадения, схемой изменения частоты, включенной между выходом генератора и информационным входами первого коммутатора, кнопкой сброса, подключенной к установочным вхо

дам счетчика адреса и триггеров, и последовательно соединенными вторым коммутатором и четвертым компаратором, выход которого связан с блоком индикации, выходы третьего, пятого и шестого триггеров, усилителей и первой схемы совпадения подключены к входам второго коммутатора, выход седьмого триггера соединен с разрешающим входом первого коммутатора, а выход выпрямителя - с входами второго и третьего усилителей.