Ультразвуковое устройство для контроля материалов изделий Советский патент 1993 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к акустическим средствам неразрушающего контроля и может быть использовано при определении физико-механических характеристик материалов, в различных отраслях машиностроения, судостроения, строительной индустрии.

Цель изобретения - расширение инфорл мативности и повышения точности измерений

На фиг.1 и 2 приведена структурная схема ультразвукового устройства для контроля материалов изделий, варианты.

Предлагаемое устройство содержит два излучающих преобразователя УЗК 1,2, устанавливаемых на изделие 3 в точку А под произвольными углами р и pz . Преобразователь 1 непосредственно подключен к первому выходу генератора 5, между преобразователем 2 и вторым выходом генератора 5 последовательно подключены блок 7 регулируемой задержки, фазовращатель 8. частотный корректор 9. регулятор 10 амплитуды Приемный преобразователь 4 чувствительный к продольным и поперечным колебаниям устанавливается в произвольную точку В на поверхности изделия и подключается к блоку 6 измерений,синхронизированному с генератором 5 С си всех преобразователей лежат в одной плоскости.

Устройство работает следующим обра зом.

На поверхность контролируемого изделия 3 устанавливают точечные преобразователи 1 и 2 так, чтобы точки контакта были совмещены в точке А При возбуждении пре образователей а направлении приемного преобразователя, установленного в точке В распространяются продольная и поперечная волны. Характеристики волн в точке В приема зависят от конструкции пьезопреоб- разователей, угла установки и формы электрического сигнала на входе преобразователей

Введенные в схему регулируемые элементы блок регулируемой задержки 7 фаv: TTWH

VMIHH

00

hO СЬ О СЛ

N

зовращатель 8, частотный корректор 9 и регулятор 10 амплитуды позволяют настроить прибор таким образом, что продольные волны от обоих излучающих преобразователей приходят в точку приема с одинаковой амп- литудой и фазой в случае измерения продольных волн и с одинаковой амплитудой и в противофазе в случае измерения поперечных волн. При этом частотный корректор 9 используется для выравнивания АЧХ излу- чающих преобразователей, линия задержки компенсирует рассогласование акустических задержек в преобразователях, фазовращатель позволяет компенсировать скачок фазы при вводе УЗ К в материал и обеспечи- вает требуемое фазовое соотношение у продольных волн в точке приема, а регулятор амплитуды позволяет компенсировать рассогласования по мощности излучения в направлении АВ. В зависимости от настройки прибора продольные волны, приходящие в точку приема от обоих излучателей складываются или вычитаются. В первом случае происходит измерение характеристик продольных волн, во втором поперечных. Ско- рость поперечных волн меньше скорости продольных волн,

Такимч,образом, предложенная схема позволяет производить измерения времени прохождения амплитуды продольных и по- перечных волн в изделиях произвольной формы в произвольных направлениях.

С целью повышения точности измерений за счет увеличения с соотношения сигнал-помеха в устройстве по п.1 формулы (фиг.1) в качестве приемного блока использованы два точечных преобразователя продольных УЗ К 4 и 11 (фиг.2), установленных в точку В приема с осями под углами рз и соответственно, причем преобразовате- ли подключены к блоку 6 измерения через сумматор 16, а между приемным преобразователем с меньшей акустической задержкой 11 и соответствующим входом сумматора последовательно включены блок 12 регули- руемой задержки, фазовращатель 13, частотный корректор 14 и регулятор 15 амплитуды, настроенный таким образом, что сигналы 6т приемных преобразователей 4 и 11, соответствующие продольной волне на входах сумматора 16 имеют одинаковую амплитуду и фазу в случае измерений продольных составляющей волны и одинаковую амплитуду и противоположную фазу при измерении поперечной составляющей УЗ К волны.

Устройство по п.2 работает следующим образом.

УЗ К, прошедшие через контролируемый материал, принимаются приемными

преобразователями А, 11, преобразуются в электрические колебания и поступают на входы сумматора 16. Причем сигнал с преобразователя 4 поступает на вход сумматора непосредственно, а сигнал с преобразователя 11 через блок 12 регулируемой задержки, в которой компенсируется разность Электроакустических задержек и приемных преобразователей, фазовращатель 13, предназначенный для компенсации скачка фаз на границе между контролируемым изделием и приемными преобразователями, частотный корректор 14 и регулятор 15 амплитуды в которых компенсируется неидентичность амплитудно-частотных характеристик преобразователей. Причем регулируемые элементы настраиваются так, что сигналы, соответствующие продольной волне,прихо- дят на входы сумматора с одинаковой амплитудой и фазой и суммируются в случае измерения продольных волн и с одинаковой амплитудой и в противофазе, что приводит к их вычитанию в случае измерения поперечных волн. При настройке излучающего тракта на измерении поперечных волн в результате неполной компенсации поперечных волн из-за возможных искажений сигнала в излучающих каналах и структурных помех предлагаемая блок-схема приемника УЗК позволяет привести дополнительную компенсацию сигнала от продольных волн и повысить отношение сигнал-помеха на входе измерительного блока при измерении поперечной волны, что позволяет с повышенной достоверностью измерять параметры волны обоих типов.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет компенсировать сигнал, соответствующий продольным волнам как со стороны излучения так и со стороны приема, что позволяет повысить отношение сигнал-помеха при измерении параметров распространения поперечных волн и тем самым повысить точность измерения.

Формула изобретения 1. Ультразвуковое устройство для контроля материалов изделий, содержащее генератор, подключенные соответственно к его выходам два излучающих точечных пьезоэлектрических преобразователя, блок измерения и приемный блок, связанный с блоком измерения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и информативности за счет контроля изделий не только поперечными волнами ультразвука, но и продольными волнами, оно снабжено цепью из последовательно соединенных блока регулируемой задержки, фазовращателя, частотного корректора и регуляторе

амплитуды, включенной между соответствующими выходом генератора и входом излучающего точечного пьезоэлектрического преобразователя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что, с целью повышения точности, приемный блок выполнен из последовательно соединенных первого приемного точечного пьезоэлектрического преобразователя, блока регулируемой задержки, фазовращателя, частотного корректора регулятора амплитуды и сумматора, выход которого подключен к блоку измерения, и второго приемного точечного пьезоэлектрического преобразователя, выход KOTOPOI о связан с вторым входом сумматора

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при измерении физико-механических характеристик материалов изделий. Цель- повышение информативности и точности. Устройство позволяет при соответствующей настройке регулируемых элементов производить компенсацию или сложения продольных колебаний в направлении контроля и соответствующего сигнала на входе измерительного блока, что позволяет выделить и осуществить измерения характеристик двух типов волн (продольной и поперечной) 1 з п ф-лы, 2 ил