Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1974 года по МПК G01N29/04 

1

Изобретение относится к цифровой ветви акустических контрольно-измерительных приборов и может быть использовано для производственного неразрушающего контроля материалов и изделий в различных областях промышленности, а также при научных исследованиях. В первую очередь оно может быть рекомендовано к использованию при автоматизированной акустической эхо-дефектоскопии с применением сканирования.

Известно устройство ультразвукового контроля с подавлением помех, содержаш ее генератор и приемник ультразвуковых колебаний, многократно сканирующий пьезопреобразователь, запоминающий элемент - потенциалоскоп и счетный блок, вырабатывающий сигнал для периодического считывания накопленной информации. Однако простое накопление результатов измерений без их обработки - недостаточно эффективное средство повышения точности и достоверности.

Целью изобретения является повышение точности и обеспечение автоматизации процесса контроля.

Это достигается включением последовательно с аналого-цифровым преобразователем замкнутого цифрового устройства нелинейной оперативной обработки, воздействуюшей на порядок и количество входных величин, - устройства статистической обработки, представляющего собой автомат переменной структуры с микропрограммами: «исключение заданных значений, «выработка управляющих накоплением команд и «самоиндикация состояния. Командный выход статистического анализатора соединен цепью статистически-зависимой обратной связи с ячейкой разрешения считывания и с цепью автоматического усреднения, суммирующий счетчик которой подключен к устройству цифрового отсчета, а индикатор усреднения устройства подключен к преобразователю «цифра - аналог. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого дефектоскопа (УЗД); на фиг. 2 - блок-схема устройства статистической обработки; на фиг. 3 - схема функциональных связей анализатора, регистра и счетчика интервальных импульсов, где цифрами О 1 ... 5

... 9 условно обозначены десятичные выходы счетчиков.

Соединения в УЗД выполнены следующим образом. Выход акустического время-импульсного датчика (ВИД) 1 подключен к входу

осциллоскопического индикатора (сигнализатора С) 2 и к входу широтно-импульсного модулятора (ШИМ) 3. Выход ШИМ подключен к входу аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4, а выход АЩ1 - к устройству сгатистической обработки (УСтО) 5. К выходам УСтО подключены сигнализатор статистического распределения (С) 6 и устройство цифрового отсчета (УЦО) 7, к выходу УЦО подключен преобразователь цифра-аналог (ЦАП) 8, обеспечивающий аналоговый выходной сигнал для подключения регистрирующего прибора или других внещних устройств. Линии связи всех перечисленных блоков с блоком питания (БП) 9 на фиг. 1 опущены. Пунктирной линией выделены элементы, входящие в состав обычных УЗД, не содержащих цифровых элементов.

В УСтО к первому входу программного счетчика текущих значений (СчТЗ) 10 подключен выход преобразователя аналог - цифра (АЦП) 4, выходы счетчика 10 поразрядно подключены к задатчику программы (ЗдП) 11, выход последнего подключен к второму входу счетчика 10, а также через ячейку разрещения (ЯР) 12 - к регистру (Рг) 13, полосовые выходы которого соединены с канальными входами анализатора (А) 14; командный выход (KB) анализатора подключен к разрещающему входу ячейки разрешения (ЯР) 15, к второму входу которой подведены импульсы считывания, к третьему входу - тактовые импульсы, а к выходу подключен управляющий считыванием вход регистра, выход же последнего подключен к суммирующему счетчику (СчС) 16; командный выход анализатора подключен также к входу счетчика импульсов разрещения (СчР) 17, выход которого через ключ (Кл) 18 подключен к индикатору усреднения - : 100, включенному в устройство цифрового отсчета 7 счетчика 16; канальные выходы анализатора 14 образуют программную сетку с выходами счетчика интервальных импульсов (СчИ) 19 и имеют выход через анализатор 14 к сигнализатору распределения (С) 6.

Устройство работает следующим образом. Р1мпульс возбуждения излучающего электроакустического преобразователя используется в качестве опорного при формировании в ШИМ 3 прямоугольного импульса, стробирующего временной селектор АЦП 4. Интервальный импульс от ВИД 1 модулирует в ШИМ 3 стробирующий импульс, квантуемый в АЦП 4. Результат, представленный в дискретной форме, поступает в УСтО 5, выполняющее следующие функции: анализ и отбраковку наблюдений (вместо оператора), накопление данных с использованием результатов статистического анализа, автоматическое усреднение накопленных данных, а также отображение итогов анализа в сигнализаторе 6 и усредненного результата в УЦО 7, связанном с преобразователем 8, который обеспечивает выдачу пропорционального аналогового сигнала.

В УСтО использованы десятичные счетные устройства, обеспечивающие удобную для оператора индикацию, и логические схемы «И, «ИЛИ и другие, образующие микропрограммную сетку.

Входным узлом УСтО является программный СчТЗ 10. СчТЗ обеспечивает с помощью ЗдП 11 выполнение по своему второму входу автосброса на нуль в случае записи чисел из рабочего диапазона, набранных оператором в задатчике 11, и соответствующих ложным результатам, например импульсу от поверхности раздела, представляющему систематическую помеху, или псевдоинтервальным

(задержанным опорным) импульсам, обеспечивающим цикличность измерений при отсутствии это-импульсов. Показания СчТЗ 10 переносятся тактовым импульсом через ЯР 12 в Рг 13, показания которого автоматически

анализируются А 14. Результаты анализа представляются сигнализатором 6, а при получении определенных результатов в анализаторе 14 сигналом с его командного выхода через ячейку разрещения 15 выполняется последовательное считывание числа из регистра 13 в суммирующий (накопительный) счетчик (СчС) 16, цифровые индикаторы которого исполняют роль УДО 7. Число разрещений считывания с регистра контролируется программным счетчиком 17, переполнение которого сотым импульсом обеспечивает выполнение еще одной микропрограммы: прекращает поступление текущих квантованных значений в счетчик 10 и включает ключом (Кл) 18 индикатор усреднения - знак деления на 100 результата, накопленного в счетчике 16, и представленного устройством цифрового отсчета 7. Рабочий диапазон регистра 13 разбит, например, посредством схем «И и «ИЛИ на

k полос шириной 6а, где а - среднеквадратическое отклонение, и эти схемы обеспечивают выдачу импульса при поступлении на их входы сигналов, соответствующих записи в регистре числа, принадлежащего одной из

полос. Полосовые выходы подключаются к k канальным входам цифрового анализатора 14, где поступление числа в каждый из каналов фиксируется первой декадой, например 20, соответствующего канального счетчика.

Канальные счетчики обладают переменной емкостью, автоматически наращиваемой в канале i (i I, 2, 3, ...... k) до двух декад секциями второй декады 21 при выполнении следующей микропрограммы, а именно при получении в этом канале некоторого значения

отпосительной частоты повторения р - ,

По

где Пг - число импульсов, поступивших в канал t; По - число интервальных импульсов.

Счетчик интервальных импульсов 19 образует совместно с канальными счетчиками и логическими схемами «И и «ИЛИ программную сетку, обеспечивающую режимы кратковременного ( или 10) или длительного (п о 50-100) анализа, в зависи-мости от распределения значений в выборке.

При поступлении в анализатор 14 в любой

момент времени по г-ому каналу (например,

каналу 1) числа импульсов пг, при котором

р ni/no 0,9 с выхода соответствующей

схемы «И 22 через схему «ИЛИ 23 и схему взаимного исключения 24 ноступает сигнал на ключ 25, управляющий импульсами, поступающими по t-ому каналу, и все следующие импульсы из этого канала поступают через выходную схему «ИЛИ 26 на командный выход KB и разрещают считывание числа с регистра 13 и избирательное накопление в СчС 16.

Следовательно, при ,9 за или 10 все последующие значения из i-oro канала пропускаются анализатором 14 в СчС 16 на усреднение за , где Пс - число считываний. При получении за или 10 некоторого р.р (на фиг. 3 р 0,5) схемой «И 27 через ключ 28, управляемый схемой взаимного исключения 29, к первой декаде г-ого канала подключается секционированная вторая декада канальных счетчиков 21, обеспечивающая совместно со счетчиком интервальных импульсов 19 циклический длительный от-ступенный анализ по этому каналу, и ключом 30 включается знак 31 сигнализатора б, соответствующий верхнему пределу значения р. При получении 0,,6 сигналом от схемы «И 32 посредством ключа 33 емкость счетчика увеличивается на щестую секцию второй декады, и ключом 34 включается соответствующий знак сигнализатора. Одновременно осуществляется автосброс на нуль показаний счетчиков (19, 20, 21) тем же сигналом, задержанным в ячейке задержки 35. Задержка предусмотрена для нормальной работы ячейки запрета (ЗП) 36, препятствующей сбросу при поступлении сигнала со схемы «ИЛИ 37 по окончании длительного анализа. В случае 0,,7 ( 50-100) подключается шестая и седьмая секции второй декады и т. д. до 0,,9.

Наличие в схеме пересчетного устройсгва 38 обеспечивает проведение не более т ступеней анализа, т. е. максимальная наблюдавшаяся величина р оценивается за Л У Пм интервальных импульсов.

По окончании длительного анализа канальные импульсы переключаются ключом 25 на командный выход KB через схему «ИЛИ 26 под воздействием импульса от схемы «ИЛИ 23 через схему взаимного исключения 24. Далее осуществляется динамическая фильтрация цифровых величин статистически-управляемым полосовым фильтром, получающим управляющее воздействие от статистического

анализатора, описанным выще образом. На выходе устройства представляется усредненная величина обычная для детерминистского подхода одновременно с ее статистической характеристикой.

Предмет изобретения

Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий акустический время-импульсный датчик, соединенные с ним входами осциллоскопический индикатор и широтно-импульсный модулятор и подключенный к его выходу аналого-.цифровой преобразователь, устройство цифрового отсчета и преобразователь цифра - аналог, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и обеспечения автоматизации процесса контроля, он снабжен последовательно соединенным с аналого-цифровым преобразователем устройством статистической обработки, представляющим собой автомат переменной структуры и содержащим микропрограммы «исключение заданных значений,

«выработка управляющих накоплением команд и «самоиндикация состояния и статистический анализатор, в котором его командный выход соединен цепью статистически-зависимой обратной связи с ячейкой разрешения считывания и с цепью автоматического усреднения, суммирующий счетчик которой подключен к устройству цифрового отсчета, а индикатор усреднения устройства подключен к преобразователю цифра -ана1 1

лог.

Нонол7

-

л.г

Pue.J