Устройство для обнаружения и регистрации скрытых дефектов в металлических изделиях Советский патент 1940 года по МПК G01N29/08 

Предлагаемое устройство основано на использовании известного метода обнаружения пороков в металлических и иных изделиях при помощи колебаний ультра-звуковой частоты. Для возбуждения этих колебаний в исследуемом теле применяются различные механические и электрические вибраторы.

В качестве подобного вибратора может быть использована кварцевая пластинка, установленная на поверхности исследуемого тела. К этой пластинке при помощи металлических обкладок подводится электрическое переменное напряжение от какого-либо генератора электрических колебаний, в результате чего пластинка приходит в колебания, распространяющиеся через исследуемый предмет в виде пучка параллельных ультра-акустических лучей.

На противоположной стороне исследуемого предмета помещается какой-либо приемник этих колебаний, например, вторая кварцевая пластинка, которая под действием прошедших сквозь предмет ультра-акустических колебаний, в свою очередь, начинает вибрировать. При этом в

пластинке, в обратном порядке, возникают электрические колебания, которые могут быть использованы для приведения в действие какоголибо сигнального или регистрирующего приспособления. Если толщина изделия равномерна, то, при перемещении приемной; пластинки у поверхности изделия, в ней, под действием проходящих сквозь изделие ультразвуковых излучений, будут возбуждаться электрические колебания некоторой постоянной по амплитуде величины. Если же на пути ультраакустических лучей в изделии имеется какая-либо неоднородность, трещина или раковина, то в этом случае проходящий, сквозь изделие пучок будет ослаблен, что вызовет уменьщение энергии электрических колебаний в приемнике.

По этим изменениям можно обнаружить наличие скрытых повреждений в исследуемом изделии.

Особенность предложенного, согласно изобретению, устройства заключается в том, что возбудитель и приемник колебаний жестко связаны между собой и с каким-либо пищущим приспособлением, перемещающимся по служащей для записи поверхности. Пишущее приспособление приводится в действие токами, возбуждаемыми в приемнике колебаний. Таким образом, при совместном перемещении всех трех перечисленных выще элементов установки - передатчика, приемника и пишущего механизма последний будет записывать на бумаге картину распределения дефектов и поврежденных мест, скрытых в толще изделия.

На чертеже фиг. 1 изображает схему прохождения, ультра-звуковых колебаний сквозь исследуемое изделие, а фиг. 2-8 - различные возможные случаи практического осуществления устройства.

Перед исследуемым предметом / расположен возбудитель колебаний в.виде кварцевой пластинки 7 (фиг. 1) с наружной обкладкой, к которой подводится переменное напряжение высокой частоты. Второй обкладкой является сам предмет 7, если он металлический. По другую сторону предмета помещается другая такая же кварцевая пластинка 8 с наружной обкладкой. Получающаяся на ней э.д.с. при помощи усилителя 9 превращается в электрический ток высокой частоты, который может быть или выпрямлен или же при помощи детектирования преобразован в переменный ток акустической частоты. Пластинки 7 к 8 механически связаны друг с другом и могут перемещаться влево и вправо, так что при одновременном с этим движении предмета / вверх или вниз пластинки 7, 8 пробегут все точки его поверхности.

Если предмет имеет плоскую форму, то для того, чтобы последовательно проконтролировать все точки исследуемого предмета, можно, например, как показано на фиг. 2, заставить предмет /, помещенный на платформе 2, перемещаться медленно вверх или вниз при помощи винта 6, приводимого во вращение червячной передачей 4 от мотора 5.

Если предмет, подлежащий исследованию, имеет цилиндрическую форму, то в обратном порядке он может вращаться с платформой 2 (фиг. 3),

и тогда пластинки 7, 8 могут вообще оставаться неподвижными.

Как в том, так и в другом случае можно, разумеется, оставить предметнеподвижным, а перемещать .только кварцевые пластинки в двух взаимноперпендикулярных направлениях.

Если требуется получить документальное изображение внутреннего состояния предмета, то электрический ток приемника используется для воздействия на какое-нибудь пищущее приспособление. В качестве последнего может быть, например, использован обычный репродуктор 70 электродинамического типа (фиг. 4), к колеблющейся части // которого прикреплен карандаш или перо 12 с чернилами, наносящее запись на движущемся перед ним листе бумаги на цилиндре 13, имеющем вращательное и поступательное движения, масштаб которых соответствует перемещениям исследуемого предмета.В этом случае, пока перед кварцевыми пластинками 7, 8 проходят совершенно однородные части предмета, перо колеблется с совершенно одинаковой силой и оставляет на бумажной ленте одинаковый след в виде близко расположенных друг к другу точек; если же в предметеимеется какая-либо неоднородность, то колебания пера 12 при прохождеНИИ кварцевых пластинок 7, 8 перед нею прекратятся, и вычерчиваемая на бумаге линия прервется. Совокупность перерывов вычерчиваемой винтовой линии дает очертание имеющегося в предмете порока (фиг. 5). Вместо репродуктора 10 может бытьприменено просто электромагнитное реле 14 (фиг. 6), притяжение якоря 15 которого прижимает пишущее перо 16 или карандаш к бумажной ленте на барабане 17, соверщающем вращательное и поступательное вдоль оси движение.

Вместо вычерчивания на обыкновенной бумаге карандашом или пером можно заставить металлический контакт J8 (фиг. 7) скользить по пропитанной соответственным химическим составом бумаге J9, навернутой на металлическую подложку 20 помещенную на барабане 2J. Прк

прохождении тока, проходящего в случае однородности материала исследуемого предмета через бумагу 19, на ней, вследствие возникающей электрохимической реакции, образуется след. При отсутствии же тока, вследствие наличия в предмете неоднородности, реакция не произойдет, и на бумаге получится пропуск. Можно сделать прибор еще чувствительнее, приводя полученным и детектированным током в колебание зеркальце осциллографа 22 (фиг. 8), которое отраженным световым лучом будет вычерчивать на бумаге непрерывную однородную зигзагообразную линию; в этом случае наличие порока в предмете вызовет перерывы зигзагообразной винтовой линии на бумажной ленте, надетой на барабан, которые дадут в совокупности очертание порока в исследуемом предмете.

Во всех вышеуказанных формах выполнения можно, разумеется, заставить карандаш или перо при отсутствии порока в предмете оттягиваться от бумаги, на которой должна производиться запись, в случае же наличия порока, наоборот, вследствие прекращения тока опускаться на бумагу и вычерчивать линию. Пример записи подобного рода показан на фиг. 9.

Предмет изобретения.

Устройство для обнаружения и регистрации скрытых дефектов в металлических изделиях по методу использования механических колебаний, в котором для получения записи дефекта исследуемое тело механически связывается с поверхностью, на которой производится запись, таким образом, что пишущее перо получает движение по бумаге, аналогичное движению индикатора относительно поверхности исследуемого тела, отличающееся тем, что передатчик и приемник колебаний жестко связаны между собой с той целью, чтобы при их одновременном смещении относительно поверхности тела можно было получить запись очертания скрытого дефекта в виде ряда параллельных линий при помощи какого-либо пишущего приспособления, включенного в цепь приемника.

Фиг. 1

,...,

I-®- Фиг. 2

Фиг.4

10 -т

Фиг.5Фиг.Э

3

jj

Фиг Б

17

Фиг, 8

,22

и|ш

- Фиг. 7

so

г

I /9 i-: «

«- +