Устройство для ультразвукового контроля структурного состояния материала Советский патент 1979 года по МПК G01N29/04 

Цель достигается тем, что устройство снабжено блоком определения отношения временных интервалов, связанным с ним блоком управления и блоком формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени ра пространения ультразвуковых колебаний, joipaBляющий вход которого подключен к выходу синхронизатора, временные входы подключены к выходам эталонного и контрольного электроакустических трактов, тактирующие выходы подключены к блоку управления, а сигнальный выход подключен к счетному входу блока определения отношения временных интервалов, входами управления режимами работы и входом управления запоминания промежуточных значений, связанным с соответствующими выходами блока управления, а выходом, подключенным к входу блока индикации.,

Кроме этого, в устройстве блок формирования 1|ифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распространения ультразвуковых колебаний включает триггер, счетный вход которого является входом блока, два двухвходовых вентиля, первые входы которых объединены со счетным входом триггера, а вторые входы подключены к выходам триггера; генератор эталонной частоты и два ключа, первые управляющие входы которых подключены к выходам электроакустических трактов, вторые управляющие входы подключены к выходам первого и второго вентилей, счетные входы объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты; каскад ИЛИ, входы которого-связаны с выходами ключей, а выход является выходом блока.

Блок определения отношения временных интервалов может включать блок коррекции и соединенный с ним реверсивный счетчик, регистр хранения и группу вентилей, первые входы которых объединены с входами регистра хранения и подключены к выходам реверсивного счетчика вторые входы подключены к выходам регистра хранения, а выходы объединены и подключены к второму счетному входу блока коррекции, первый счетный вход которого является входом блока; управляющие режимом работы входы блока коррекции и реверсивного счетчика связаны с блоком управления, с которым также связаны выход реверсивного счетчика и вход записи регистра хранения; выходы реверсивного счетчика являются выходом блока.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений.

Устройство содержит синхронизатор 1, эталоН ный 2 и контрольный 3 электроакустические тракты, блок 4 формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распростра1гения ультразвуковых колебаний, управляющий вход которого по;у лючен к выходу

синхронизатора 1, временные входы подключены к выходам трактов 2 и 3, связанный с блоком 4 счетным входом блок 5 определения отношения временных интервалов, подключенный к

тактирующим выходам блока 4, блок 6 управления, выходы которого связаны с входами управления режимами работы и входом управления запоминания промежуточных значений блока 4, ,и блок 7 индикации, подключенный к выходу

блока 5. Каждый из электроакустических трактов образован генератором 8 зондирующих импульсов, подключенным к его выходу излучающим преобразователем 9, эталонным 10 и контролируемым 11 образцами, приемным преобразователем 12 и подключенным к нему усилителем 13.

Блок 4 формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распространения ультразвуковых колебаний- образован триггером 14, двухвходовыми вентилями 15 и 16, генератором 17 эталонной частоты, ключами 18 и 19, каскадом 20 ИЛИ. Блок 5 определения отношения временных- интервалов образован блоком 21 коррекции, реверсивным счетчиком 22, регистром 23 хранения, группой 24 потенциальноимпульсных ключей.

Устройство работает следующим образом

При поступлении первого синхроимпульса (см. фиг. 2а) с выхода синхронизатора 1 триггер 14 устанавливается по переднему, фронту импульса в единичное состояние (. фиг. 2в) и этим же синхроимпульсом, прошедпшм через

вентиль 15, открывается ключ 18. Одновременно возбуждается генератор 8 и излучающий преобразователь 9. Ультразвуковые колебания одновременно распространяются в эталонном 10 и контролируемом 11 образцах, принимаются соответственным приемным преобразователем 12 и с выхода усилителя 13 поступают на вход ключей 18 и 19. Импульсы эталонной частоты с выхода генератора 17 поступают в течение интервала времени Тд распространения ультразвуковых

колебаний в эталонном образце (см. фиг. 26) через открытый ключ 18, каскад 20 ИЛИ и блок 21 коррекции на счетный вход реверсивного счетчика 22. В первом такте разрещающий сигнал с выхода триггера 14 поступает на тактирующий

вход блока 6 управления, сигналы знака коррек-. ции на выходе 25 отсутствуют и эталонная частота поступает непосредственно в реверсивный счетчик 22, работающий в режиме вычитания.

При этом возможны два случая: число NI, равное числу импульсов эталонной; частоты, поступивших за время Т в реверсивный счетчик 22, меньше или больше емкости счетчика. В первом случае число в реверсивном счетчике 22, зафиксированное в момент окончания интервала времени Тд, равно NCM, емкость реверсивного счетчика; - основание счета; с - число разрядов. Сигнал обнуленияс выхода счетчика 22 на вход 26 блока 6 управле1€ия не поступает, и по окончанию интервала времени Т число . (см. фиг. 2е) переносится через группу вентилей в регистр 23 хранения, а затем счетчик 22 (см. фиг. 2ж) сбрасывается, и на выходе 25 блока 6 управления устанавливается разрешающий сигнал, обеспечивающий режим суммирования блока 21 коррек1щи. Во втором случае число NI импульсов эталон ной частоты, поступивших за время ТдВ реверсивный счетчик 22, больше емкости счетчика. Тогда число, зафиксированное в реверсивном счетчике 22 в момент окончания интервала времени Т , равно rN. так как в момент обнуления счетчика с его выхода на вход 26 блока управления поступает сиг нал и разрешающий сигнал с шины 27 переводт счетчик 22 из режима суммирования в режим вычитания, в момент окончания интервала времени Тд , число Ыс,ц переписывается через группу вентилей в регистр 23 хранения (см. фиг. 2е) счетчик 22 сбрасывается (см. фиг. 2ж) и на выходе 25 блока 6 управления устанавливается раз решающий сигнал, обеспечивающий режим вычитания блока 21 коррекции. С поступлением второго синхроимпульса (см. фиг. 2а) триггер 14 устанавливается в нулевое состояние, открывается ключ 19 и импульсы эталонной частоты поступают в течение интервала времени Т (см. фнг. 2в) распространения ультразвуковых колебаний в контролируемом образце 10 на первый счетный вход блока 21 коррекции. В зависимости от режима коррекции определяемого наличием или отсутствием сигнала разрешения на выходе 25, импульсы, поступающие на второй счетный вход блока 21 корре 4ХИИ с объединенных вь1ходов группы 24 потенциально-импульсных ключей, добавляются или вычитаются из последовательности импульсов зталонной частоты (см. фиг. 2д).При этом число импульсов, поступивших на второй счетный вход блока 21 коррекции, равно числу Ысц(.Мсч2),записанному в регистр 23 хранения. 1 Рассмотрим , когда Nrn . а N,, Т,, 6 Т СЧ а - NI, 13 Блок 21 коррекции устанавливается в режим суммирования, а число Nj импульсов зталонной частоты, поступивших за время Т|(фиг. 2в) на первый счетный вход блока 21 коррекции, равно числу NI. Тогда к числу импульсов NI ,в блоке 21 коррекции добавляется число импульсов CЦJ , и число, зафиксированное в счетчике 22 в момент окончания интервала времени Тц равно его емкости а Еслн же число Nj меньше числа NI , то число, зафиксированное в реверсивном счетчике 22 в момент окончания интервала времени Tj, будет меньше емкости счетчика 22. В результате коррекции при поступлении числа импульсов NI в счетчике 22 зафиксируется число а, а при поступлении числа импульсов Nj число N..U .v При выборе основания счета а, кратного 10, а числа « 2, 3, 4 . . . п результат измерения во втором такте будет представлен в процентах или относительных единицах от эталонного вре-мени Т. в случае, когда , возможно подключение дополнительных разрядов к счетчику 22, связанных только с блоком 7 индикации (на чертеже не указано). Предлагаемое устройство в сравнении с известным обладает следующими преимуществами: а)более высокой производительностью, т.к. при контроле серийных деталей различной конфигурации из одного и того же материала не требует заполнения и расчета величины допускаемого отклонения времени распространения ультразвуковых колебаний для каждой детали, а лтпь запоминания общего, для различных деталей из одного и того же материала, процентного отклонения времени распространения колебаНИИ в контролируемом образце от зтало1шого; б)результат измерения представлен в форме более удобной для оценки и дальнейшей обработки, т.е. результаты измерення в относительных единицах в подобных случаях содержат большую информацию, чем результат в абсолютных единицах. Формула изобретения 1. Устройство для ультразвукового контроля структурного состояния материала, содержащее синхронизатор и связанные с ним эталонный и контрольный электроакустические тракты, каждый из которых включает генератор зондирующих импульсов, подключентш к его выходу излучающий преобразователь, усилитель, подключенный к его входу приемный преобразователь и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности контроля и информативности результатов контроля, оно снабжено блоком определения отношения временных интервалов, связанным с ним блоком управления и блоком формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распространения ультразвуковых колебаний, управляющий вход которого подключен к выходу синхронизатора, временные входы подключены к выходам эталонного и контрольного электроакустических трактов, тактирующие выходы подключены к блоку управления, а сигнапьный;выход подключен к счетному входу бл ка определения отнощения временных интервалов, входами управления режимами работы и входом управления запоминания промежуточных значений, связанным с соответствующими выходами блока управления, а выходом, подключенным к входу блока индикации. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распространения ультразвуковых колебаний включает триг гер, счетный вход которого является входом бл ка, два двухвходовых вентиля, первые входы которых объединены со счетным входом триггера, а вторые входы подключены к выходам триггера; генератор эталонной частоты и два кл ча, первые управляющие входы которых подклю чены к выходам электроакустических трактов, вторые управляющие входы подключены к выходам первого и второго вентилей, счетные входы объединены и подключены к выходу генератора эталонной частоты; каскад ИЛИ, входы которого связаны с выходами ключей, а выход является выходом блока. 3. Устройство по п. I, 2, отличающееся тем, что блок определения отнощения временных интервалов включает блок коррекции и соединенный с ним реверсивный счетчик, регистр хранения и группу вентилей, первые входы которых объединены с входами регистра хранения и подключены к выходам реверсивного счетчика, вторые входы подключены к выходам регистра хранения, а выходы объединены и подключены к второму счетному входу блока коррекции, первый счетный вход которого является входом блока; управляющие входы режимом работы блока коррекции и реверсивного счетчика связань с блоком управления, с которым также связаны выход реверсивного счетчика и вход записи регистра хранения; выходы реверсивного счетчика являются выходом блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 404008, кл. G 01 N 29/04, 1973. 2.Колесников А. Б. Ультразвуковые измерения. Стандарт, 1970, с. 90.