Устройство для контроля качестваМАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N29/04 

1

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля качества материалов.

Известно устройство для контроля качества материалов, содержащее преобразователь, усилитель, амплитудный детектор, частотомер, дискриминатор, и блокинг-генератор 1.

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля.

Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель и измеритель времени, а также селектор 2.

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля из-за влияния случайных параметров акустических контактов «преобразователи-среда, а также за счет аналоговой обработки результатов.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается за счет того, что устройство снабжено последовательно соединенными синхронизатором,блоком задержки, выход которого подключен к

входу генератора зондирующих импульсов и входу измерителя времени, и арифметическим блоком, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, формирователем огибающей, измерителем амплитуды первого полупериода, стробируемым усилителем и блоком квантования, входы которых подключены к выходу усилителя, последовательно соединенными блоком определения конца квантования, вход которого подключен к выходу формирователя огибающей, формирователем интервала квантования и измерителем длительности интервала квантования, выход которого

подключен к третьему входу арифметического блока, вторые входы стробируемого усилителя и блока квантования и четвертый вход арифметического блока соединены с выходом формирователя интервала квантования, первый выход измерителя времени подключен ко вторым входам формирователя интервала квантования и измерителя амплитуды первого полупериода и пятому входу арифметического блока, шестой вход арифметического блока соединен со вторым выходом измерителя времени, седьмой вход - с выходом блока квантования, а восьмой вход- с выходом селектора, вход которого подключен к выходу стробируемого усилителя.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для контроля качества материалов содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 2, приемный преобразователь 3, усилитель 4 и измеритель 5 времени, селектор 6, последовательно соединенные синхронизатор 7, блок 8 задержки, выход которого подключен к входу генератора 1 зондирующих импульсов и входу измерителя 5 времени, и арифметический блок 9, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, формирователь 10 огибающей, измеритель 11 амплитуды первого полупериода, стробируемый усилитель 12 и блок 13 квантования, входы которых подключены к выходу усилителя, последовательно соединенные блок 14 определения конца квантования, чей вход подключен к выходу формирователя 10 огибающей, формирователь 15 интервала квантования и измеритель 16 длительности интервала квантования, выход которого подключен к третьему входу арифметического блока 9. Вторые входы стробируемого усилителя 12 и блока 13 квантования и четвертый вход арифметического блока 9 соединены с выходом формирователя 15 интервала квантования. Первый выход измерителя 5 времени подключен ко вторым входам формирователя 15 интервала квантования и измерителя 11 амплитуды первого полупериода и пятому входу арифметического блока 9. Шестой вход арифметического блока 9 соединен со вторым выходом измерителя 5 времени, седьмой вход - с выходом блока 13 квантования, а восьмой вход - с выходом селектора 6, вход которого подключен к выходу стробируемого усилителя 12. Выход измерителя 11 амплитуды подключен ко второму входу усилителя 4.

Устройство работает следующим образом.

В процессе измерений синхронизатор 7 вырабатывает периодически следующие короткие электрические импульсы, которые, поступая в арифметический блок 9 на второй вход, осуществляют сброс предыдущих результатов в регистрах хранения информации и индикации данных вычислений. Этот же импульс спустя время, необходимое для сброса данных в арифметическом блоке 9, через блок 8 задержки импульсов поступает на вход генератора 1 зондирующих импульсов. Электрический импульс с выхода генератора 1, поступающий иа излучающий преобразователь 2, преобразуется в ультразвуковой сигнал и вводится в материал контролируемого изделия. Одновременно электрический импульс с выхода блока 8 задержки осуществляет запуск измерителя 5 времени распространения ультразвука в материале зоиы контроля, который начинает вырабатывать счетные импульсы, поступающие с постоянной частотой На вход арифметического блока 9. Кроме того, выходной импульс блока 8, поступая на первый вход арифметического блока 9, осуществляет перевод последнего в накопления новой информации.

Широкополосные ультразвуковые импульсы, прощедщие через материалы зоны контроля изделия, поступают на приемный преобразователь 3, с выхода которого каждый из них подается через усилитель 4 с автоматической регулировкой усиления (АРУ) иа входы формирователя 10 огибающей, измерителя И амплитуды первого полупериода, стробируемого усилителя 12, блока 13 квантования и измерителя 5 времени распространения. При этом в момент появления сигнала на выходе приемного преобразователя 3 измеритель 5 заверщает выполнение операции измерения времени распространения зондирующего импульса в среде. С этого момента на шестой вход арифметического блока 9 счетные импульсы не поступают, в соответствующем регистре хранения остается число, равное времени распространения сигнала в зоне контроля, соответствующее выбранной единице измерения времени. Одновременно с выхода измерителя 5 времени распространения на входы формирователя 15 интервала квантования, измерителя 11 амплитуды первого полупернода и на пятый вход арифметического блока 9 поступают командные импульсы.

Арифметический блок 9 переводится в режим предварительной обработки воспринимаемой информации, измеритель 11 начинает процесс измерения амплитуды первого полупериода принятого сигнала, формирователь 15 начинает генерировать импульс, задающий длительность интервала квантования.

Выходное напрял ;ение измерителя И, пропорциональное амплитуде первого полупериода сигнала, поступающего с выхода усилителя 4 с АРУ, поступает иа вход усилителя 4, коэффициент усиления которого изменяется в соответствии с требованием установки амплитуды первого вступления на постоянном уровне для достаточно больщого Числа последующих циклов измерения. В результате принятые импульсы, прошедщие зону контроля, оказываются нормированными по амплитуде первого полупериода. Это позволяет существенно умеиьщить влияние случайных параметров акустических контактов «преобразователя - среда иа результаты измерений.

Нормированные по амплитуде первого полупериода сигналы поступают на вход формирователя 10, вырабатывающего напряжение, пропорциональное форме огибающей входного сигнала. Это напряжение сравнивается по уровню со значением опорного напряжения в блоке 14 определения

конца интервала квантования, который в момент равенства названных напряжений вырабатывает импульс, с чьей помощью осуществляется перевод формирователя 15 интервала квантования в исходное состояние.

Длительность импульса, вырабатываемого формирователем 15, измеряется с помощью измерителя 16 длительности интервала квантования, а результат измерения вводится через четвертый вход в арифметический блок 9.

Одновременно выходной импульс формирователя 15 интервала квантования поступает на вход блока 13 квантования, который в течение действия этого импульса осуществляет с заданным щагом во времени измерения мгновенных значений амплитуд нормированного сигнала, поступающего с выхода усилителя 4 с АРУ. Результаты измерений в виде импульсных последовательностей поступают на седьмой вход арифметического блока 9, где подвергаются предварительной обработке: воспринятые значения возводятся во вторую степень и суммируются, подсчитывается число введенных импульсных последовательностей, т. е. число отсчетов.

Кроме того, выходной импульс формирователя 15 интервала квантования поступает на вход стробируемого усилителя 12, в результате чего в течение интервала квантования нормированный сигнал с выхода усилителя 4 с АРУ проходит на вход селектора 6, вырабатывающего импульсы в моменты переходов через нулевое значение фронтов полуволн принятого сигнала. Выходные импульсы селектора 6 поступают на восьмой вход и суммируются в соответствующем регистре накопления и хранения арифметического блока 9.

В результате в регистрах хранения арифметического блока 9 к окончанию интервала квантования собирается информация о времени распространения сигнала в зоне контроля, о сумме квадратов амплитуд нормированного сигнала, о числе отсчетов значений амплитуд, о числе полупериодов сигнала и о длительности интервала квантования.

Задним фронтом импульса, вырабатываемого формирователем 15 интервала квантования, по четвертому входу выполняется переключение арифметического блока 9 в режим окончательной обработки накопленной информации. При этом арифметический блок 9 вычисляет среднюю квадратическую амплитуду, среднюю частоту принятого сигнала, а также соотнощение времени распространения с вычисленными величинами по заданной программе, конкретный вид

которой зависит от рода искомого показателя качества материала изделия. Результат вычислений значения показателя качества материала изделия отображается на индикаторном табло арифметического блока 9 до поступления очередного импульса с выхода синхронизатора 7.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от известных более высокой точностью и воспроизводимостью результатов контроля, возможностью полной автоматизации процесса измерений и обработки данных контроля.

Формула изобретения

Устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель и измеритель времени, а также селектор, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности контроля, оно снабжено последовательно соединенными синхронизатором, блоком задерл ки, выход которого подключен к входу генератора зондирующих импульсов и входу измерителя времени, и арифметическим блоком, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, формирователем огибающей, измерителем амплитуды первого полупериода, стробируемым усилителем и блоком квантования, входы которых подключены к выходу усилителя, последовательно соединенными блоком определения конца квантования, вход которого подключен к выходу формирователя огибающей, формирователем интервала квантования и измерителем длительности интервала квантования, выход которого подключен к третьему входу арифметического блока, вторые входы стробируемого усилителя и блока квантования и четвертый вход арифметического блока соединены с выходом формирователя интервала квантования, первый выход измерителя времени подключен ко вторым входам формирователя интервала квантования и измерителя амплитуды первого полупериода и пятому входу арифметического блока, шестой вход арифметического блока соединен со вторым выходом измерителя времени, седьмой вход - с выходом блока квантования, а восьмой вход - с выходом селектора, вход которого подключен к выходу стробируемого усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 150661, кл. G 01N 29/00, 1961.

2.Авторское свидетельство СССР № 602852, кл. G 01N 29/04, 1975 (прототип).