Ультразвуковое устройство для контроля структуры материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N29/00 

(5) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ

1

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

Известен ультразвуковой анализатор, содержащий преобразователь, генератор, амплитудный анализатор, детектор огибающей, блок сравнения и детектор l.

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое устройство для контроля структуры материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь, усилитель, селектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок дисперсии, блок средних значений, вход которого подключен к выходу АЦП, генератор стробимпульсов, выход которого подключен ко второму входу селектора, а вход - к выходу синхрониза- . тора, делитель частоты, вход которого подключен к выходу генератора . стробимпульсов, блок управления, два входа которого соединены с выходами делителя частоты и синхронизатора, и цифровой индикатор 2.

10

Недостатком известного устройства является низкая точность и производительность контроля ввиду того, что невозможно разграничить изделия на группы качества.

IS

Цель изобретения - повышение тоМности и производительности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными программирующим

к блоком, блоком сравнения, два входа которого подключены к выходам блоков средних значений и дисперсии, формирователем кода и индикатором. Кроме того, устройство снабжено селектором, включенным между генератором стробимпульсов и делителем частоты, и двумя одновибраторами, включенными последовательно между селектором и делителем частоты, выход второго одновибратора соединен с третьим входом блока управления. Блок дисперсии выполнен в виде последовательно соединенных первого ком мутатора, второй вход которого соединен с выходом блока управления, квадратора, второго коммутатора, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, делителя частоты и реверсивного счетчика, второй вход которого соединен со вторым выходом второго коммутатора, а выход с входом цифрового индикатора. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь 3, усилитель k, селектор 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6 и блок 7 дисперсии, блок 8 средних значений, вход которого подключен к выходу АЦП, генератор 9 стробимпульсов, выход которого подключен ко второму входу селектора 5, а вход - к выходу синхронизатора 1, делитель 10 частоты, вход которого подключен к выходу генератора стробимпульсов, блок 11 управления, два входа которого соединены с выходами делителя 10 частоты и синхро низатора 1, цифровой индикатор 12, последовательно соединенные программи рующий блок 13 блок lA сравнения, два входа которого подключены к выходам блоков 7 и 8 дисперсии и средних значений, формирователь 15 кода и индикатор 16. Кроме того, устройство содержит селектор 17 включенный между генератором 9 стробимпульсов и делителем 10 частоты, и одновибраторы 18 и 19, включенные последовательно между селектором 17 и делителем 10 частоты. Выход одновибратора 18 подключен к третьему входу блока 11 управления. Блок 7 дисперсии выполнен в виде последовательно соединенных первого коммутатора 20, второй вход которого соединен с выходом блока 11 управления, квадратора 21, второго коммутато ра 22, второй вход которого соединен 8 34 1 1 управле,о вторым выходом блока ния, делителя 23 частоты и реверсивного счетчика 2, второй вход которого соединен со вторым выходом второго коммутатора 21, а выход - со входом цифрового индикатора 12. Ультразвуковое устройство работает следующим образом. Запускаемый импульсом синхронизатора 1, генератор 2 зондирующих импульсов возбуждает с помощью пьезопреобразователя 3 в изделии ультразвуковые импульсы. Последние, отражаясь от задней грани изделия, преобразуются пьезопреобразователем 3 в электрические импульсы и вместе с зондирующими импульсами после усиления в усилитель + поступают на селектор 5, который с помощью генератора 9 стробимпульсов из серии сигналов выделяет только отраженные сигналы, которые с выхода селектора 5 поступают на АЦП 6. Последний преобразует значение амплитуд принятого сигнала в соответствующий цифровой код. Объем выборки, по которому судят о статистических характеристиках исследуемого материала: среднему значению и дисперсии, определяется количеством зондирований (делителем 10 частоты). Блок 7 дис.терсии формирует цифровой код, соответствующий значению дисперсии сигналов в выборке. Автоматическое разграничение контролируемого изделия на четыре группы качества осуществляется следующим образом , Программирующий блок 13 программирует в цифровом виде определенное количество среднего х и дисперсии G , диктуемое потребностью производства. Эти коды поступают на соответствующие входы блока Т сравнения, на вторые два входа которого поступают текущие значения среднего и дисперсии сигналов на выборку. С выхода блока I сравнения поступают на формирователь 15 кода значения х и G , которые соответствуют запрограммированным значениям в блоке 13. Формирователь 15 кода формирует номера сортов путем определенной комбинации значений х и G , диктуемой потребностью производства. При наличии в поступающих на формирователь 15 текущих значениях х и G таких значений, которые соответствуют опредеенному, запрограммированному в фор58мирователе 15 сорту, схема выделения последнего срабатывает и выдает сигнал на соответствующий канал индикатора 16. Формирование дисперсии сигналов С в блоке 7 осуществляется путем реали зации формулы « -t где Xi - число, пропорциональное текущей амплитуде принятого полезного сигнала; п - объем выборки или коэффициент деления делителей 10 и 23. Блок 7 дисперсии работает следующим образом: на время одной выборки (п циклов работы устройства) коммутатор 20 с помощью блока 11 управления пропускает на квадратор 21 текущие амплитуды х, которые после возведения в квадрат поступают через коммутатор 22 на делитель 23. С выхода делителя 23 на суммирующий вход реверсивного счетчика 2k поступает количество импульсов, соответствующее значению За это же время (за п циклов) в блоке 8 формируется значение х. После завершения п циклов блок 11 управ ления переключает коммутаторы 20 и 22 и, таким образом, на вход квадратора 21 поступает значение х. С выхо да квадратора 21 через коммутатор 22 на вычитающий вход реверсивного счет (х) и, таким обчика 2Ц поступает разом, на реверсивном счетчике формируется значение G . При этом максимальная частота сле дования импульсов синхронизации, а следовательно, и производительность контроля определяются суммарным временем, необходимым на возведение в квадрат текущего значения Xj, и среднего X. В данном устройстве увеличение .производительности достигается за счет исключения из п циклов времени возведения в квадрат среднего значения. Для реализации этого необходимые сигналы управления формируются с помощью селектора 17 двух одновибраторов 18 и 19. Устройство позволяет повысить точ ность и производительность контроля Формула изобретения 1. Ультразвуковое устройство для контроля структуры материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь, усилитель, селектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и блок дисперсии, блок средних значений , вход которого подключен к выходу АЦП, генератор стробимпульсов, выход которого подключен ко второму входу селектора, а вход - к выходу синхронизатора, делитель частоты, вход которого подключен к выходу генератора стробимпульсов, блок управления, два входа которого соединены с выходами делителя частоты и синхронизатора, и цифровой индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, оно снабжено последовательно соединенными программирующим блоком, блоком сравнения, два входа которого подключены к выходам блоков средних значений и дисперсии, формирователем кода и индикатором. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что оно снабжено селектором, включенным между генератором стробимпульсов и делителем частоты, и двумя одновибраторами, включенными последовательно между селектором и делителем частоты, выход второго одновибратора соединен с третьим входом блока управления. 3. Устройство по п. 2, о т л и чающееся тем, что блок дисперсии выполнен в виде последовательно соединенных первого коммутатора, второй вход которого соединен с выходом блока управления, квадратора, второго коммутатора, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, делителя частоты и реверсивного счетчика, второй вход которого соединен со вторым выходом второго коммутатора, а выход - со входом цифрового индикатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 379870, кл. G 01 N 29/0+, 1970. 2.Патент ФРГ № 25П750, кл. , 1976 (ПРОТОТИП).