Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N29/04 

t

Изобрётениё относится к нераэрушакяцим испытаниям ультразвуковым ме тодом и может быть использовано для контроля качества материалов.

Известно ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, преобразователь , пороговые каскады, формирователь импульсов, схему И и аналогоцифровой преобразователь (АЦП) l .

Недостатком известного устройства является низкая производительность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое устройство дляконтроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, регулируемый усилитель, первый пороговый каскад и первую схему И, второй пороговый каскад выход которого подключен к выходу регулируемого усилителя, схему задержки, АЦП, вторую схему И, триггер и генератор импульсов, выход которого подключен ко второму входу регулируемого усилителя 2 .

Недостатком известного устройства является низкая производительHO iTb контроля, так как не позволяет производить автоматический отсчет, времени реверберации ультразвуковых импульсов.

Цель изобретения - повышение производительности контроля.

. Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковое устройство ;;1ля контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенкые синхронизатор, генератор зонди,рующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, регулируемый усилитель, первый пороговый каскад и первую схему И, второй пороговый каскэд, вход которого подключен к выходу регулируемого усилителя, схему задержки, АЦП, вто. рую схему И, триггер и генератор импульсов, выход которого подключен ко второму входу регулируемого усилителя , снабжено последовательно соединенными третьим пороговым каскадом, вход которого соединен с выходом регулируемого усилителя, третьей схемой И, и реверсивным счетчиком, выход которого подключен к первому вхо ду второй схемы И, четвертой схемой И, первый вход которой подключен к выходу третьего порогового каскада, а выход - ко второму входу реверсивного счетчика, пятой схемой И, включенной между триггером и синхрониза. тором, и мультивибратором, первый вход которого соединен с выходом пятой схемы И,.а выходы - ко вторым входам схем И и входу генератора имлульсов, первый вход триггера подклю .чен к выходу первой схемы И, а вто{рой вход - к выходу синхронизатора, схема задержки включена между первой схемой И и АЦП и соединена с третьим входом реверсивного счетчика, а выход второй схемы И соединен с трет им входом АЦП.. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит последователь но соединенные синхронизатор 1, Генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь i, устанавливаемые на изделие 5 регулируемый усилитель 6, первый пороговый каскад 7 и первую схему 8 И, второй пороговый каскад 9, вход которого подключен к выходу регулируемого усилителя 6, схему 10 задержки, АЦП 11, вторую схему 12 (1, триггер 13 и генератор 14 импульсов, выход которого подключен ко второму входу регулируемого усилителя 6, последовательно соединенные третий пороговый каскад 15, вход которого соединен с выходом регулируемого усилителя 6, третью схему 16 И и реверсивный счетчик 17, вы ход которого подключен к первому вхо ду второй схемы 12 И, четвертую схему 18 И, Первый вход которой подключен к выходу третьего порогового каскада 15, а выход - ко второму вхо ду реверсивного счетчика 17, пятую схему 19 И, включенную между триггеом 13 и синхронизатором 1, и мультиибратор 20, первый вход которого оединен с выходом пятой схемы 19 И, выходы - ко вторым входам схем 8, 11,16 и 18 И и входу генератора l мпульсов. Первый вход триггера 13 одключен к выходу первой схемы 8 И, второй вход - к выходу синхрониза-, ора 1. Схема задержки включена межу первой схемой 8 И и АЦП 11 и соеинена с третьим входом реверсивного четчика 17, а выход второй схемы 12 соединен с третьим входом АЦП 11. Устройство работает следующим образом. Синхронизатор 1 запускает генератор 2 зондирующих импульсов, обеспечивающий возбуждение в излучающем преобразователе: 3 импульсов ультразвуковых колебаний (УЗК). Прошедшие через контролируемое изделие 5 импульсы УЗК воспринимаются приемным преобразователем Л и с его выхода поступают на регулируемый усилитель 6. На управляющий вход усилителя 6 подается изменяющееся по заданному закону, например экспоненциальному, напряжение с выхода генератора 14, плавно регулирующее коэффициент усиления усилителя. Пороговый каскад 9 формирует из усиленных импульсов УЗК на уровне и пачки прямоугольных импульсов, поступающих на первый вход АЦП 11, на второй вход которого поступают импульсы с выхода схемы 12 И, а на третий вход - с выхода схемы 10 задержки. Для получения импульсов управления сбросом АЦП 11 однрвременно с запуском генератора 2 зондирующих импульсов импульсом с выхода синхронизатора 1 производится запуск триггера 13, выходные импульсы которого подаются на один из входов схемы 19 И. На второй вход этой схемы поступают импульсы со второго выхода синхронизатора 1, задержанные по отношению к импульсам запуска триггера .13 на время, большее времени прохождения максимальной амплитудой импульсов УЗК контролируемого изделия. Одновременно пороговый каскад 7 формирует из усиленны) импульсов УЗК на уровне Ll; пачки прямоугольных импульсов, поступающих на один из входов схемы 8 И, которая по второму

входу управляется импульсами с выхода мультивибратора 20.

При совпадении импульсов на входах схемы 8 И на ее выходе появляются импульсы, которые осуществляют возврат триггера 13 в исходное состояние. Вследствие этого формируемые триггером 13 импульсы не совпадают по времени, с импульсами синхронизатора 1, подаваемыми на схему 19 И.

По мере уменьшения коэффициента усиления усилителя в очередной из циклов посылки зондирующих импульсов максимальная амплитуда импульсов УЗК на его выходе становится меньшей и,о на выходе порогового каскада 7 перестают появляться импульсы и триггер 13 не возвращается в исходное состояние. На выходе схемы 19 И появляется импульс, который запускает мультивибратор 20. Последний при этом формирует импульс, длительность которого определяет продолжительность времени индикации результатов измерений. Этим импульсом произво дится .сброс показаний АЦП 11, блокировка схемы 8 И, возврат генератора Ш импульсов в исходное .состояние, при котором обеспечивается максимальный коэффициент усиления усилителя 6, а также блокировка схем 12,16 и 18 И.

. Для получения интегрального импульса, соответствующего концу измеряемого времени реверберации, пороговый каскад 15 формирует из усиленных импульсов УЗК на уровне U пачки прямоугольных импульсов, поступающих на первые входы схем 16 и 18 И, выходы которых соединены со входами суммирования и вычитания соответственно реверсивного счетчика 17. До тех пор пока амплитуда импульсов УЗК на выходе усилителя 6 не достигнет уровня }, схема 18 И поддерживается в открытом состоянии потенциалом с выхода мультивибратора 20. Пачки импулъсов с выхода порогового каскада 15 при этом, пройдя через схему 18 И, поступают на вход суммирования реверсивного счетчика 17. Количество импульсов в пачках запоминается и хранится в последнем до появления очередного- импульса, поступающего на вход сброс счетчика с выхода схемы 10 задержки . В момент достижения амплитудои импульсов УЗК уровня U2, сброс счетчика 17 не происходит, т.е. в нем запоминается количество импуль-7

сов, равное числу переходов, усиленных УЗК через уровень U в момент приведения их амплитуд к заданному уровню 1)2.

С запуском мультивибратора 20 потенциалом с его выхода открываются схемы 16 и 18 И. Следующая вслед за этим пачка импульсов с выхода порогового каскада 15, пройдя через схему 18 И, поступает на вход вычитания счетчика 17- При этом после/;ним импульсом в пачке счетчик устанавливается в нуль и на его выходе появляется импульс, который, пройдя через схемы 12 И, поступает на вход АЦП 11 Так как при этом импульс, поступающий на вход АЦП 11, формируется на уровне и ,усиленных УЗК, то, следовательно, в нем производится запоминание временного интервала, равного времени реверберации, измеренном на относительных уровнях . Uj/U.

Таким образом, предлагаемое устройство в отличие от известного обеспечивает автоматическое селектирование интервального импульса конца измеряемого времени реверберации ультразвуковых импульсов в контролируемом изделии и автоматический отсчет его значений. При этом трудоемкость измерения времени реверберации снижается более чем в 3 раза. Формула изобретения Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее последоват.ельно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, регулируемый усилитель, первый пороговый каскад и первую схему И, вто.рой пороговый каскад, вход которого подключен к выходу регулируемого усилителя, схему задержки, аналогоцифровой преобразователь (АЦП), вторую схему И, триггер и генератор импульсов, выход которого подключен ко второму входу регулируемого уси- . лителя, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности контроля, оно снабжено последовательно соединенными третьим пороговым каскадом, вход которого соединен с выходом регулируемого усилителя, третьей схемой И, и реверсивным счетчиком, выход которого подключен к первому входу второй схемы И, четвертой схемой И, первый вход которой подключен к выходу треть его порогового каскада, а выход - ко второму входу реверсивного счетчика, пятой схемой И, включенной между триггером и синхронизатором, и мультивибратором, первый вход которого соединен с выходом пятой схемы И, а выходы ко вторым входам схем И и входу генератора импульсов, первый вход триггера подключен к выходу пер вой схемы. И J а второй вход к выхо9б ду синхронизатора, ихема задержки включена между первой схемой И и АЦП и соединена с третьим входом реверсивного счетчика, а выход второй схемы И соединен с третьим входом АЦП. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 579577, кл. G 01 N 2Э/Q, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке fP 2808295/28, кл. G 01 N 29/ОА, 1979 (прототип).