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

Изобретение относится к нераэруша ЮЩИ1Л испытаниям ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля качества материалов.

Известно устройство для контроля качества материалов, содержащее генеparopi ультразвуковой частоты, первый смеситель, усилитель мощности/ преобразователи, предварительный усилитель и канал измерения tl.

Недостатком этого устройства является низкая точность контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные генератор измерительной частоты, смеситель, усилитель мощности, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель с автоматической регулировкой усиления (АРУ), детектор, фмльтр, фазовый детектор и регистратор, генератор ультразвуковой частоты, выход которого соединен с входом смесителя, первый фазовращатель, выход которого соединен с BTopbiM входом фазового детектора, второй фазовращатель и блок умножения, включенный между генератором измерительной частоты и вторым фазовращателем Г 2..

Недостатками известного устройства являются сложность устройства и низкая точность контроля из-за невозможности балансировки чувствительности каналов усилителя.

Цель изобретения - повышение точности контроля и упрощение устройства.

10

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными синхронизатором, вход которого соединен с выходом генератора измерительной частоты, и триггером,

15 первый выход которого подключен к второму входу второго фазовращателя, второй выход - к входу генератора ультразвуковой частоты, а вход первого фазовращателя соединен с выходом второго

20 фазовращателя.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 измерительной частоты,смеситель 2,усилитель 3 мощности,излучающий преобразователь 4,приемный преобразователь 5,усилитель б,детектор 7,фильтр 8,фазовый детектор 9 и регистратор 10,генератор 11 30 ультразвуковой частоты,выход которого соединен со входом смесителя, первый фазовращатель 12, выход которого соединен со вторым входом фазового детектора 9, второй фазовращатель 13, блок 14 умножения, включенный между генератором 1 измерительной частоты и вторым фазовращателем 13, последовательно соединенные синхронизатор 15 вход которого соединен с выходом генератора 1 измерительной частоты, и триггер 16, первый выход которого под ключен к второму входу второго фазовращателя 13, а второй выход к входу генератора 11 ультразвуковой частоты Кроме того, вход первого фазовращателя 12 соединен с выходом второго фазо вращателя 13. Устройство для контроля качества материалов работает следующим образом Генератор 11 ультразвуковой частоты вырабатывает непрерывное синусоидальное напряжение с частотой ( , задаваемой состоянием его каскада частотной модуляции. Это состояние, в свою очередь, устанавливается в соответствии с выходным напряжением триггера 16. Пусть триггер 16 находит ся в состоянии 1. Выходное напряжение генератора 11 ультразвуковой частоты поступает на первый вход смесителя 2. На второй вход смесителя 2 подается непрерывное синусоидал ное напряжение с частотой и с выхода генератора 1 измерительной частоты. Ввиду свойства смесителя 2, на его выходе появляется сложное колеба ние, спектр которого содержит только две частотных составляющих с частотами w и (JUi , а колебание с часто той Шо оказывается подавленным..При этом о- - 51 , а + Сложное колебание усиливается до необходимой величины в усилителе 3 мощности, на выходе которого включен излучающий преобразователь 4. В результате в зону контроля мате риала поступает сложный ультразвуковой сигнал, содержащий только два спектральных составляющих (V и с начальными фазами Р и if. При распространении в материале зоны контроля фазы составляющих сигнала получают приращения ДУ и д Vj. величины которых зависят от крутизны фазочастотной характеристики KQ сред на заданной частоте lAo-f / если часто та Я мала, то . дУг-йУ . ДЧ .- Ш Сигнал, прошедший зону контроля, с помощью приемного пресЗбразователя преобразуется в подобный ему по форме электрический сигнал, который с помощью усилителя б с блоком 17 АРУ усиливается до величины, необходимой для нормального функционирования еле дующих узлов устройства..При этом в приемно-усилительный тракт проходят только сигналы с частотами Шц7/ со и tfe « n силу избирательных свойств усилителя б с АРУ. В результате на вход детектора 7 поступает сигнал X (-Ь) в виде суммы двух синусоидальных колебаний X(i)A9iv(ou i-bVi)- -AS-in(.), (2) где V - набег фазы колебания с частотой ttV , полученный при распространении волны в электромеханическом тракте Vf-l/. +Д.4-У-, где V - набег фазы колебания в приемно-усилительном тракте, в соответствующем слое контактной смазки; А - амплитуда,сигнала; i 1,2 - номер спектральной составляющей . Детектор 7 выполняет преобразование спектра колебаний Х.Ш. Тогда на его выходе появляется сигнал S{t)A|H4),(dl+-p)-C05(a(-p)-COSo(f COSp, (4) где c --Jtt),f% p -2ftt-tf -fV,i. Сигнал vW содержит постоянную, высокочастотные и одну низкочастотную Ч А COS f5 А cos С 2 ftt-V «компоненты, которые могут быть разделены с псжющью фильтрации. Постоянная составляющая А используется для регулировки коэффициента усиления усилителя б с блоком 17 АРУ. Для этого с выхода детектора 7 сигнал подается на вход блока 17 АРУ. На выходе усилителя б поддерживается постоянное значение А амплитуды выходного сигнала, что способствует повышению точности измерения. Кроме того, выходной сигнал детектора 7 поступает на вход полосового фильтра 8, настроенного на частоту 2 S2. . В результате на первый вход фазового детектора 9 поступает только низкочастотная компонента NH . На второй вход фазового детектора 9 через фазовращатель 12 поступает выходной сигнал с блока 14 умножения. В результате на выходе фазового детектора 9 появляется сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаз напряжений выходных сигналов с блока 14 умножения Ц« и полосового фильтра 8 (/,-«) ). т.е. и а( fy), (5) где а - постоянный коэффициент. Учитывая формулу (3) (2 a Pa 4i-Q5,). Сб) Поскольку Vf f f, ijl, являются постоянными для конкретного устройства, то с помощью фазовращателя 12 значение f у может быть установлено равным VVW. 0с«(дУ2-дУ,)-ад1|, т.е. выходное напряжение фазового детектора 9 пропорционально разности фаз, колебаний с частотами (f и (t/o. Выходные импульсы синхронизатора 15 переводят триггер 16 в состояние О в результате чего генератор 11 ультр звуковой частоты начинает вырабатывать непрерывное синусоидальное напряжение новой частоты ufe. Благодаря свойству смесителя 2, это изменение частоты прив.одит к соответствующему перемещению компонент (j и W по шкале частот при постоянном значе нии разности . - 2-Л I поэтому дополнительной настройки устройства не требуется. Остальные блоки устрой ства работают, в соответствии с вышеописанным режимом. Состояние двухпозиционного фазовращателя 13 определяется значением выходного напряжения триггера 16, например, при состоянии 1 триггера 16 фазовращатель 13 обеспечивает сдв фазы О выходного напряжения блока 1 умножения частоты, при состоянии О триггера 16 фазовращатель 13 вносит сдвиг фазы . В результате при прочих равных условиях выходноенапряжение фазового детектора 9 изменяет полярность на противоположную при изменении состояния триггера 16 от 1 до О. Uo---a fo, (8) I где индексом О обозначено соответствующее состояние триггера 16. Выходное напряжение Uo фазового детектора 9 су1Ф1ируется с напряжением описанным уравнением (7), измеренным.в первом цикле измерения, например, в интеграторе регистратора 10. Поскольку длительности циклов измерения, определяеглле временем, в течение (П которого триггер 16 находится в состоянии 1 и О, равны, то на табло регистратора 10 отражено число, равное..± е9 т.е. число, показывающее степень различия крутизны фазочастотной характеристики на частотах otb-f оа. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность контроля и упростить устройство. Формула изобретения Устройство для контроля качества материалов, содержагцее последовательно соединенные генератор измерительной частоты, смеситель, усилитель мощности, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель с автоматической регулировкой усиления, детектор, фильтр, фазовый детектор и регистратор, генератор ультразвуковой частоты, выход которого соединен с входом смесителя, первый фазовращатель, выход которого соединен:с вторым входом фазового детектора, второй фазовращатель и блок умножения, включены между генератором измерительной частоты и вторым фазовращателем, о тличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности контроля, оно снабжено последовательно соединенными синхронизатором, вход которого соединен с выходом генератора измерительной частоты, и триггером, первый выход которого подключен к второму входу второго фазовращателя, второй выход - к входу генератора ультразвуковой частоты, а вход первого фазовращателя соединен с выходом второго фазовращателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 731370, кл. G 01 N 29/04, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2675759, кл. G 01 N 29/04, 1978 (прототип).