Способ ультразвукового контроля качества материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01N29/04 

(54) CFIOCPB УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ.КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО Иэобретенке относится к нераарушающим испытаниям ультразвуковым методом и может быть использовано в машиностро ительной и других отраслях промышленности. Известен способ ультразвукового контроля качества материалов, заключающий ся в том, что в изделие получают угфу- гие колебания, принимают прошедшие колебания и определяют характеристики излученных н принятых колебаний. Известно устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор , ультразвуковых колебаний и преобразователь, усилитель, генератор пилообразного напряжения и блок обработки Cl. Недостатком известных способа и уст ройства является низкая точность и помехозащнщенность устройства. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ ультразвукового контроля качества маОСУЩЕСТВЛЕНИЯтериалов, заключающийся в том, что в изделие излучают упругие колебания, принимают прошедшие через изделие колебания и сравнивают характеристики излученных и принятых колебаний. Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждающих импульсов, излучающий преобразователь, приемный тфеобразователь и усилитель, а также блок вычитания, дешифратор и измеритель времени 2. Недостатком известных способа к устройства является низкая точность и помехозащищенность из-за влияния помех, которые приводят к ложному срабатыванию устройства. Цель изобретения - повышение точности и помехозащищенности устройства. Поставленная цель достигаетсяспособом ультразвукового контроля качества материалов, заключающемся в том, тго в изде71ие излучают упругие колебания. 1финимают 1фошедшие через изделие колебания и сравнивают характеристики излученных н принятых колебаний, излучают упругие колебания в виде псевдослучайной кодовой последовательности (БПКП), изменяют период излученных упругих колебаний так, чтобы рассогэтасованке между ним д временем задержки последовательности импульсов в кантрол1фуемом материале стало равным О, и по периоду излученных колебаний судят о качестве изделий. Ультразвуковое устройство для контро ля качества материалов снабжено после, довательно соед сненными блоком корреляторов, входы которого подключены к йыходу усилителя, пороговым каскадом, генератором пилообразного напряжения и сумматором, выход которого подключен к входу генератора возбуждающих импульсов, ключом, включенным между сумматором и блоком вычитания и соединенным с выходом порогового каскада регистром сдвига, включенным между генератором возбуждающих импульсов и излучающим преобразователем и соеди ненным с входами блока корреляторов, деши(}ратором, включенным между регис тром сдвига и измерителем временя и соединенным с выходом порогового каскада, и сумматором по модулю два, два входа которого и выход соединены с регистром сдвига, а два входа блока вычитания - с выходами блока корреляторов. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - временные эпюры, поясняющие работу схемы. Устройство содержит последовательно соединенные генератср 1 возбуждающих импульсов, излучающий преобразователь 2, приемный преобразователь 3 и усили тель 4, и блок 5 вычитания, аешяфратор 6, измеритель 7 времени, последователь но соединенные блок 8 корреляторов, входы которого подключены к выходу усилителя 4, пороговый каскад 9, генератор 10 пилообразного напряжения и сумматор 11, выход которого подключен ко входу генератора 1 возбуждающих имп; льсов. Кроме того, устройство содержит ключ 12, включенный между сумматором 11 и блоком 5 вычитания и соединенный с выходом порогового ка када 9, регистр 13 сдвига, включенный между генератором 1 возбуждающих импульсов и излучающим преобразователем 2 и соединенный с входами блока 8 срреляторов, и сумматор 14 по модулю ва, два входа которого и выход соедиены с регистром 13 сдвига. Два входа лока 5 вычитания соединены с выходами блока 8 корреляторов. Дешифратор 6 включен между регисром 13 сдвига и измерителем, времени. Способ осуществляют следующим обазом. С помощью генератора 1 возбуждаюдих импульсов вьфабатывается последоательность тактовых импульсов 15 (фиг. 2), период Т следования которых ависит от управляющего напряжения 16, одаваемого на вход генератора 1. На каждый тактовый импульс регистр 13 сдвига с обратной связью через сумматор 14 по модулю два формирует дин элемент длительностью БПКП. аждый период БПКП содержит N элементов, где п - число ячеек в регистре 13 сдвига. Рассмотрим случай, когда п 4. Электрический импульс 17, посредством излучающего преобразователя 2 преобразуется в акустический сигнал и вводится в контролщзуемый материал. С помощью приемного преобразователя 3 импульс 18, задержа1Щьгй в матеррале на время t , преобразуется в электрический. Далее с помощью усилктеля 4 сигнал усиливается и подается на входы блока 8 корреляторов. Каждый из корреляторов, входящий в состав блока 8, вычисляет функцию взаимной коррелвишн между принятым импульсом 18 и импульсом, снятым с первого, второго н т ретьего выходов регистра 13 сдвига. Пока период Т излученного сигнала отличается от времени tj задержки а контролируемом материале на величину, больщую, чем fg выходное напряжение il9 блока 8 корреляторов близко нулю. В результате на выходе порогового каскада 9 поддерживается постоянный низкий уровень напряжения 20, ключ 12 за- . 1фыт и на генератор 1 через, сумматор 11 поступает только угфавляющее линейно изменяющееся напряжение 16 с генератора 10 пилбобразного напряжения. Управляющее Напряжение 16 непрерывно изменяет период Т следования тактовых импульсов 15, изменяя соответствешю период излученного сигнала. Выходное нахфяжение 19 блока 8 корреляторов тем больше, чем меньше Т отличается от - -При вьшопненин условия Т t 3 на выходе блока 8 корреляторов фиксируют максимум функции взаи ной корреляции. Выходное напряжение .19 блока 8 кор рвляторов подается на порогсзвый каскад порог задан так, что на его вы ходе появляется импульс напряження 20 только при вьшолнении условия f т i ГМ tj,Tt - i .V Таким образом, на выходе nqporoBoro каскада 9 фикс фуется факт равенства Еяремени задержки t периоду Т с точностью до половины длительности элемента БПКП. Как только условие (1) выполняется, импульс напряжения 2О останавливает генератор Ю пилообразного напряжения, на выходе которого запомюшется напр жение 16 достигнутое к момеигу выполнения УСЛОВИЯ (1). Импульс выходного напряжения 20 порогового каскада 9 схткрывает также ключ 12, в результате чего на сумматор 11, кроме наг зяжения 16 с генератора 10 пилообразного напряжения, поступает напряже1ше рассогласования Up, пропорциональное разности .-T.. Напряжение рассогласования формируется блоком 5 вычитания из вь1ходных .сигналов блока 8 корреляторов. С помощью блока 8 корреляторов фс мируется фушсция взаимной корреляции между принятым импульсом 18 и импуль сом, снятым с первого вькода регистра 13 сдвига и опережающим зондирующий импульс 17 на время Тд , а также между принятым импульсом 18 и импуль сом, снятым с третьего выхода регистра 13 сдвига и отстающимот ЗОНД1ФУюшего импульса 17 на время Tj . Далее с помощью блока 5 вычитания в зав симости отДТг tj-T формируется напряжение рассогласования Up- С порогового каскада 9 дается разрешение ,на работу дешифратора 6, который ltюpмиpyeт временной интервал, равный Т. Время между выходными импульсами дещифратора 6, измеренное с помощью измерителя 7 времени, является временем распространения упругих колебаний между излучающим преобразователем 2 и приемным преобразователем. 3. В случае поступления некоррелированной с полезным сигналом помехи на приемный преобразователь 3, вследствие отсутствия корреляции между зондирующим и принятым импульсами 17 и 18, напряжение на выходе блока 8 корреля- . тора близко к О, значит не происходит Ярабатывание схемы. В случае поступления кс релированной с полезным сигналом помехи, уровень боковых лепестков функции взаимной корреляции меньше порога срабатывания порогового каскада 9, а значит отслеживается только полезный сигнал. Изобретение позволяет с высокой точностью и помехозащищенностью производить контроль качества материалов. Годовой экономический эффект составляет 5 тыс. руб. на одно изделие. Формула изобретения 1.Способ ультразвукового контроля качества материалов, заключающийся в том, что в изделие излучают упругие колебания, принимают гфощедшие через изделие колебания и сравнивают хареиствристики излученных и принятых колебаний, отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности контроля и помехозащищенности, излучают упругие колебания в виде бинарной псевдослучайной кодовой последовательности, изменяют период излученных упругих колебаний так, чтобы рассогласование между ним и временем задержки последовательности импульсов в контролируемом материале стало равным О, и по периоду излученных колебаний судят о качестве издели{и 2,Ультразву совое устройство для контроля качества материалов, содержащее (Последовательно соединенные генератор .возбуждающих импульсов, и злучающий преобразователь, приемный преобразователь и усилитель,, а теисже блок вычитания, дешифратор и измеритель времени, отличаю щ-е ее я тем, что оно снабжено последовательно соединенными блоком корреляторов, входы которого подключены к выходу усилителя, пороговым каскадом, генератором пилообразного напряжения и сумматором, выход которого подключен к входу генератора возбуждающих импульсов, ключом, включенным между сумматором и блоком вычитания и соединенным с выходом порогового каскада, регистром сдпнга, включенным между генератором позбунщоющих импульсов в излучающим преобразователем и соединенным с входами блока корреляторов, дешифратором, включенным меиаду реристром сдвига и измерителем Еремвни и соединенным с выходом порогового каскада, и сумматором по модулю два, два входа которого и выход соединены с регистром сдвига, а два входа блока вычитания - с выходами блока корреляторов. 95 98 Источники информации, принятые во внимание при. 1. Авторское свидетельство СССР N 587394, кл. G 01 N 29/04, 1976. 2,. Авторское свидетельство СССР по заявке № 29.82949/28, кл. q 01Ы 29/04, 1980 (прототип).