Дефектоскоп Советский патент 1982 года по МПК G01N29/04 

(54) ДЕФЕКТОСКОП

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к дефектоскопам, и может быть использовано, например, для контроля рельсового пути. Известно устройство для анализа параметров импульсного . нагружения изделий, содержащее измерительную цепь, включающую измерительный преобразователь , подключенный к его выходу анализатор спектра и регистратор параметров 1. Устройство позволяет исследовать параметры импульсного нагружения и по ним судить о наличии дефекта. Однако, в результате анализа нельзя получить сведения о месте расположения дефектов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является дефектоскоп, содержащий импульсный источник нагружения, цепь измерения параметров эхо-сигнала, включающую измерительный преобразователь, набор полосовых -фильтров, блок амплитудных детекторов и измеритель спектральной плотности мощности, а также регистратор. Дефектоскоп служит для импульсного нагружения испытуемого .изделия и анализа параметров эхо-сигнала, по результатам которого судят о наличии дефектов в изделии 2. Однако, дефектоскоп не позволяет определить место расположения дефектов при испытании сложных, имеющих многослойную структуру изделий, например «крестовин и «стрелок железнодорожного пути. Цель изобретения - повыщение точности контроля рельсового пути. Указанная цель достигается тем, что дефектоскоп, содержащий импульсный источник нагружения, цепь измерения параметров эхо-сигнала, включающую измерительный преобразователь, набор полосовых фильтров, блок амплитудных детекторов и измеритель спектральной плотности мощности, а также регистратор, снабжен двумя измерителями отклонений, вторым источникомимпульсной нагрузки и тремя наборами фильтров нижних частот , цепь измерения параметров эхо-, сигнала выполнена трехканальной, входы первого измерителя отнощений подключены к измерителям спектральной плотности мощности первого и второго каналов, а выход - к регистратору, ко второму входу которого подключен выход второго измерителя отношений, входы которого подключены к выходам измерителей спектральной плотности мощности второго и третьего каналов, измерительные преобразователи первого и третьего каналов установлены в месте крепления, соответственно, первого и второго источников импульсной нагрузки, а второй измерительный преобразователь установлен на равном расстоянии от первого и третьего измерительных .преобразователей, каждый из которых подключен к набору полосовых фильтров через набор фильтров нижних частот.

На фиг. 1 представлена блок-схема дефектоскопа; на фиг. 2 - изображено подключение набора фильтров нижних частот к набору полосовых фильтров и амплитудных детекторов.

Дефектоскоп содержит тележку 1, перемещаемую по рельсовому пути 2, измерительные преобразователи 3, 4 и 5 соответственно первого, второго и третьего каналов не обозначены) измерительной цепи, источники 6 и 7 импульсной нагрузки, в месте расположения которых установлены, соответственно, измерительные преобразователи 3 и 5. Для измерения параметров эхо-сигнала служит трехканальная измерительная цепь, включающая в каждом канале, например в первом, измерительный преобразователь 3, усилитель 8, набор 9 фильтров нижних частот, набор 10 полосовых фильтров, блок 11 амплитудных детекторов, измеритель 12 спектральной плотности мощности. Для определения отнощения эхо-сигналов на выходе первого и второго каналов служит первый измеритель 13 отношения, а второго и третьего каналов - второй измеритель 14 отнощения, выходы измерителей 13 и 14 подключены к регистратору 15.

Фильтры нижних частот набора 9 имеют разные частоты среза. Полосу частот, заключенную между двумя частотами среза двух соседних фильтров выбирают исходя из требуемой разрешающей способности дефектоскопа. Набор 10 полосовых фильтров представляет собой матрицу фильтров, строки и столбцы которой составляют фильтры одинаковой ширины полосы пропускания. Входы полосовых фильтров каждой строки подключены к соответствующему фильтру нижних частот из набора 9; Ширина полосы всех полосовых фильтров одинакова и определяется из соотношения Л 2 -Fmax , где m - положительное число 1, f-may. верхняя граничная частота фильтров нижних частот. Выходы полосовых фильтров образующих столбец, подключены к амплитудному детектору из блока 11. Такое подключение фильтров нижних частот полосовых фильтров и детекторов позволяет выделять только максимальные значения амплитуд спектральных составляющих рабочего диапазона частот.

Дефектоскоп работает следующим образом. Источники 6 и 7 импульсной нагрузки

одновременно сообщают (блок синхронизации не показан) рельсовому пути 2 нормированные направленные ударные нагрузки. Эхо-сигналы преобразуются измерительными преобразователями 3, 4 и 5 в электрические сигналы, поступающие на вход усилителей 8. Если в некотором сечении профиля рельсового пути существует дефект, например, типа трещины, неоднородности материала, раковины или инородного включения, то при распространении механических волн, вызванных импульсной нагрузкой, в месте, где расположен дефект, наблюдается больщее поглощение энергии.колебаний, в связи с чем спектр эхо-сигнала некоторого участка рельсового пути на приложенную импульсную нагрузку отличается от спектра импульса, где дефект отсутствует.

Ударные спектры эхо-импульсов, образованные из максимальных составляющих спектра, снимаемых с выходов блоков 11 детекторов, поступают для осреднения по всему рабочему диапазону на вход измерителей 12 спектральной плотности мощности. Сигналы, снимаемые с выходов измерителей 12 посупают на входы измерителей 13 и 14 отношения. Если на исследуемом участке рельсового пути дефекты отсутствуют, то отнощения величин спектральных плотностей мощности одинаковы и на выходе регистратора 15 показаний нет.

При перемещении дефектоскопа на участок пути BI С) (фиг. 1), где имеется дефект отнощения спектров, мощности в каналах будут различны из-за потерь некоторой величины колебательной механической энергии в зоне дефекта.

Регистратор 15, например стрелочного типа, путем сравнения сигналов отнощения спектров мощности определяет направление перемещения тележки 1 в соответствии с направлением положения стрелки.

Для отыскания места дефекта тележку 1 передвигают в указанном направлении в новое положение на расстояние, не превышающее расстояние между двумя ближайшими преобразователями, например, в положение А2В2С2 (фиг. 1).

В положении AjBjCj снова осуществляют ударное нагружение и анализ эхо-импульса реакции. При этом направление показания регистратора 15 должно изменить свой знак, что указывает на то, что зона дефекта расположена между сечениями рельсового полотна , определяемым по положению тележки 1 в первом и втором случае испытаний.

Последовательным перемещением тележки 1 в указываемом стрелкой направлении с аналогичными повторными испытаниями и анализом эхо-сигналов локализуют зону дефекта в некотором сечении рельсового пути с точностью до линейного размера преобразователя 3, при этом показания регистратора 15 в зоне дефекта равны нулю, преобразователь 4 второго канала находится непосредственно над дефектом.

Выделение наиболее информативных диапазонов спектров импульсов, таких, которые в наибольшей мере свойственны типовым дефектам рельсового пути, можно обеспечить выбором параметров импульса нагружения, расстояний между преобразователями 3, 4 и 5, а также выбором граничных частот фильтров нижних частот набора 9, что обеспечивает вьюокую чувствительность дефектоскопа.

Формула изобретения

Дефектоскоп, содержащий импульсный источник нагружения, цепь измерения параметров эхо-сигнала, включающую измерительный преобразователь, набор полосовых фильтров, блок амплитудных детекторов и измеритель спектральной плотности мощности, а также регистратор, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности контроля рельсового пути, снабжен двумя измерителями отношений, вторым источником импульсной нагрузки и тремя наборами фильтров нижних частот, цепь измерения параметров эхо-сигнала выполнена трехканальной, входы первого измерителя отношений подключены к измерителям спектральной плотности мощности первого и второго каналов, а выход - к регистратору, к второму входу которого подключен выход второго измерителя отношений, входы которого подключены к выходам измеретлей спектральной плотности мощности второго и третьего каналов, измерительные преобразователи первого и третьего каналов установлены в месте крепления соответственно первого и второго источников импульсной нагрузки, а второй измерительный преобразователь установлен на равном расстоянии от первого и третьего измерительных преобразователей, каждый из которых подключен к набору полосовых фильтров через набор фильтров нижних частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

см