Ультразвуковой дефектоскоп Советский патент 1982 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям ультразвуковым метог дом и может быть использовано для контроля материалов и изделий.

Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий синхронизатор., формирователь строб-импульсов, генератор ультразвуковь1х колебаний, преобразователь, предусилитель, усилитель и детектор, второй усилитель, компарэтор и регистратор C1,

Недостатком известного дефектоскопа является низкая достоверность контроля, так как мал динамический диапазон измеряемой амплитуды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой дефектоскоп, содержащий соединенные последовательно синхронизатор, выход которого подключен к входу формирователя строб-импульсов, генератор возбуждающих импульсов, преобразователь, предусилитель, аттенюатор, первый

усилитель и детектор, второй усилитель , аналого-цифровой преобразователь (АЦП ) и регистратор 2,

Недостатком известного дефектоскопа является низкая достоверность контроля, так как необходимо неоднократное повторение измеряемого сигнала для оп|эеделения его амплитуды, кроме того, динамический диапазон измеряемой амплитуды мал, так как определяtoется диапазоном усилителя и детектора.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля,

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой дефектоскоп снабfSжен линией задержки, включенной между предусилителем и аттенюатором, пиковым детектором, включенным между детектором и АЦП, первым регистром сдвига, включенным между АЦП и регист20ратором, соединенными последовательно между формирователем строб-импульсов и регистратором оДн6вибратором, выход которого подключен к второму входу первого регистра сдвига, триггером и первой схемой И, соединенными после довательно генератором тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом триггера, второй схемой И, выход которой соединен с третьим входом первого регистра сдвига, блоком пересчета и реверсивным счетчиком, вы ход которого соединен с вторыми входа ми схем И, соединенными последователь но цифроаналоговым преобразователем (ЦАП), компаратором, второй.вход которого соединен с выходом второго уси лителя, расширителем импульсов, выход которого подключен к второму входу детектора, и схемой ИЛИ, выход которой соединен с вторыми входами пикового детектооа и ALlflj вторым регист ром сдвига, вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с вхо дом ЦАП и управляющим входом аттенюатора, выход синхронизатора подклю:Чен к вторым входам триггера, реверсивного счетчика и схемы ИЛИ, выход расширителя импульсов соединен с тре тьим входом реверсивного счетчика, а выход предусилителя подключен к входу второго усилителя, На чертеже представлена блок-схем ультразвукового дефектоскопа. Ультразвуковой дефектоскоп содержит соединенные последовательно синхронизатор 1 , выход которого подключен к входу формирователя 2 строб-им пульсов, генератор 3 возбуждающих им пульсов и преобразователь , предусилитель 5 аттенюатор 6, первый усилитель 7 и детектор 8, второй усилитель 9,.АЦП 10 и регистратор 11 Кроме того, ультразвуковой дефектоскоп содержит линию 12 задержки, включенную между предусилителем 5 и аттенюатором 6, пиковый детектор 13; включенный между детектором 8 и АЦП 10,первый регистр И сдвига, включенный между АЦП 10 и регистратором 11,последовательно соединенные между формирователем 2 строб-импульсов и регистратором 11, одновибратор 15 выход которого подключен к второму входу первого регистра 14 сдвига, триггер 16 и первую схему И 17 последовательно соединенные генератор 18 тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом триггера 16, вторую схему И 19, выход которой соеди нен с третьим входом первого регистра 1 сдвига, блок 20 пересчета и ре 1версивный счетчик 21, выход которого соединен с вторыми входами схем И 7 и 19, последовательно сое,ци;- еннье ЦАП 22 и компаратор 2.3, второй БХОЙ которого соединен с выходом второго усилителя 9, расир.чритель 2 и;-н ульсов, выход которого подключен к ыерому входу детектора 8, и схему ИЛИ 25s выход которой соединен с ЕГО рыми входами пиксзого детектора i; и АЦП 10, второй регистр 2б сдйУ: : вход которого соединен г выхсдон компаратора 23, а выход с входом ЦАП 22 и управляющим входом аттеиюато ра 6. Выход синхронизатора 1 подключен к вторым входам триггера 16, реверсив-него счетчика 21 и схемы ИЛИ 25. Выход расширителя 24 импульсов соединен с третьим входом реверсивного счетчика 21, а выход предусилителя 5 подключен к входу второго усилителя 9 Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом. Синхронизатор 1 запускает одновременно генератор 3 возбуждающих импульсов, формирователь 2 строб-импульсов, реверсивный счетчик 21 и схе му 25 ИЛИ для сброса пикового детектора 13 и АЦП 10. Зондирующий импульс с выхода генератора 3 возбуждающих импульсов поступает на преобразователь . Затем отраженные от дефекта сигналы принимаются преобразователем k, преобразуются,в электрические, усиливаются предусилителем 5 и подаются .после усиления усилителем 9 на первый вход компаратора 23 и задержанные линией 12 задержки - на вход управляемого аттенюатора 6. Время задержки линии 12 задержки должно быть больше времени необходимого на разряд и последующий заряд пикового детектора 13 и на время переключения всех устройств в момент срабатывания компаратора 23- С выхода управляемого аттенюатора 6 сигналы поступают на первый усилитель 7,далее на детектор 8 и в форме видеосигнала на пиковый детектор 13. Напряжение с пикового детектора 13 преобразуется в цифровой код на АЦП 10, передается поразрядно в первый регистр 1 сдвига и поразрядно с выхода последнего записывается в регистратор 11. Задним фронтом строб-импульса зоны контроля с формирователя 2 строб-импульсов запускается одновибратор 15, длительность импульса которого должна быть 597 не меньше времени преобразования в АЦП 10 напряжения с выхода пикового детектора 13. Задним фронтом этого импульса производится запись информации с АЦП 10 в первый регистр 1 сдви га и запускается триггер 1б. Сброс триггера 1б производится импульсом с выхода синхронизатора 1. Импульс с триггера 1б подается на первую схему И 17 и если на другом входе последней появляется сигнал, совпадающий по времени с этим импульсом, то с выхода первой схемы И 17 поступает сигнал, разрешающий запись информации в регистратор 11 Импульс с триггера 16 испускает гечергтоо 18 тактовых импульсов. Тактовые импульсы вырабатываются с фазовой г:р|-|ЗЯ. К начзлу выходного нмпульг.з с триггера 16 та; Jчтобы,поступив ;.гз Бторую схену И сдвиг информации нз они произеодмл первом регистре k сдвига второй, чет вертой и т. д 1етными полуволнами. На втором входе компаратора 23 вы.ставляется с ЦАП 22 такое начальное напряжение его срабатывания, чтобы при этом сигнал был ниже верхней точки линейной области характеристики усиления усилителя 7 и детектора 8 и ниже верхней точки диапазона линейности пикового детектора 13- Если ультразвуковой сигнал мал (ниже указанных верхних точек линейности), то управляемый аттенюатор 6 пропускает его без ослабления через время, определяемое линией 12 задержки и на регистраторе 11 при появлении сигнала с пер вой схемы И 17, разрешающего запись, запишется в цифровом коде амплитуда В этом случае сигнал с выхода усилите ля 9 ниже начального напряжения с ЦАП 22. Если сигнал велик (выше указанных верхних точек линейности), то с выхода усилителя 9 сигнал превысит начальное напряжение с ЦАП 22, ком- паратор 23 сработает, импульс с его выхода поступит на вход сдвига второго регистра 26 сдвига и на расширитель 2k для полного сброса детектора 8 и через схему ИЛИ 25 пикового детек тора АЦП 10. Во второй регистр 2б сдвига предварительно импульсом синхронизации или любым другим импульсом до начала строб-импульса зоны контроля записывеется информация, обеспечивающая мак симальный коэффициент передачи аттенюатора 6. При появлении сигнала на входе сдвига второго регистра 2б 5 сдвига происходит перемещение записанной информации, а на его выходе появится код, который поступает на ЦАП 22, где преобразуется в новое напряжение срабатывания компаратора 23, во столько раз больше начального напряжения на выходе ЦАП 22, во скол1г ко выбрана ступень ослабления управляемого аттенюатора 6, и на управляющий вход управляемого аттенюатора 6. При этом сигнал на выходе управляемого аттенюатора 6 уменьшится во столько раз, во сколько выбрана ступень а ослабления аттенюатора (например, 4). Срабатывания компаратора 23 и увеличение ослабления управляемого. аттенюатора 6 будут происходить до тех пор, пока напряжение на выходе ЦАП 22 не станет выше сигнала на выхоДб второго усилителя 9. При каждом срабатывании компаратора 23 поступает импульс на вход прямого счета реверсивного счетчика 21 и производятся сбросы детектора 8, пикового детектора 13 и АЦП 10. После этих сбросов на выходе АЦП 10 устанавливается код сигнала, ослабленного в m раз, где m - количество срабатываний компаратора 23. При поступлении с расширителя 2 импульсов на вход прямого счета реверсивного счетчика 21 на его выходе обратного пересчета появится импульс, разрешающий прохождение сигналов через схему И 17 19. Этот разрешающий импульс длится до тех пор, пока тактовые импульсы с генератора 18 тактовых импульсов, прошедшие через схему 19 И и блок 20 пересчета на вход обратного счета реверсивного счетчика 2-1, не уровняются по количеству с числом импульсов на входе прямого счета реверсивного счет- чика 21. Блок 20 пересчета необходим, если ступень ослабления аттенюатора 6 не равна двум (о 2). Если ступень ослабления аттенюатора 6 равна двум, то тактовые импульсы с генератора 18 тактовых импульсов должны поступать через схему 19 И и блок 20 пересчета на вход обратного счета реверсивного счетчика 21 без изменения их числа. Если, напри мер, ступень ослабления аттенюатора 6 равна четырем (а k), то на вход обратного счета реверсивного счетчика 21 должно поступить в два раза меньше импульсов, чем количетво срабатываний компаратора 23. Тактовые импульсы с генератора 18

тактовых импульсов через схему И 19 также поступают на вход сдвига первого регистра Il сдвига, производя сдвиг записанной информации на столько m разрядов сколько раз срабатывая компаратор 23 т. е. производя операцию умножения кода амплитуды, измеренной АЦП 10, на коэффициент деления управляемого аттенюатора 6 и, тем слмым, обеспечивая представление истинного значения измеренной амплитуды. Таким образом, в первом регистре It сдвига произойдет восстановление значения амплитуды УЗ сигнала, ослабление которого производилось управляемым аттенюатором 6.

Следовательно, в зависимости от максимальной амплитуды УЗ сигнала, поступающего на вход усилителя 7 Коэффициент ослабления управляемого аттенюатора 6 автоматически уменьшается в определенное количество раз так, чтобы сигнал на входе АЦП 10 всегда находился в пределах его динамического диапазона. Сдвиг первого регистра 14. сдвига на показатель степени ослабления аттенюатора 6 позволяет определить истинное значение амплитуды. Таким образом, динамический диапазон измерения сигнала увеличивается во столько раз, во сколько ослабит его управляемый аттенюатор 6.

Описываемое изобретение позволяет с высокой достоверностью производить контроль изделий.

4 ормула изобретения

Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий соединенные последовательно синхронизатор, выход которого подключен к входу формирователя строб-импульсов, генератор возбуждающих импульсов, преобразователь, предусилитель, аттенюатор, первый усилитель и

детектор, второй усилитель, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, он снабжен линией задержки, включенной между предусил.ггелем и аттенюатором, пиковым детектором, включенным между детектором и АЦП, первым регистром сдвига, включенным между АЦП и регистратором, соединенными последовательно между формирователем строб-импульсов и регистратором-одновибратором, выход которого подключен к второму входу первого регистра сдвига, триггером и первой схемой И, соединенными последовательно генератором тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом триггера, второй схемой И, выход которой соединен с третьим входом первого регистра сдвига, блоком пересчета, и реверсивным счетчиком, выход которого соединен с вторыми входами схем И, соединенными последовательно цифроаналоговым преобразователем (ЦАП), компаратором, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя, расширителем импульсов, выход которой соединен с вторыми входами пикового детектора и АЦП, вторым регистром сдвига, вход которого соединен с выходом компаратора, а выход - с входом ЦАП и управляющим входом аттенюатора, выход синхронизатора подключен к вторым входам триггера, реверсивного счетчика и схемы ИЛИ, выход, расширителя импульсов соединен с третьим входом реверсивного счетчика, а выход предусилителя подключен к входу второго усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № , кл, G 01 N 29/04, 1974.

2. Дефектоскопия, 1978, № 9, с. 97-99 (прототип).