Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) В. С. Ямциков, В.Л.Шкуратник, Д.Н.Сирота и А.А.Острицкий (71) Московский ордена Трудового Красного Знамени горный институт (53) 620.179.16(088,8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 587394, кл.01 й 29/04, 1976.2, Авторское свидетельство СССР 9 366766, кл. б 01 Й 29/04, 1970. . (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ;цЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зонди-: рукыих импульсов, иэлучакзций и приемный преобразователи и усилитель, последовательно соединенные коммутатор, подключенный к синхрониэатору, и индикатор, первый блок задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, второй - с вторым выходом коммутатора, блок автоматической регулировки усиления, включенный между выходом и вторым входом усилителя, исполнительный орган, о т л и ч а ю щ е е с я ,тем, что, с целью расширения функцио" нальных возможностей, оно снабжено первым формирователем, последовательно соединенными вторым блоком задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, а второй вход - с вторым выходом ком мутатора, блокдм Формирования стро" ба и вторым формирователем, вторые входы Формирователей соединены с выходом усилителя, а первый, вход первого Формирователя и третий вход второго Формирователя - с третьим выходом коммутатора, выходы первого и второго формирователей соединены соответственно с первым и вторым входами исполнительного органа, третий и четвертый входы которого сое- щФ цинены соответственно с выходами первого и второго блоков задержки, счетчиком, включенным между выходом исполнительного органа и вторым вхо- С дом индикатора, второй выход счетчика соединен с вторым входом блока р формирования строба, третий вход которого соединен с первым выходом ,коммутатора, а четвертый выход коммутатора соединен с вторым входом блока автоматической регулировки усиления..Изобретение относится к нераэрушакщим методам исследований материалон и может быть использовано в машиностроении,горной, строительной и других отраслях промышленности.Изнестно устройство для ультразвукового контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний и преобразователь, усилитель, генератор пило образного напряжения и блок обработки 1Недостатком известного устройства является низкая точность, связанная с отсутствием помехозащиты. 15Наиболее близким к изобретению является ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зонди рукщих импульсов, иэлучакщий и приемный преобразователи и усилитель, последовательно соединенные коммутатор, подключенный к синхрониэатору, и индикатор, первый блок задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, второй вход - с вторым ныходом коммутатора, блок автоматической регулировки усиления, включенный между выходом и вторым входом усилителя, исполнительный орган 2.Недостатками такого устройства является то, что оно измеряет нремя распрОстранения тОлькО прОдОльных волн. Определяемая по этому времени и известной базе контроля скорость распространения продольных волн, коррелируя с рядом качестненных характеристик материалов (прочностью, пористостью, дефектностью и др.), не позволяет в то же время получать их динамические упругие характеристики (модули упругости). Для вычисления последних необходимо измерять скорости распространения 45 не только продольных, но и поперечных волн, чего не позволяет известное устройство.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.50Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зон дирукщих импульсов, излучакщий и приемный преобразователи и усилитель, последовательно соединенные коммутатор, подключенный к синхронизатору, и индикатор, первый блок задержки, 60 первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, второй - с вто. рым выходом коммутатора, блок автоматической регулировки усиления, включенный между выходом и вторым 65 входом усилителя, исполнительный орган, снабжено первым формировате лем, последовательно соединенными вторым блоком задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора, а второй вход - с вторым выходом коммутатора, блоком формирования строба и вторым формирователем, вторые входы формирователей соединены с выходом усилителя, а первый вход первого формирователя и третий вход второго формирователя - с третьим выходом коммутатора, выходы первого и второго формирователей соединены соответственно с первым и вторым входами исполнительного органа, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго блоков задержки, счетчиком, включенным между выходом исполнительного органа и вторым входом индикатора, второй выход счетчика соединен с вторым входом блока формирования строба, третий вход которого соединен с первым выходом коммутатора, а четвертый выход коммутатора соединен с вторым входом блока автоматической регулировки усиления.На фиг. 1 представлена блок-схема ультразвукового устройства для контроля качества материалов; на фиг. 2 - временные эпюры, поясняющие его работу.Устройство содержит последователь. но соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирукщих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4 и усилитель 5, последовательно соединенные коммутатор б, подключенный к синхрониэатору 1, и индикатор 7, первый блок 8 задержки, первый вход которого соединен с выходом синхронизатора 1, второй вход - с вторым выходом коммутатора б, блок 9 автоматической регулировки усиления, включенный между выходом и вторым входом усилителя 5, исполнительный орган 10, первый формирователь 11, последовательно соединенные второй блок 12 задержки, первый вход которого связан с выходом синхронизатора 1, а второй вход - с вторым выходом коммутатора б, блок 13 формирования строба и второй формирователь 14, вторые входы формирователей 11 и 14 соединены с выходом усилителя 5, а первый вход первого формирователя )1 и третий вход второго формирователя. 14 " с третьим выходом коммутатора б, выходы первого и второго формирователей 11 и 14 соединены соответственно с первым и вторым входами исполнительного органа 10, третий и четвертый нходы которого связаны соответственно с выходамипервого и второго блоков 8 и 12 задержки, счетчик 15, нключенный меж" ду выходом исполнительного органа 10 и вторым входом индикатора 7, второй выход счетчика 15 соединен с вторым входом блока 13 формирования строба, третий вход которого связан с первым выходом коммутатора б, а четвертый выход коммутатора б соединен с вторым нходом блока 9 автоматической регулировки усиления.10Устройство работает следукщим образом.Синхронизатор 1 (фиг, 1) вырабатывает импульсы 16 синхронизации (фиг. 2), которые с временным интер валом, равным периоду Т следования, поступают на генератор 2 зондирую" щих импульсов. Генератор 2 зондиру щих импульсов возбуждает излучающий преобразователь 3 поперечных коле баний, с помощью которого в контролируемый материал 17 вводятся импульсы продольных и поперечных колебаний. Указанные импульсы принимаются приемным преобразователем 4 25 поперечных колебаний, которым преоб" разуются в электрические сигналы 18. Так как в устройстве используются преобразователи 3 и 4 поперечных ко" лебаний, то первые полуволны 19 и 20 30 сигналов 18, обусловленные продольными колебаниями, будут поуровню меньше первых полунолн 21 и 22, обусловленных поперечными колебаниями.35Во время первой реализации (пери" од Т 1) коммутатор б, запускаемый импульсом синхронизации, включает первый блок 8 задержки, первый формирователь 11, индикатор 7 (работаю щий н режиме индикации времени распространения продольных колебаний) и отключает второй блок 12 задержки, блок 13 формирования строба, второй формирователь 14 и блок 9 автоматической регулировки усиления. В реэуль 45 тате усилитель 5 работает в режиме ограничения и сигнал 23 на его выходе имеет вид прямоугольных импульсов чередукщейся полярности. При превышении передним фронтом сигнала 23 50 некоторого порогового уровня 24 пер" вый формирователь 11 вырабатывает импульс 25, который дает команду исполнительному органу 10 на остановку счетчика 15. Запуск счетчи ка 15 происходит импульсом 26 с исполнительного органа 10, который. н свою очередь, запускается импуль" сом синхронизатора 1, прошедшим первый блок 8 задержки, компенсирующий ц) время 1 р задержки в элементах элект. роакустического тракта устройства, Индикатор 7 индицирует нремя 1 р между моментами запуска и остановки . счетчика 15, соотнетствукщее времени распространения продольных колебаний н контролируемом материале 17.Во время второй реализации (пефи од Т) коммутатор б отключает пер" вый блок 8 задержки и первый Формиро" ватель 11, первнодит индикатор 7 в режим индикации времени распростра нения поперечных волн и подключает второй блок 12 задержки, блок 13 формирования строба и второй формирователь 14, а также выход блока 9 автоматической регулировки усиления к управлякщему входу усилителя 5. Благодаря автоматической регулировке) усиления усилитель 5 усиливает вход"( ной сигнал 18 без искажений, т.в. сигнал 27 на выходе усилителя 5 по- нторяет по форме сигнал 18 на вго входе (увеличение уровня сигнала усилителем на фиг. 2 условно не по" каэано).Уровень 28 порога срабатывания второго формирователя 14 выбирается большим максимальной амплитуды реверберационного сигнала продольных колебаний. При достижении первой по. луволной 29 указанного уровня 28 второй Формирователь 14 вырабатывает импульс Зб, дакщий команду исполнительному органу 10 на остановку счетчика 15, запуск которого был осуществлен импульсом 31 с исполнительного органа 10, по ком яде, постуиакщей с второго блока 2 задержки. Последний компенсирует систематическую погрешность измерения времени распространения попереч" ной волны, обусловленную задержкойсигнала в элементах электроакустического тракта. В результате инди" катор 7 индицирует время 1 распространения поперечной волны н контролируемом материале 17. При работе устройства в режиме измерения времени распространения поперечных колебаний возможны ошибки иэ-эа случайных ложных срабатываний устройства от всплесков реверберационного сигнала продольных колебаний, которые могут пренысить порог 28 срабатывания второго фор" мироватвля 14. Для исключения укаэанньх ложных срабатываний при из- мерении 1блок 13 формирования строба на основе информации о величине 1 р, полученной со счетчика 15 . в предыдущий период, а также о величине 1 , формирует строб, включакщий второй Формирователь 14 на время Ь1, 5 р -21 р.Значвиие.ь может уточняться для каждого конкретного материала с учетом того, что уменьшение д 1 повышает точность измерений 1 .С приходом следукщего импульса синхронизации вновь измеряется врв1065768 Составитель, Г,НиколаеваТехред Л. Пилипенко Корректор М.Демчик Редактор Н.Безродна Зака 11034/45 Тираж 828ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 113035, Москва, Ж"35, Рауш Подписнокомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5 илиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная, 4.мя 1 р распространения продольныхколебаний и т.д.Таким образом, предлагаемоеустройство позволяет одновременно4 измерять время расцространения какпродольных, так и поперечных упругих волн, что существенно расыиряетего Функциональные возможности.