Устройство для ультразвукового контроля

%ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 462126, кл. С 01 Х 29/04, 1973.2. Патент ФРГ 2,345.155,кл. С 01 Х 29/04, 1975 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ, содержащее синхронизатор, соединенный с ним коммутатор,соединенные с его и выходами и генераторов зондирующих импульсов и соединенные с ними и излучающих преобразователей, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью увеличения диапазона контролируемых толщин, оноснабжено последовательно соединенными приемным преобразователем, измерителем рассогласования Фазы, выполненным в виде соединенных последо.,ЯО.1107042 А вательно первого детектора, линиизадержки, блока памяти и блока сравнения, включенного между приемнымпреобразователем и вторым входомблока сравнения, второго детектораи соединенного с последним нормализатора, подключенного к второму входу блока памяти, аналого-циФровымпреобразователем, усилителем ипараллельными блоками Фазовой коррекции, выполненными в виде соединенныхпоследовательно исполнительного механизма, блока высокого напряжения,переключателя полярности и механизмаперемещения, предназначенного длясвязи с соответствующим излучающимпреобразователем, вторые входы подключены к синхронизатору генераторовзондирующих импульсов, выход усилителя соединен с вторым входом коммутатора, а каждый из и выходов последнего подключен к второму входусоответствующего исполнительного механизма.Изобретение относится к областинеразрушающего контроля и может бытьиспользовано при необходимости создания мощных ультразвуковых колебаний, например, при контроле, толстостенных изделий.Известно устройство для ультразвукового контроля, содержащее синхронизатор, соединенный с ним генераторзондирующих импульсов, излучающийпреобразователь, выполненный в видепакета акустически соединенных пьезопреобразователей, и линии задержки,включенные между генератором зочдирующих импульсов и пьезопреобразователями 13,Недостатком известного устройстваявляется низкий диапазон контролируемых толщин, обусловленный малой мощностью зондирующих импульсов. Этосвязано с. затуханием колебаний в пьезокерамике и в клеевых слоях междупьеэопластинами, из-за чего амплитуда вводимых в иэделие импульсов ока-,зывается меньше суммы амплитуд отдельных импульсов, создаваемых пьезоплас"тинами пакета,Наиболее близким к изобретению нотехнической сущности и достигаемомурезультату является устройство ультразвукового контроля, содержащеесинхронизатор, соединенный с ним коммутатор, соединейные с его н выхода 1ми и генераторов зондирующих импуль"ов и соединенные с ними й излучающих35преобразователей.Группы преобразователей образуютлинзу Френкеля, Их возбужцают в различные моменты времени так, что в испытываемом материале образуются вближней зоне линзы пространственноразнесенные точки, в которые ультразвуковые колебания приходят синазно Г 23.Недостатком известного устройстваявляется малый диапазон контролируемых толщин, ограниченный недостаточной амплитудой вводимых в изделиеакустических колебаний. Это обусловлено отсутствием в известном устройстве воэможности точно настраивать50Фазы отдельных пьезоэлементов.Целью изобретения является увеличение диапазона контролируемых толщин.Цель достигается тем, что устройство для ультразвукового контроля,содержащее синхронизатор, соединенный с ним коммутатор, соединенные с его н выхадамн и генераторов эондиру:;д.: х импульсов и соединенные в нимиь ,гучающих преобразователей, снабжено последовательно соединеннымиприемным преобразователем, измерителем рассогласования Фазы, выполненным в виде соединеннЫх последовательно первого детектора, линии задержки,блока памяти и блока сравнения, включенного между приемным преобразователем и вторым входом блока сравнения,второго детектора и соединенного споследним нормализатора, подключенного к второму входу блока памяти,аналого"цифровым преобразователем,усилителем и н параллельными блокамифаэовой коррекции, выполненными в виде соединенных последовательно,исполнительного механизма, блока высо"кого напряжения, переключателя полярности и механизма перемещения, предназначенного для связи с соответствующим излучающим преобразоватеЛем,вторые входы подключены к синхронизатору генераторов зондирующих импульсов, выход усилителя соединен свторЫм входом КоМмУтатора, а каждЫйиз н выходов последнего подключен квторому входу соответствующего исполнительного механнзма. На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство для ультразвукового контроля содержит синхронизатор 1, соединенный с ним Коммутатор 2, соединенные с его н выходами н генераторов 3 зондирующих импульсов, соединенных вторыми входами с синхронизатором 1, соединенные с ними н излучающих преобразователей 4, соединенные последовательно приемный преобразователь 5, измеритель 6 рассогласования Фазы, выполненный в виде соединенных последовательно первого детектора 7, линии 8 задержки, блока 9 памяти и блока 10 сравнения, включенного между приемным преобразователем 5 и вторым входом блока 10 сравнения второго детектора 11 и соединенного с последним нормализатора 12, подключенного к второму входу блока 9 памяти, аналого-цифровой преобразователь 13, усилитель 14 и н параллельных блоков 15 фазовой коррекции, выполненных в виде соединенных последовательно исполнительного механизма 16, блока 17 высокого напряжения, переключателя 18По следующему импульсу синхрониэа тора 1 коммутатор 2 лает разрешение на запуск двух генераторов 3 зондирующих импульсов - упомянутого и второго. Акустические импульсы от двух излучающих преобразователей 4, прой дя звуковод 20, складываются в изделии 21 с некоторой разностью фаз, и на приемный преобразователь 5 посту 3 1107 полярности и механизма 19 перемещения, предназначенного для связи с соответствующим излучающим преобразователем 4, выход усилителя 14 соединен с вторым входом коммутатора 2, а каждый из и выходов последнего подключен к второму входу состветствующего исполнительного механизма 16.Устройство содержит также звуковод 20, в котором размещаются излучающие 10 преобразователи 4.Устройство лля ультразвукового контроля работает следующим образом,Предварительно в звуководе 20 устанавливаются излучающие преобразо ватели 4 так, чтобы при сложении акустических импульсов в изделии 21 разность фаз составляла малую величи" нуПо сигналу синхронизатора 1 коммутатор 2 дает разрешение на запуск одного из генераторов 3 зондирующих импульсов, которое возбуждает соответствующий излучающий преобразователь 4. Акустический импульс от этого излучателя проходит через звуковод 20 в контролируемое изделие 21, принимается приемным преобразователем 5, расположенным с противоположной стороны изделия 21, и преобразуется в электрический сигнал, поступающий на вход измерителя 6 рассогласования фаз, Здесь сигнал поступает на детекторы 7 и 11, где преобразуется в видеоимпульсы положительной полярности, Сигнал с второго детектора 11 поступает на второй вход блока . 1 О сравнения и на нормализатор 12, который открывает выход блока 9 памяти. Так как сигнал, прошедший первый детектор 7, задерживается линией 8 эа 40 держки, то в момент появления сигнала на втором входе блока 10 сравнения, в блоке 9 памяти и на первом входе блока 10 сравнения сигнал отсутствует, При этом на выходе блока45 1 О сравнения сигнала нет и ни один из исполнительных механизмов 16 не работает. 042пает суммарный сигнал, который проходит аналогичный путь. Таким образом, на второй вход блока 10 сравнения поступает сигнал с суммарной амп. литудой, который также через нормализатор 12 открывает вьжод блока 9 памяти и на первый вход блока 10 срав нения поступает сигнал, записанный в предыдущем цикле. С выходя блока 10 сравнения на вход аналого-цифрового преобразователя 13 поступает разность сигналов, пришедших в первом и втором цикле. Здесь эта разность преоораэуется в импульсный код, несущий также информацию о знаке разности.Код представляет собой последовательность импульсов генератора комбинированной частоты, число которых пропорционально величине разности. Эти импульсы, усиленные усилителем 14, поступают на счетчик соответствующего исполнительного механизма 16 и преобразуются в нем в управляющий сигнал, пропорционально которому устанавливается определенная величина напряжения одного из блоков17 высокого постоянного напряжения.Блок 17 высокого напряжения выполнен в виде делителя напряжения, аисполнительный механизм 16 представляет собой переключатель напряжений. Переключатели представляют собой,например, электромеханические поляризованные реле, управляемые от аналого-цифрового преобразователя 13 через счетчики.Под действием сигнала с выходаблока 17 высокого напряжения соответствующий механизм 19 перемещения,выполненный, например, нз пакетапьезопластин или магнитострикционныхпреобразователей, перемещает закрепленный на нем излучающий преобразователь 4 по эвуководу 20 на шаг, соответствующий величине разностногосигнала с выхода измерителя 6 рассогласования фазы. Этим изменяются время задержки акустического сигнала и,следовательно, условия сложения сигналов в контролируемом иэделии 21,т,е. меняется фаза, в которой этисигналы складываются. Далее, от техже двух излучающих преобразователей4, что и в предыдущем случае, в изделие 21 поступают акустические сигналы уже более близкие по фазе, чтоувеличивает амплитуду результирующего сигнала, поступающего, аналогичТФаР.,ж1107042 ВНИИПИ Заказ 57 30 Тираж 823 Подписно ажт", г.ужгород, ул,Проектная, 4 но вышеописанному, на второй входблока 10 сравнения. На первом еговходе - записанная в блоке 9 памяти сумма двух предыдущих сигналов.В результате величина разности на вы-"ходе блока 10 сравнения уменьшается.Этот процесс происходит до тех пор,пока раэностный сигнал не станетменьше наперед заданной величины,что свидетельствует о синфаэном сло Ожении акустических сигналов в исследуемой среде При нулевом сигнале свыхода блока 10 сравнения, и, следовательно, отсутствии сигнала на втором входе коммутатора 2, последним 15включается третий генератор 3 зондирующих ймпульсов, и в изделии 21происходит сложение акустических колебаний от трех излучающих преобразователей 4. Появившийся на выходе 20блока 10 сравнения разностный сигналуправляет перемещением третьего излучающего преобразователя 4 до техпор, пока величина его не станетблизкой к нулю. Тогда коммутатором 252 запускается следующий генератор 3 зондирующих импульсов, и цикл поВторяется.Переключатели 18 полярности применяются в процессе предварительной настройки. Переключателем устанавливают необходимое напряжение поляризации пьезоэлементов механизма перемещения, им производят также частичную или полную деполяризацию этих пьезоэлементов в исходном положении для увеличения величины перемещения излучателей соответстВующими механизмами перемещения. Предлагаемое изобретение позволяет вводить в контролируемое изделие акустический сигнал большей амплитуды, чем известные устройства, так как сложение сигналов осуществляется в материаЛе изделия и осуществляется автоматическая подстройка фазы скла" дываемых сигналов.Использование предлагаемого устройства позволяет расширить диапазон контролируемьи толщин при ультразвуковом контроле толстостенных иэделий,