Ультразвуковой дефектоскоп

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН ЯО 1165977 а) 6 01 М 29/О ДПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1" ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ЕЛАМ, ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Научно-производственное объединАтом котлом аш(54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь, усилитель и осциллограф, последовательно соединенные синхронизатор и генератор развертки, выход которого подключен к второму входу осциллографа, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности, он снабжен последовательно соединенными ждущим мультивибратором, вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, и блоком дифференцирования, выход которого соединен с входом генератора зондирующих импульсов, регулятором напряжения, вход которого соединен с выходом генератора развертки, а выход - с ультразвуковым преобразователем, и регулятором длительности, выход которого соединен с управляющим входом ждущего мультивибратора.еИзобретение относится к неразрушаюшему контролю качества изделий с помощью ультразвуковой дефектоскопии и может найти применение в различных отраслях машиностроения, в частности в атомном машиностроении и котлостроении при контроле сварных швов и толстостенных изделий, например корпусов реакторов, котельных барабанов, трубных блоков и других ответственных изделий атомных и тепловых электростанций.Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий синхронизатор, генератор зондируюших импульсов, преобразователь, усилитель, индикатор, генератор пилообразного напряжения и формирователь длительности импульсов. В этом устройстве регулировка разрешающей способности зондирующих импульсов и величины эхо-сигналов от дефектов осуществляется передним фронтом дополнительного пилообразного напряжения, подаваемого на пьезопреобразователь и имеюшего положительное значение 1.Однако время длительности свободных колебаний пьезопластины по мере нарастания напряжения пилы возрастает, что соответственно увеличивает мертвую зону. Кроме того, в устройстве существует время неконтроля, т. е. время располяризации пьезоэлемента отрицательной частью заднего фронта пилообразного импульса.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь, усилитель и осциллограф, последовательно соединенные синхронизатор и генератор развертки, выход которого подключен к второму входу осциллографа Этот прибор реализует способ ультразвукового контроля изделий эхо-импульсным методом, где в качестве ультразвукового преобразователя использован пьезоэлемент из параэлектрика. Применение последнего исключает время располяризации пьезопреобразователя, а следовательно, и время неконтроля 2.Недостатком известных ультразвуковых дефектоскопов является низкая разрешающая способность устройства из-за отсутствия специальных блоков, позволяюших компенсировать свободные колебания пьезопреобразователя после его возбуждения генератором зондирующих импульсов.Цель изобретения - повышение разрешающей способности.Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой дефектоскоп, содержа ший последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь, усилитель и осциллограф, последовательно соединенные синхронизатор и генератор развертки, выход которого подключен к второму входу осциллографа, снаб 10 15 жен последовательно соединенными ждущиммультивибратором, вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, и блоком дифференцирования, выход которого соединен с входом генератора зондируюшихимпульсов, регулятором напряжения, вход которого соединен с выходом генератора развертки, а выход - с, ультразвуковым преобразователем, и регулятором длительности, выход которого соединен с управляющим входом ждущего мультивибратора,На фиг. 1 представлена структурная схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 - эпюры напряжений.Ультразвуковой дефектоскоп состоит из последовательно соединенных генератора 1 зондирующих импульсов, ультразвукового преобразователя 2 из параэлектрика, усилителя 3 эхо-сигналов от дефектов и осциллографа 4, последовательно соединенные синхронизатора 5 и генератора 6 развертки,20 подключенного к второму входу осциллографа 4, последовательно соединенных ждущего мультивибратора 7, вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора 5, и блока 8 дифференцирования, выход которого соединен с входом генератора 1 зондируюших импульсов, регулятора 9 напряжения, вход которого соединен с выходом генератора 6 развертки, а выход - с ультразвуковым преобразователем 2, и регулятором 10 длительности, выход котороЗ 0 го соединен с управляющим входом ждушего мультивибратора 7.Блок 8 дифференцирования выполнен ввиде обычной КС-цепочки с детектором отрицательных импульсов.Ультразвуковой дефектоскоп работаетследующим образом.Синхронизатор 5 вырабатывает импульсыс периодом Т (фиг. 2 а) для запуска одновременно ждущего мультивибратора 7 и генератора 6 развертки, который вырабатыва ет пилообразное напряжение (фиг. 26). Длительность переднего фронта этого напряжения выбирается пропорционально зоне контроля, например толщине контролируемого изделия. С выхода генератора 6 развертки эти импульсы поступают на горизонтально отклоняющие пластины осциллографа 4, через регулятор 9 напряжения - на поляризацию пьезопреобразователя 2 из параэлектрика. Последняя постепенно возрастает в материале пьезопреобразователя 2 по мере увеличения амплитуды переднего фронта импульса пилообразного напряжения (фиг, 2 б).Пьезоэлемент в исходном состоянии имеет низкую точку Кюри - 15-25 С. Появляющаяся в этом случае индуцированная поляризация достигает максимума в точке появ ления заднего фронта пилообразного напряжения, абсолютная величина которого регулируется с помощью регулятора 9 напряжения и устанавливается пропорциональнотолщине контролируемого изделия и марки материала преобразователя 2.Ждуший мультивибратор 7 по синхроимпульсам (фиг. 2 а) вырабатывает П-образные импульсы (фиг. 2 в) длительностью 4, которая регулируется регулятором 10 длительности. Следовательно задний фронт этого импульса может занимать различные положений на временной линии развертки осциллографа 4 (на переднем фронте пилообразного напряжения). По заднему фрон ту П-образного импульса в блоке 8 дифференцирования формируются узкие импульсы (фиг. 2 г) для запуска генератора 1 зондирующих импульсов, который возбуждает свободные колебания в ультразвуковом преобразователе 2. Таким образом, с помощью15 регулятора 10 длительности устанавливается время возбуждения акустических импульсов (фиг, 2 д) относительно начала заднего фронта пилообразного напряжения.Задержка импульсов (фиг. 2 а) синхро низатора 5 на время еГ относительно начала периода Т следования пилообразных импульсов генератора 6 развертки необходима для регулировки длительности акустических зондирующих импульсов (фиг. 2 е), Это осуществляется следующим образом. Задержанный на время 1, импульс (фиг. 2 г) возбуждает генератором 1, зондирующих импульсов преобразователь 2. Момент возбуждения устанавливается с учетом вторичного возбуждения крутым спадающим задним фронтом пилообразного напряжения так, чтобы за время Т в ) укладывалось, например, полное колебание пьезоэлемента от первичного возбуждения. В результате происходит компенсация свободных колебаний зондирующего акустического импульса и, следова- З 5 тельно, образуется короткий импульс на переднем фронте пилы (фиг. 2 ж).Кроме того, мертвая зона контроля имеет минимальную длительность за счет использования пьезоэлемента с низкой точкой Кюри (параэлектрик), у которого при снятии поляризуюшего напряжения поляризация падает до нуля, при этом вход усилителя не нагружается электрическими колебаниями свободно колеблющейся поляризованной пьезопластины. 45Следующий импульс синхронизатора 5 запускает очередной пилообразный импульс генератора 6 развертки, который начинает поляризовать преобразователь в режиме приема эхо-импульсов от дефектов (малые амплитуды на переднем фронте пилообразного напряжения, фиг. 2 ж).Во время действия нарастающего переднего фронта у преобразователя изменяется чувствительность (коэффициент электромеханического преобразования) в режиме приема, что обеспечивает равновероятное обнаружение дефектов, залегающих на разной глубине.Таким образом, в режиме излучения преобразователь 2 возбуждается двумя импульсами: импульсом (фиг. 2 г) и передним фронтом пилообразного импульса (фиг, 26), в результате колебания пьезоэлемента принимают вид, изображенный на фиг. 2 д, который при располяризации пьезоэлемента, завремя, равное )2 о Е+ = Т - , гае Л - длина волны ультразвука; с - скорость распространения ультразвука; и = О, 1, 2, , под действием заднего фронта пилообразного напряжения преобразуется в виде (фиг. 2 ж), так что излучаемые результирующие колебания имеют форму (фиг. 2 е).Так как импульсы возбуждения (фиг. 2 г) и задний фронт пилообразного напряжениясдвинуты относительно друг друга на 180, то в результате их суперпозиции получается короткий импульс (фиг. 2 е). Режим излучения параэлектрика происходит в тот момент, когда напряженность управляющего электрического поля максимальна, а режим приема корректируется нарастающей напряженностью поля переднего фронта пилообразного напряжения с целью выравнивания чувствительности пьезоэлемента во времени. Величина пилообразного напряжения, подаваемого на преобразователь 2, устанавливается регулятором 9 напряжения. Развертка осциллографа 4 осуществляется пилообразным напряжением с генератора 6 развертки.Таким образом, использование заднего фронта малой длительности управляющего. пилообразного напряжения на пьезопреобразователе 2 из параэлектрика повышает разрешающую способность ультразвукового дефектоскопа и одновременно корректирует амплитуду эхо-сигнала.Редактор Р. ЦиникаЗаказ 4303/37 Составитель В. Белозеров Техред И. Верес Корректор М. Самборская Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4