Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСН 920 ПУБЛИН90. Вюл. ский гор мол 22, В ов 9. 16 (08 иту тни Л.ку ождения ояния н т(54) УЛЬТРАЗВУК КОНТРОЛЯ КАЧГСТ (57) Изобретени руп)ающему контр быть использова деАектоскоп. е шецие чувстните ОВОЕ УСТРОЙСВА МАТГРИАЛОе относится неразматериало можетый но как безэтал ль изобретения льцости коцт 1)о выя к област я матер ительст ЯХ ПРОМЬ 22 ПЛЕ ользовано к оп вляется онынтрол охожд за ни я лне ния времен це по пер игнала.й и ультраэвтр 2 я тогИа Аи предс та на структура Аиг. 2люстрирующие атель- триг- ый ледов пульс о ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССР Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Изобретение относинеразрушающего контров машиностроеции, стргорной и других отрности и может бь 2 тьбезэталонньп деАектосЦел)д)о изобретенияшение чувствительностисчет измере цая схема уст)оистна; н временые д 2 аграьмь 2, ил его работу,Устройство содержит пос но соедицециые сицхропизат гер 2, пер 2222 элемент И 3, генератор 4 зо 22 д)ру 2 о 2 их им счет измерения времени прохождения ультразвука не по первой полунолне принятого сигнала, Синхронизатор и триггер обеспечивают попеременц измерение времени и азв ка базового а Р У р сст зкочастотным и высокочастотным сигналами, По принятому уровню сигнала ннизкочастотном сигнале настраиваюткоэААидиент усиления в приемномвысокочастотном канале. Это обеспечивает независимость от неодинаковых контактных условий пьезопреобразонателей и измерение времени прохождения ультразнука высокочастотнымсигналом по непервым полуволнампринятого сигнала, 2 ил. и первьп излучающий пьезопреобразователь 5, последовательно соединенныепервый приемный пьезопреобразователь6,УСилитель 7,первый порогавь 2 й элемент8,элемент ИЛИ 9,нремяизмерительныйблок 10, второй вход которогоподключен к синхронизатору 1, последовательно соединенные с синхронизатором 1 второй элемент И 11, второйгенератор 12 зондирующих импульсови второй излучающий пьезопреобразователь 13, последовательно соединенные второй приемный преобразователь14, управляемьп усилитель 15 и второй пороговый элемент 16, подключенный к второму входу элемента ИЛИ 9,детектор 17 огибающей, включенныймежду усилителем 7 и управля)ощимвходом управляемого усилителя 15, 1597720двухпозиционный индикатор 18, подключенный к выходам триггера 2, Второй вход первоГо элемента И 3 связанс синхронизатором 1, а второй выходтриггера 2 связан с вторым входомвторого элемента И 11. Приемные пьеэообрязовятели 6 и 14 и излучающиепьезопреобрязонятели 5 и 13 установленысоответственно на общих концентрато 45 рах.Устройство работает следующимобразом,Синхроимпульс 19 синхронизатора 1поступает во нремяизмерительный блок10 и устанавливает его в исходное0" состояние, Одновременно импульс19 синхронизатора 1 поступает наодин из входов каждого из элементовИ 3 и 11, я также на вход триггера2, Последний перебрасывается в новое состояние задним Ьронтом синхроимпульса 19. После включения устройства ня первом выходе триггера 2,соединенном с первым элементом И 3,высокий уровень выходного напряжения20,т.е,состояние логической "1".Поэтому импульс 19 синхронизатора 1 с выходапервого логического элемента И 3поступает на вход первого (низкочас 30тотного) генератора 4 зондирующихимпульсов, напряжение 21 с выходакоторого поступает на первый (низкочастотный) излучающий пьезопреобрязователь 5.Излученный пьезопреобразователем 355 акустический импульс, пройдя контролируемую базу материала, воспринимается первым (низкочастотным)приемным преобразователем 6. Электрический сигнал с выхода преобразователя 6 поступает на избирательныйусилитель 7, полоса пропускания которого согласована со спектром низкочастотного сигнала с преобразователя 6, Сигнал 22 с выхода усилителя7 поступает на первый пороговый элемент 8 и детектор 17 огибающей. Припревышении сигналом 22 уровня Бр,срабатывания первого порогового эле-мента 8, последний формирует импульс 5023, поступающий через элемент ИЛИ9 на времяизмерительный блок 10,который измеряет и индуктирует времяраспространения низкочастотного зондирующего сигнала (эталонное время) )5поскольку дефекты не сильновлияют на низкочастотный сигнал.Индикацию о том, что времяизменительный блок 1 О измеряет время э (понизкочастотному каналу) дает днухпозиционныч индикатор 18, срабатывающий по заднему Ьронту сигнала 20 спервого выхода триггера 2, Индикатор 18 может быть выполнен, например,4 я двух светодиодах, каждый из которых включен н нагрузочную цепь соответствующего ключа,управляемого сиг-,налами соответственно с первогои второго выходов триггера 2,Следующий импульс 24 синхронизатора 1 устанавливает нремяизмерительныйблок 10 н исходное "0" состояние иодновременно поступает на вход второго элемента И 11. Поскольку навтором входе его в это время напряжение 25 логической "1" с второго выхода триггера 2, то импульс 24 синхронизатора 1 поступает на вход второго генератора 12 зондируацих импульсов. Сигнал 26 с выхода генератора12 (высокочястотного) возбуждаетвторой излучающий пьезопреобразовятель 13, с помощью которого в контролируемый материал излучается ультразвуковой высокочастотный сигнал.Пройдя контролируемую базу материала,этот сигнал принимается вторым (высокочастотным) приемным пьезопреобразовятелем 14, откуда в виде электрического сигнала поступает на входуправляемого усилителя 15, полосапропускания которого соответствуетчастотному. спектру сигнала с выходапьезопреобразователя 14,КоэААициент усиления управляемогоусилителя 15 определяется уровнемсигнала, поступившего в предыдущийпериод с детектора 17 огибающей. Причем коэААыциент усиления управляемогоусилителя 15 находится в обратнойзависимости от уровня напряжения,фпоступяющего на его управляющий входт.е,Аактически от уровня напряжения 22на выходе усилителя 7. Благодаря этомуобеспечивается минимальный коэААициентусиления управляемого усилителя 15,который гарантирует однако при прозвучивании бездейектного участкаматериала срабатывание второго поро 1гового устройства 16 по первому вступлению принятого сигнала. Таким образом, если деАектов на контролируемой базе материала нет, срабатывание порогового устройства 16, имеющего порог срабатывания Б,р,159 происходит по первому вступлению сигнала 97 с выходя управляемого усилителя 15. Гигнал 28 с выхода по-, рогового устройства 16 через элемент ИЛИ 9 поступает ня времяизмерительный блок 10, которьп измеряет и ИФицирует искомое время распространениян бездеАектном материале. Посколь. ку обя излучающих пьезопреобразователя 5 и 13 и приемных пьезопреобразователя 6 и 14 устанавливаются соответственно в одних и тех же точках контроля (это достигается, например, установкой преобразователей ня конических нолноводях с точечными контактами), то база контроля и контактные условия по высокочастотному и низкочастотному трактам одинаковы и, следовательно, 1= г.д, 0 том, что времяизмерительный блок измеряет н данный момент время С р (по высокочастотному тракту), сигнализирует двухпозиционный индикатор 18, срабатывающий по заднему Аронту сигнала 25 с выходя триггера 2.При наличии деАектя (няпример, в виде сомкнутой трещины) на базе контроля между пьезопреобразонятелями 13 и 14, уровень акустического сигнала, воздействующего на приемный преобразователь 14, уменьшается, Соот- ветственно уменьшается уровень электрического сигнала 29 на выходе управляемого усилителя 15. КоэААипиент усиления .ттого усилителя пряктичес ки такой, кяк и н предыдущем славчев бездеАектного участка, поскольку рассматриваемый тип дефекта не оказывает сколь-нибудь заметное влияние на низкочастотный сигнал, от уровня которого зависит величина управляющего напряжения с детектора 17.Сигнал 29 с выхода управляемого усилителя 15 поступает на второй пороговый элемент 16 который вырабатывает сигнал 30, по которому производится измерение нремяизмеритель- ным блоком 10, который измеряет и индицирует время Сраспространения ультразвуковых колебаний на деАектном участке. Поскольку срабатывание нторого порогового элемента 16 происходит при этом не по первому, а по одному из последующих вступлений сигнала 29, то измеряемое времяизмерительным блоком 10 время Г оказывается сугественно большим, чем 7720 6эталонное время С . Что обеспечиваетповышение чувствительности контроляпо сравнению с прототипом.По заднему Аронту импульса 24синхронизатора 1 триггер 2 перебрасывается в новое состояние устойчивого равновесия, на его первомвыходе появляется сигнал логической"1". С приходом следующего импульсасинхронизатора 1 нсе процессы вустройстве повторяются снова.Низкочастотный тракт устройства(преобразователи 5 и 6) может бытьнастроен на частоту 60 кГц, а высокочастотный (преобрязовятели 13 и14) - на частоту 500 кГц. База контроля при поверхностном проАилпронаниисоставляет 20 см. При этом измеренные 20 устройством на этой базе, содержащечукязанньг выше тип деАекта, временараспространения ультразвуковых коле,баний составляют г. э = 50 мкс и== 62 мкс.В то же время измерения,про - 25 неденные в тех же условия . также на частате 600 кГц с помощью прибора УК ПИС, дают значение Г. = 53 мкс, что,.практически не отличается от значения для бездеАектного участка.Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипомпозволяет повысить чувстнитечьностьконтроля по отношению к деАектамрассматриваемого вида. 35 Формула из обрет ения Ультразвуковое устройство для контроля качества материалов, содержа щее последовательно соединенные синхронизатор, триггер и первый элементИ, второй вход которого подключенк синхронизатору, последовательносоединенные приемный пьезопреобразова- .5 тель,управляемьпЪ усилитель и первый по роговый элемент, последовательно соединенные первьпЪ генератор зондирующих импульсов и излучаюгий пьезопреобразователь, второй пороговый эле О мент, второй элемент И и времяизмерительньп блок, первый вход которого.подключен к синхронизатору, о т л ич а ю г 1 е е с я тем, что, с цельюпоньппения чувствительности, оноснабжено последовательно соединенными 55вторым генератором зондирующих импульсов, вход которого подключен квыходу первого элемента И, и вторымизлучающим пьезопреобразовятелем,1597 П 0 ф, .гель Л.КондрыкинскаяМ. Дидык Корректор Л.Патай Состав Техред Редактор Л.Ландо Заказ 3049 Тираж 505ВНИИПИ Росударственного комитет113035, Москва,Подпис ноео изобретениям и открытиям35, Раушская наб д. 4/5 КНТ ССР зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10 последовательно соединенными вторым приемным пьезопреобразователем и усилителем, подключенным к входу второго порогового элемента двухпоэи)5 ционным индикатором, включенным между выходами триггера, элементом ИЛИ, входы которого подключены к выходам соответствующих пороговых элементов, а выход - к второму входу времяизме 10 рительного блока, детекторомгибающсй, включенным между управляняцим ис дом управляемого усилителя и выходом усилителя, входы второго элемента И подключены соответственно к второму выходу триггера и выходу синхронна.- тора, а выходы элементов И соединены с входами соответствуюгих генераторов зондирунт 1 их импульсов.