Способ ультразвукового контроля качества материалов и устройство для его осуществления

) (11) й 29/ ь М СИ д ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола и Институт геологии и геофизики им, 60 - летия СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 864116, кл, 6 01 М 29/04, 1979,Авторское свидетельство СССР М 932391, кл. 0 01 й 29/04, 1978.(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет получения более точной информации об изменении спектра отраженных образцом материала эхо - импульсов в результате изменения его физико - механических свойств. Излучают широкополосн ые импульсы ултьтразвуковых колебаний излучателем 3 в промежуточный элемент 5 и принимают приемником 4 отраженные эхо - импульсы, Временным селектором 10 выделя ют однократно отраженный свободной поверхностью элемента 5 эхо - импульс и измеряют его спектр блоком 18. Затем устанавливают элемент 5 на образец 6 контролируемого материала, вновь излучают импульсы и принимают эхо - импульсц. Выделяют однократно отраженные границей раздела элемент 5 - образец 6 и донной поверхностью образца эхо - сигналы и измеряют их спектры, На вход второго канала селектора 1 О подают сигналы с делителя - формирователя 14, которые трансформируются блоком 19 в частотные метки. С помощью измеренных спектров определяют качество материала. 2 с. и. ф - лы,2 ил,5 10 Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля и может быть использовано при исследовании и контроле физико - механических свойств материалов.Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет получения более точной информации об изменении спектра отраженных образцом материала эхо - импульсов в результате изменения его физико - механических свойств,На фиг. 1 представлена блок - схема устройства для ультразвукового контроля качества материалов, на фиг, 2 - спектры эхо в импульс, полученные при реализации способа ультразвукового контроля качества материалов на дюралюминиевых образцах.Способ ультразвукового контроля качества материалов заключается в следующем.Импульсы широкополосных ультразвуковых колебаний излучают в твердый промежуточный элемент и принимают отраженные им эхо - импульсы. Измеряют спектр однократно отраженного свободной поверхностью промежуточного элемента эхо - импульса. Затем импульсы широкополосных колебаний излучают через промежуточный элемент в образец контролируемого материала и также принимают отраженные эхо - импульсы, Принятые эхо - импульсы фиксируют в двух интервалах времени и измеряют спектры однократно отраженных границей раздела промежуточного элемента и образца и донной поверхностью образца эхо - импульсов, .Качество контролируемого материала определяют по спектрам однократно отраженных границей раздела промежуточного элемента и образца и донной поверхностью образца эхо - импульсов с учетом предварительно полученного спектра однократно отраженного свободной поверхностью промежуточного образца эхо - импульса.Устройство для ультразвукового контроля качества материалов содержит последовательно соединенные синхрогенератор 1 и генератор 2 импульсов. Устройство также содержит приемоизлучающий преобразователь, включающий излучатель 3 и приемник 4, и промежуточный элемент 5 из твердого звукопрозрачного материала, на который установлены излучатель 3 и приемник 4, Позицией 6 (фиг. 1) обозначен образец контролируемого материала.Кроме того, устройство сОдержит широкополосный усилитель 7, двухканальный временной селектор 8 и двухканальный индикатор 9. В устройство также входят второй двухканальный временной селектор 10,15 20 25 30 35 40 45 50 55 коммутатор 11, второй генератор 12 импульсов, цифровой измеритель 13, делитель - формирователь 14 коротких импульсов, двухканальный блок 15 временных сдвигов,блок 16 программ, второй коммутатор 17, блок 18 анализа спектра с регистратором 19 и регистратор 20 временных трасс.Выход усилителя 7 соединен с входами селектора 8, индикатора 9 и селектора 10, вторые входы которых через коммутатор 11 соединены с генератором 12 и делителем - формирователем 14. Синхронизатор 1 соединен также с генератором 12, делителем-формирователем 14 и блоком 16, Генераторы 2 и 12 соединены с измерителем 13. Блок 16 программ соединен с блоком 15 временных сдвигов, Выход блока 15 соединен с селекторами 8 и 10.С выходов селектора 8 сигналы через коммутатор 17 могут поступать на вход регистратора 20, С выходов селектора 10 через коммутатор 17 сигналы могут поступать на вход блока 18 анализа спектра и далее на регистратор 19. Выход генератора 2 соединен с излучателем 3, а вход усилителя 7 - с приемником 4. В ходе контроля линия задержки устанавливается на образец 6,Способ ультразвукового контроля качества материалов реализуется следующим образом.Синхронизатор 1 обеспечивает внешний запуск генератора 2, например Г 5 - 54, который возбуждает излучатель 3, Первоначально элемент 5 находится в ненагруженном состоянии и отраженный от его свободной поверхности эхо - импульс через приемник 4 и усилитель 7 поступает на входы первых каналов индикатора 9, например С 1 - 99, и селекторов 8 и 10, например С 1 - 70/3,Простробированный селектором 8 сигнал через коммутатор 17 поступает на вход регистратора 20, который записывает на диаграммную ленту временную трассу с отраженным свободной поверхностью элемента эхо - импульсом. На вторые входы индикатора 9 и селектора 8 подаются формируемые генератором 12, например Г 5-60, прямоугольные импульсы, Простробированный селектором 10 сигнал церез коммутатор 17 поступает на вход блока 18 анализа спектра, например СКЧ - 56, Регистратором 19 надиаграммную ленту записывают спектр отраженного свободной поверхностью элемента 5 эхо - импульса, Затем элемент 5 под определенным давлением соединяют с иссЛедуемым образцом 6 и записывают спектр отраженных границей раздела элемент 5 - образец 6 и донной поверхностью образца 6 эхо в импульс, 163140010 15 20 С помощью индикатора 9 визуально устанавливается информативный участок временной трассы отраженного сигнала для регистрации и выбирается местоположение строб-импульов. Регистратор 20 записывает на бумажную ленту выбранный участок временной трассы, временные метки и строб - импульсы, обеспечивающие отбор эхо - импульсов для спектрального анализа,что позволяет документировать процесс контроля. С выхода делителя - формирователя 14, например Г 5 - 72, импульсы наносекундной длительности подаются на вход второго канала селектора 10, в результате чего на выходе второго канала селектора 10 формируется последовательность импульсов, поступающая на вход блока 18.Из частотных составляющих спектра импульсов, находящихся в пределах установленной для блока 18 полосы обзора, формируются отклики, записываемые регистратором 19 в виде калибрационных частотных меток. Блок 16 программ, например Г 5 - 75, осуществляет перемещение с дискретным шагом строб - импульса вдоль временной трассы. Применение блока 16 наиболее эффективно при необходимости частого изменения в ходе контроля местоположения строб - импульсов, Елок 16 включается последовательно с блоком 15, выполненным, например, в виде вудхканального импульсного генератора Г 5 - 56, запускающим развертки селекторов 8 и 10,Измеритель 13, например 43 - 47 Р, помогает определять временные интервалы между синхроимпульсом генератора 2 и передним фронтом строб - импульса, формируемым генератором 12. Материал элемента 5 вь 1 бирэют обеспечивающим импедансное согласование линии 5 задержки с приемникуом 4 и излучателем 3, что дает возможность получать высокоразрешающий отраженный сигнал и снизить уровень помех. В результате при реализации способа оказывыаются измеренными: Е 1(а) спектр эхо - импульса от свободной поверхности элемента 5; Е 2(в) - спектр эхо - импульса.от границы раздела элемент 5 - образец 6; Ез (й) - спектр эхо-импульса от донной поверхности образца 6 (фиг. 2),С помощью измеренных величин определяют коэффициент отражения К,тр( в ) = Ег (ш) / Е 1(в); условный коэффициент прохождения Тлр(в) = Ез(в) / Е 1(в ); коэффициент потерь 0( в) = Ез( а) / Е 2( ю) и параметр среды Пср = Котр(сО) Тпр 0(а)В качестве примера (фиг. 2) приведены спектры, полученные пои контроледюралюииниевых образцов Е 2 (ю) и Ез (в) - спек 1 25 30 35 40 45 50 г,с:й) тры, полученные на эталонном образце), В данном случае Е 2(в) и Ез (в) не должны1отличаться по своим значениям, так как этим параметром характризуется состояние контактных поверхностей образцов, При несовпадении требуется доведение поверхности образца до соответствующей эталонной, Спектры Ез (и), Е;(в) зависят от состояния1материала и их степень расхождения определяется техническими условиями, Обычно для спектра Ез( в ) устанавливается некоторый порог, Образцы, которые формируют спектр Ез(м) ниже этого порога, выбраковываются, Оценку качества материала можно осуществить, нап 1 оимер, используя выражение ЛПср = ПсрПср, где Пср - параметр среды эталонного образца,Повышение точности контроля обусловлено как использованием в качестве критерия забрэковэния комплексной величины, так и исключением возможности влияния на результаты контроля резонансных нестационарных помех, формируемых в контактном слое, и записью индикатором блока анализа спектра частотных меток,Формула изобретения 1. Способ ультразвукового контроля качества материалов, заключающиися в излучении широкополосных импульсов колебаний в образец материала, приеме отраженных образцом импульсов колебаний, фиксировании принятых импульсов в течение двух интервалов времени, измерении спектра зафиксированных импульсов и определении качества материала по измеренным спектрам, с тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, излучение широкополосных импульсов колебаний в образец материала осуществляют через твердый промежуточный элемент, в который предварительно излучают шиоокополосные импульсы колебаний, принимают отраженные промежуточным элементом импульсы колебаний и измеряют спектр однократно отраженного свободной поверхностью промежуточного элемента эхо - импульса, измеряю" спектры однократно отраженных границей раздела промежуточного элемента и образца и донной поверхностью образца эхо - импульсов, по которым определяют качество материала с учетом спектра однократно отраженного свободной поверхностью промежуточного элемента эхо - импульса.2. Устройство для ультразвукового контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор импульсов, приемоизлучающий1631400 3,2 иг. Составитель В. ГондаревскийТехред М.Моргентал Коррек тор И. Касарда акси мишина 540 Тираж 392 ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ НТ СССР роизводс гаенно-издательский комбинат "Патент", г. Уж ул. Гагарина, 10 преобразователь и усилитель, временной селектор и блок анализа спектра с индикатором, отл ича ю щеес я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено акустически соединенным с приемоизлучающим преобразователем промежуточным элементом из твердого звукопрозрачного материала и делителем-формирователем коротких импульсов, временной селктор выполнен двухканальным, вход делителя-формирова теля соединен с выходом синхронизатора, авыход - с входом второго канала временного селектора.