Устройство для контроля качества материалов

СОвз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. С 01 и 29/04 Государственный комитет . СССР но делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля качества материалов ультразвуковым методом.Известно устройство для контролякачества материалов, содержащее генератор импульсов, преобразователь, селектор импульсов, блок сравнения и регистратор 1.Недостатком его является низкая 10 точность контроля.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля качества материалов, 15 содержащее последовательно соединенные первый генератор ультразвуковой частоты, первый смеситель, усилитель мощности, излучающий преобразователь, приемный преобразова тель и предварительный усилитель, первый канал измерения, состоящий иэ последовательно соединенных усилителя с автоматической регулировкой усиления, вход которого подключен 25 к выходу предварительного усилителя, детектора, фильтра и фазового детектора, последовательно соединенные генератор измерительной частоты блок умножения и первый фаэовра щатель, выход которого соединен с входом Фазового детектора, и регистратор 21Недостатком его является низкая точность контроля.Целью изобретения является повышение точности контроля.Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено вторым аналогичным каналом измерения, состоящим из последовательно соединенных усилителя с автоматической регулировкой усиления, вход которой подключен ко второму выходу предварительного усилителя, детектора, Фильтра и фазового детектора, дифференциальным усилителем, два входа которого соединены с выходами фазовых детекторов обоих каналов, а выход с входом регистратора, вторым фаэовращателем, включенным между блоком умножения.и вторым входом Фазового детектора второго канала измерений, вторым генератором ультразвуковой частоты и вторым смесителем, два входа которого подключены к выходам генератора измерительной частоты и второго генератора ультразвуковой частоты, а выход - к входу первого смесителя.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит последовательно соединенные первый генератор 1 ультразвуковой частоты, первый смеситель 2, усилитель 3 мощности, излучающий преобразователь 4, приемный преобразователь 5 и предварительный усилитель б, первый канал 7 измерения, состоящий из последовательно соединенных усилителя 8 с автоматической регулировкой усиления, вход которого подключен к выходу предварительного усилителя, детектора 9, фильтра 10 и Фазового детектора 11, последовательно соединенные генератор 12 измерительной частоты, блок 13 умножения и первый Фазовращатель 14, выход которого соединен с входом Фазового детектора.Кроме того, устройство содержитвторой канал 15 измерения, состоящий иэ последовательно соединенных усилителя 16 с автоматической регулировкой усиления, вход которого подключен ко второму выходу предварительного усилителя, детектора 17, фильтра 18 и фазового детектора 19, С выходами фазовых детекторов 11 и 19 соединен дифференциальный усилитель 20, выход которого подключен к входу регистратора 21,Между блоком 13 умножения и вторымвходом фазового детектора 19 второго канала 15 включен второй фаэовращатель 22Входы второго смесителя 23 подключены к выходам генератора 12 измерительной частоты и второго генератора 24 ультразвуковой частоты, а выход - к входу первого смесителя 2.Кроме того, устройство содержит блок 25 выделения сигнала; включенный в первом канале 7 между усилителем 8 и детектором 9, а также блок 26 выделения сигнала, включенный во втором канале 15 между усилителем 18 и детектором 17.Устройство работает следующим образом.Генератор 1 ультразвуковой частоты вырабатывает непрерывное синусоидальное напряжение с заданной частотой 1, которое поступает на один из входов смесителя 2. На другой вход смесителя 2 поступает выходное напряжение с выхода смесителя 23, на один из входов которого подан сигнал с выхода генератора 24 ультразвуковой частоты Ы , а на другой входРсигнал с выхода генератора 12 измерительной частоты 9 Устройство ра ботоспособно при условии что 02, ина Ы много больше Р-. В результате выходе смесителя 23 появляется сложное колебание, спектр которого содержит только две частотных соси О) тавляющих, а именно с частотамйь,ц) и Ь), с начальными фазамиРИри распространении в материалезоны контроля Фазы составляющих сигнала получают приращения ЬР 5фьЬРг и ЬР , величины которых зависят от крутизны Фазочастотной характеристики на частотах (Ы, + Ь 3) иЫ- ЬЗ), если частотадостаточно мала.Сигнал, прошедший зону контроля, ф с помощью приемного преобразователя5 преобразуется в подобный ему поформе электрический сигнал, которыйс помощью усилителя о усиливается ираспределяется на два канала 7 и 1 15 измерения.Первый канал 7 работает следующимобразом.Выходной сигнал усилителя б с помощьв усилителя 8 с автоматической ;Щ регулировкой усиления (АРУ) усиливается до величины, необходимой длянормального функционирования следующих узлов канала. При этом в приемноусилительный тракт проходят толькосигналы с частотами ЫМдг и И 1 Ь)5.в силу избирательных свойств усилителя 8. В результате на вход детектора 9 поступает сигнал х(с) в видесуммы двух синусоидальных колебаний: 30 Х(Ь) = АЬ 1 ь(со 5 с ф 05+Азу(ОЗ ь+Р ) (1 ) где Ф набег фазы колебания с частотой Ш , полученный при распространении волны в электромеханическом тракте. Р Р фЬР .Ф (2)набег фазы колебания в приемно-усилительном трактеи в слоях контактной смазки;А - амплитуда сигнала;1=5,7 - номер спектральной составляющей.Детектор 9 выполняет преобразование спектра колебания на выходе которого появляется сигнал: з) мгде Ф40 Р ) = А 1 -О,БСс о сс+ф-с о(ос,-Щ- соо+ гЯ50 гдеО(-2(Од+и 3 )+Р +Р и Ь-щ Ф +ФСигнал Р, содержит постоянную,высокочастотные и одну низкочастотнУю р - А. цВД:До 0 с ;щ,-р с )Н 5 7компоненты, которые могут быть разделены с помощью фильтрации. Постоянная составляющая А используется длярегулировки коэффициента усиленияусилителя 8 с АРУ. Для этого с выхода детектора 9 сигнал подается навход блока 25 выделения сигнала.На выходе усилителя 8 поддерживау ется постоянное значение А ампли 785756туды выходного сигнала, что способствует повышению точности измерений.Кроме того, выходной сигнал .детектора 9 поступает на вход фильтра 10, настроенного на частоту 2 9 , В результате на первый вход Фазового детектора 11 поступает только ниэкочас 5 тотная компонента )= А соЪ)Ъ . На второй вход фазового детектора 11 через фазовращатель 14 поступает выходной сигнал с блока 13 умножения. В результате на выходе фазового детектора 11 появляется сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаз напряжений выходных сигналовфильтра 10 и блока 13 умножения(4)где а - постоянный коэффициент,или учитывая формулу (2):Ч=аЯ+дР 4 -Э -дЪ -И -Р),1 7 7 б б 5 МГЪПоскольку р ,, Ц и (р являются постояннйми для койкретного устройства, то с помощью Фазовращателя14 значение ( может быть установлено равным:Ф: Р +Р -Р - Ф5 Б 7 1тогдате. выходное напряжение фазового детектора 11 окажется пропорциональ- . ным разности Фаз колебаний с частотами д 7 и Ь)8 , преобретенной в процессе распространения волн в зоне обследования.Второй приемно-преобразовательный канал, состоящий иэ усилителя 16 с АРУ, детектора 17, фильтра 18, Фазового детектора 19 и блока 26 вы деления сигнала АРУ, работает аналогично первому каналу. Отличие состоит в том, что усилитель 16 с АРУ второго канала пропускает и усиливает сигналы в диапазоне частот: 456 Ь ЭВ результате вычитания напряжения, поступающего с выхода второго канала, иэ напряжения, поступающего щ с выхода первого канала, осуществляемого дифференциальным усилителем 20, на вход регистратора 21 поступает напряжение, пропорциональное разности крутизны фазочастотной харак теристики материала эоны проэвучивания в области высоких и низких частот, характеризующее степень нелинейности фазочастотной характеристики материала. Поскольку проэвучивание эоны контроля в области высоких и низких частот, а также вычисление разности значений крутизны фазочастотной характеристики среды устройство выполняет автоматически беэ изменения параметров узлов в процессе измерений, повышается оперативность и точность результатов контроля качества материаловФормула изобретенияУстройство для контроля качества материалов, содержащее последовательно соединенные первый генератор ультразвуковой частоты, первый смеси- тель, усилитель мощности, излучающий преобразователь, приемный преоб" разователь и предварительный усилитель, первый канал измерения, состоящий из последовательно соединенных усилителя с автоматической регулировкой усиления, вход которого подключен к выходу предварительного усилителя, детектора, фильтра и Фазового детектора, последовательно соединенные генератор измерительной частоты, блок умножения и первый Фаэовращатель, выход которого соединен с входом Фазового детектора, и регистратор о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено вторым аналогичным каналом измерения, состоящим из последовательно соединенных усилителя с автоматической регулировкой усиления, вход которого подключен ко второму выходу предварительного усилителя, детектора, фильтра и фазового детектора, дифференциальным усилителем, два входа которых соединены с выходами фазовых детекторов обоих каналов, а выход - с входом регистратора, вторым Фаэовращателем, включенным между блоком умножения и вторым входом фазового детектора второго канала измерений, вторым генератором ультразвуковой частоты, и вторым смесителем, два входа которого подключены к выходам генератора измерительной частоты и второго генератора ультразвуковой частоты, а выход - к входу первого смесителяИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 200296, кл. С 01 й 29/04, 1964.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2547101/28,кл. 6 01 й 29/04, 1977 (прототип).785756 Составитель Л. ЛуценкоРедактор Х. Рожкова Техред Е,Гавриленко Корректор Л. Ива аказ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1 л33/47 Тира ВНИИПИ Государствепо делам изобрет 35, Москва, Ж,1019 Подписноеого комитета СССРий и открытийушская наб., д, 4/5