Ультразвуковой дефектоскоп

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9)80( ОБРЕТЕНИЯ КОМУ СВИДЕ а.ЪфФааа ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Днепропетровский ордена ТрудовогоКрасного Знамени государственный университет .им. 300-летия воссоединения Украиныс Россией(56)1, Авторское свидетельство СССР Нф 699207,кл. 6 О 1 й 29/04, 1978,2. Авторское свидетельство СССР по заявкеМ 0 3247918/28, кл, 6 01 й 29/04, 1981 (прототип),(54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЯ ДЕфЕКТОСКОП, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих. импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, первый управляемыйаттенюатор, первый усилитель, пиковый детектор и аналого-цифровой преобразователь (АЦП),последовательно соединенные второй усилительи пороговый каскад, линию задержки, реверсивный счетчик, две схемы И и цифровой индикатор, .о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности контроля и уарощения его конструкции, он снабжен двумя,.компараторамн, входы которых подключены ювыходу пикового детектора, а выходы - кпервому входу каждой схемы И, двумя инвестторами, выходы которых соединены оо вторьРми входами схем И, третьи входы последнихподключены к выхо 1 ту синхронизатора,.а выходы - к входам реверсивного счетчика, вторым управляемым аггенюатором, выход которого подключен к входу второго усилителя;дешифратором, входы которого соединены свыходами реверсивного счетчика, первый и и.выходы - с входами инверторов, а остальные выходы - с входами управляемых аттенЮаторов и цифрового индикатора, выходы ревер.снвного счетчика подключены к входам АЦП,выход первого усилителя соединен со вторым1входом порогового каскада, а линия задержкивключена между синхронизатором и пиковымдетектором, 1 101051Изобретение относится. к неразрушающимиспытаниям ультразвуковым методом и можетбыть использовано для контроля качества материалов и изделий.Известен ультразвуковой дефектоскоп, со.держащий последовательно соединенные генера-тор зондирующих импульсов, излучающий иприемный преобразователи, блок дискретногоуправления коэффициентом передачи усилителя,усилитель, пороговый каскад и блок отсчета 111временных интервалов 1.1Недостатком этого дефектоскопа являетсянизкая производительность контроля, так какиспользование его в автоматизированных систе.мах невозможно из-за ручного управления коймутатора, входящего в состав блока дискрет.ного управления коэффициентом передачиусилителя,Наиболее близким к изобретению по.технической.сущности и достигаемому результату эфявляется ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, первый управляемый аттенюатор, нервыйдусилитель, пиковый детектор, и аналого-цифро вой преобразователь (АЦП), последовательносоединенные второй усилитель и пороговыйкаскад, линию задержки, реверсивный счетчик,две схемы И и цифровой индикатор 121.Недостатком известного дефектоскопа яв.ляется сложность конструкции и низкая точность, вызванная тем, что сравнение опорногонапряжения с напряжением, полученным навыходе усилителя, происходит как при больших, так и малых уровнях напряжений.Цель изобретения - повышение точности контроля и упрощение конструкции дефектоскопа,Поставленная цель достигается тем, чтоультразвуковой дефектоскоп снабжен двумя40компараторами, входы которых подключенык выходу пикового детектора, а выходы - кпервому входу каждой схемы И, двумя инверторами, выходы которых соединены со вторы"ми входами схем И, третьи входы последнихподключены к выходу синхронизатора, а выходы - ко входам реверсивного счетчика,вторым управляемым аттейюатором, выходкоторого подключен ко входу второго усилителя, дешифратором, входы которого соединеныс выходами реверсивного счетчика, первый и эОи выходы - со входами инверторов, а остальные выходы - со входами управляемых аттенюаторов и цифрового индикатора, выходыреверсивного счетчика подключены ко входам АЦП, выход первого усилителя соединен 55со вторым входом порогового каскада, а линия задержки включена между синхронизатором и пиковым детектором. 2На фиг. 1 представлена блок-схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 - управляемый аттенюатор.Ультразвуковой дефектоскоп с держит последовательно соединеннЬе синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4, первый управляемый аттенюатор 5, первый усилитель 6, пиковый детектор 7 и аналого-цифровой преобразователь 8 (АЦП), последовательно соединенные второй усилитель 9 и пороговый каскад 10, линию 11 задержки, реверсивный счетчик 12, схемы 13 и 14 И, цифровой индикатор, 15, два компаратора 16 и .17, входы которых подключены к выходу пи,кового детектора 7, а выходы - к первому входу схем 13 и 14 И, два инвертора 18 и 19, выходы которых соединены со вторыми входами схемы 13 и 14 И, третьи входы этих схем.подключены к выходу синхронизатора 1, а выходы - ко входам реверсивного счетчика 12, второй управляемый аттенюатор 20, выход которого подключен ко входу второго усилителя 9, дешифратор 21, входы которого соединены с выходами реверсивного счетчика ,.12, первый и и выходы - со входами инверторов 18 и 19, а остальные выходы - со входами управляемых аттенюаторов 5,20 и цифрового индикатора 15. Выходы реверсивного счетчика 12 подключены ко входам АЦП 8, выход первого усилителя 6 соединен со вторым входом порогового каскада 10, а линия 11 задержки включена между синхронизатором 1 и пиковым детектором 7.Управляемые аттенюаторы 5 и 20 выполнены в виде делителя 22 напряжения и блока 23 электронных коммутаторов.Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.Синхронизатор 1 запускает генератор 2 зон. дирующих импульсов и через линию 11 задержки сбрасывает пиковый детектор 7. Длительность задержки линии 11 равна длительности синхроимпульса. Генератор 2 вырабатывает импульс высокочастотных колебаний, возбуждающий преобразователь 3, Ультразвуковые колебания, прошедшие через изделие 24, прини. маются приемным преобразователем 4 и через управляемый аттенюатор 5 поступазт навход усилителя 6, с выхода которого принятый сигнал поступает на первый вход порогового каскада 10, На второй вход этого каскада поступает уровень сравнения, а результат сравнения поступает на выход дефектоскопа и может быть использован для дальнейшей обработки или индикации.Одновременно сигнал с выхода усилителя 6 поступает на вход пикового детектора 7, где происходит выделение и запоминание макси3 101051мального значения амплитуды принятого ультразвукового сигнала на выходе усилителя 6,Полученное значение сравнивается компараторами 16 и 17 с опорными напряжениями(.Оо и Оо. Пороговые напряжения О и 00определяют минимальное и максимальное значения амплитуд импульсов на выходе усили.теля 6 соответственно, Сигнал на выходе компаратора 16 появляется только в том случае,если уровейь сигнала на выходе пикового 1детектора 7 ниже опорного напряжения ОгСигнал на выходе компаратора 17 появляется,только в том случае, если уровень сигналана выходе пикового детектора выше опорногонапряжения 015Выходной сигнал компаратора 16 разрешает срабатывание схемы 13 И, а выходной сиг. нал компаратора 17 - срабатывание схемы14 И,Величина сигнала на выходе усилителя 6 оп О.ределяется коэффициентом усиления усилителяВ и величиной ослабления В на управляемоматтенюаторе 7 и выражается= оВЫЕМ ВХ РРеверсивный счетчик 12 через дешифратор2521 подключает; с помощью блока 23 электронных коммутаторов , выход делителя 22 напряжений ко входу усилителя 6;Предположим, реверсивный счетчик 12 находился в таком состоянии, что выходной сиг- о. нал на выходе усилителя 6 оказался вышеопорного уровня, В этом случае на выходекомпаратора 17 появится сигнал, который поступит на один из входов схемы 14 И. Натретий вход схемы 14 И также поступает сиг- З 5нал с выхода инвертора 19,Следующий импульс синхронизатора 1 поступит на второй выход схемы 14 И, вызываятем самым прохождение импульса на суммирующий вход реверсивного счетчика 12. Увеличение содержимого счетчика. приводит к изменению через дешифратор 21 коэффициентаослабления аттенюатора 5 в большую сторону,подключая через коммутатор 23 (+ 1) выходделителя 22. 4Таким образом, ультразвуковой сигнал,появившийся в приемном преобразователе 4,через некоторую временную задержку, опреде-,ляемую временем распространения ультразвукав материале изделия 24, будет ослаблен значи- фтельнее, чем предшествувнций импульс, Если ипри этом коэффициенте ослабления аттенюатора 5 максимальное значение импульса окажется выше опорного напряжения Оо, то сновавозникнет сигнал на выходе компаратора 19, Ичто разрешит прохождение следующего синхроимпульса на суммирующий вход реверсивногосчетчика 12, увеличивая тем самым коэффици. ент ослабления аттенюатора 5. Зтот процесс будет происходить до тех пор, пока максималь-: ное значение импульса на выходе усилителя 6 не окажется ниже опорного напряжения ОиЕсли максимальное напряжение на выходе пикового детектора 7 ниже опорного напряжения О, то возникает сигнал на выходе ком. паратора 16, что разрешает прохождение средующего тактового импульса с синхронизатора 1 через схему 13 И на вычитающий вход счетчика 12. Зто приводит к уменьшению содержимого счетчика и тем самым - к умень. шению коэффициента ослабления аттенюатора,Если макеимФьное напряжение на выходепикового детектора оказалось в диапазоненапряжении О и Оо, то сигналы на выхо.идах компараторов, 16 и 17 отсутствуют, чтозапрещает прохождение синхрримпульсов черезсхемы 13, 14 И на выходы счетчика 12, иаттенюатор 5 сохраняет предьдущее состояние,Таким образом, коэффициент ослабленияаттенюатора 5 будет изменяться так, что независимо от величины амплитуды ультразвукового сигнала на выходе приемного преобразоватсля 4, выходное напряжение на выходе уси(лителя 6 будет находиться в пределахнО 0 ( Ов,( Оо,Самый малый коэффициент ослабления= 1 и самый большой= и являются конечными в цепях переключения атгенюатора 5.При появлении сигнала на первом выходедешифратора .21, что соответствует минимальному коэффициенту ослабления аттенюатора 5,сигнал на выходе инвертора 18 исчезает, темсамым запрещая прохождение синхроимцульсана вычитающий вХод счетчика 12 через схему13 И, Зто предотвращает дальнейшее переключение счетчика при наличии очень слабых сигналлов на выходе приемного. преобразователя 4,когда 011 Х В ( О 0,При появлении сигнала на и-м выходедешифратора 21, что соответствует максимальному коэффициенту ослабления аттенюатора 5,на выходе инвертора 19 сигнал исчезает, темсамым запрещая . прохождение синхроимпульсачерез схему 14 И на суммирующий вход счетчика 12. Зто предотвращает дальнейшее переклю. чение счетчика 12 при наличии очень сильныхсигналов на выходе приемного преобразователя 4, т. е. в случае, когда 0 г В /а . ЪО.-1На пороговый каскад 10 с усилителя бпри любых сигналах на выходе приемногопреобразователя 4 поступает сигнал, максимл 1 ное значение которого нежит в пределахОо Ц О. Для приведения в соответствие уровиня опорного сигнала О 1 для порогового каскада 10 в соответствие с уровнем сигнала иавыходе приемного преобразователя 4, порого 5 101051 вое напряжение подается через второй управляемый аттенюатор 20; аналогичнын аттенватору 5; и усилитель 9, идентичный усилителю 6, " Переключение аттенюаторов 5 и 20 происходЫ синхронно, а сигналы на входах порогового каскада 10 изменяются пропорционально,Максим,льное, значение амплитуды ультразвукового импульса оценивается АЦП 8. 6 бИзобретение позволяет в широких преде.лах менять козффициент передачи усилителя,не меняя частотных характеристик, при зтомуровни сигналов, подаваемых на пороговыйкаскад 10, имеют одинаковый коэффипиентусиления, реализуемый синхронно аттенюатора.ми 5, 20 и усилителями 6 и 9, и сравнениефоисхорит на высоких уровнях напряжений.1010516 71 омитета ССС 74/32 Тираж 8 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и от 113035, Москва, Ж, Раушск