Ультразвуковой способ контроля изделий

(21) 4606943 (22) 21.11.88 (46) 07.05.91 (72) В, В. Ру В.Д. Датько (53) 620.179 (56) Патент 1963. 74267, кл. 73 - 67 б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБ, Н, В. Васильев и Э. Д. Цумар16(088.8)США М 30 Авторское свидетельство СССР М 564592, кл. О 01 й 29/04, 1975,(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ КОНТРОЛя ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к области акустических методов нераэрушаю его контроля, Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности контроля парных изделий со сложной несимметричной формой поверхности вследствие синхронного сканирования каждого из двух контролируемых Ж 1647387 А 1 изделии парами идентичных излучателей и приемников и определения результатов контроля по сумме и разности сигналов на выходах приемников, При контроле по теневой схеме излучатели 1 и 3 и многоэлементные приемники 2 и 4 выставляются по разные стороны одинаковых изделий 5 и 6 над идентичными точками их поверхности. Синхронно сканируют иэделия 5 и 6; излучают импульсы колебаний излучателями 1 и 3 и принимают приемниками 2 и 4 прошедшие через изделия 5 и 6 колебания. Наличие и местонахождение одиночных дефектов 7 в каждом изделии 5 и 6 определяют по величине и знаку разности сигналов на выходах идентичных элементов 9 приемников 2 и 4, а по ьеличине суммы сигналов приемников 2 и 4 определяют наличие систематических дефектов 8. 1 э,п, ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к области акустических методов неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковой (уэ) дефектоскопии изделий как с использованием метода прохождения, так и с использованием отражения уз волн, например, при теневом или зеркально-теневом контроле изделий.Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности контроля парных изделий со сложной несимметричной Формой поверхности вследствие синхронного сканировэния каждого из двух контролируемыхизделий парами идентичных излучателей и приемников и определения результатовконтроля по сумме и разности сигналов на выходах приемников пар, в том числе и при использовании многоэлементных приемников,На фиг, 1 представлена схема из контроля дефектов изделий; на фиг, 2 - блок-схема устройства, осуществляющего обработку сигналов при реализации из способа контроля дефектов изделий; на фиг. 3 - запись отрицательных разностных сигналов приемников; на фиг. 4 представлена запись суммы сигналов приемников, на фиг, 5 - запись положительных оазностных сигналов приемников,На Фиг. 1 позициями 1 и 2 обозначены излучатель и приемник первой пары, позициями 3 и 4 - излучатель и приемник второй пары, позициями 5 и 6 - одинаковые контролируемые изделия, позициями 7 и 8 - раковина и трещина в изделиях 5 и 6, а позицией 9 - элементы приемников 2 и 4 при их выполнении многоэлементными,Устройство для обработки сигналов содержит компэраторы 10, сумматор 11, схему 12 сравнения сигналов по модулю, генераторы 13 записи и блоки 14 записи, При записи разностных сигналов (фиг, 3 и 5) фиксируются в виде линий 15 места резкого изменения профиля поверхности изделий 5 и 6 и в виде пятен 16 единичные дефекты типа раковины 7. При записи суммы сигналов линиями 17 в виде узких непрописанных полос 18 фиксируются неконтролируемые зоны, наличие которых обусловлено рельефом поверхности изделия 5 и 6, и в виде непрописанных пятен 19 фиксируются какединичные дефекты типа раковины 7, так и систематические дефекты типа трещин 8.Уз способ контроля изделий заключается в следующем.Размещают в иммерсионной среде двепары излучатель-приемник и два одинаковых контролируемых иэделия так, чтобы расположение первой паоы излучатель 5 10 20 25 30 35 приемник относительно первого изделиябыло идентично расположению второй пары излучатель - приемник относительно второго изделия. Осуществляют синхронноесканирование первого изделия первой парыизлучатель - приемник и второго изделиявторой парой излучатель-приемник так,чтобы в каждый момент времени расположение первой пары излучатель-приемникотносительно первого изделия оставалосьидентичным расположению второй пары излучатель - приемник относительно второгоизделия.В ходе сканирования возбужда 1 от в5 каждом изделии с помощью излучателейимпульсы уз колебаний и принимают приемниками распространяющиеся в изделияхуз колебания, Наличие одиночного дефектав каждом Изделии определяют по величинеразности сигналов первого и второго приемников, а его местонахождение в конкретномизделии - по знаку этой разности. Наличиесистематического дефекта, т.е, дефекта,присутствующего и в одном и в другом изделиях определяют по величине суммы сигналов первого и второго приемников,При контроле изделий, в которых луч изколебаний в ходе сканирования претерпевает отклонение на различную величину, дополнительные приемники размещают укаждого из основных приемников так, чтообразуются два идентичных многоэлементных приемных блока, т.е. два идентичныхмногоэлементных приемника. В этом случаеналичие одиночного дефекта в каждом изделии определяют по величине разности сигналов идентичных приемников первого ивторого блоков, а его местонахождение вконкретном изделии - по знаку этой разно 0 сти. Наличие систематического дефекта определяют по величине суммы сигналов всехприемников,Уз способ контроля изделий реализуется следующим образом,5 При контроле по теневой схеме излучатели 1 и 3 и многоэлементные приемники 2и 4 выставляются по разные стороны иэделий 5 и 6 над идентичными точками их поверхности. Осуществляют сканирование0 иэделий 5 и 6, синхронно перемещая либоиэделия 5 и 6 от одного привода с идентичным передаточным соотношением при неподвижных излучателях 1 и 3 и приемниках2 и 4, либо жестко связанных между собой5 излучателей 1 и 3 и приемников 2 и 4 относительно изделий 5 и 6, Излучателями 1 и 3излучают импульсы уз колебаний в изделия5 и 6, а элементами 9 приемников 2 и 4принимают прошедшие через изделия 5 и 6уз колебания. С выходов элементов 9 сигналы поступают на компараторы 10, выполненные, например, в виде дифференциальных усилителей, л сумматор 11 сигналов, выполненный, например, в простейшем случае, в виде конденсатора. С выходов компараторов 10 сигналы поступают на схему 12 сравнения сигналов по модулю.При превышении модуля отрицательного разностного сигнала заданной величины срабатывает один из генераторов 13 и один из блоков 14, например самописец, осуществлет фиксирование результатов контроля первого изделия 5 (фиг, 3), а при превышении модуля положительного разностного сигнала заданной величины срабатывает другой генератор 13 и другой блок 14 осуществляет фиксирование результатов контроля второго иэделия б (фиг, 5). Сумматор 11 при достаточном уровне выходного сигнала также осуществляет запуск генератора 13, в результате чего блоком 14 производится фиксирование условий контроля (фиг. 4).При сканировании ровных бездефектных участков изделий 5 и 6 на идентичные элементы 9 приемников 2 и 4 поступают одинаковые импульсы уз колебаний, транс- формируемые в одинаковые электрические сигналы Аи и А 2 ь При вычитании сигналов получают А 11-А 21=0, в результате чего соответствующие генераторы 13 не запускаются и блоки 14 не производят запись. При сложении сигналов всех элементов 9 в количеПстве и штук получают(Ац + А 21)Ао. где1=1Ао - заданный уровень величины суммарного сигнала, в результате чего запускается соответствующий генератор 13, и блок 14 фиксирует нормальные условия распространения уз колебаний от излучателей 1 и 3 до приемников 2 и 4 линией 17.При сканировании ровных участков изделий 5 и б в случае наличия, например, в изделии 5 раковины 7 на элементы 9 приемника 4 по-прежнему поступают те же импульсы уз колебаний, трансформируемые в электрические сигналы А 2 ь а на элементы 9 приемника 2 ввиду значительных размеров раковины 7 поступают ослабленные импульсы уэ колебаний, трансформируемые в электрические сигналы А 1 г ЛА. При вычитании сигналов получают А 11-А 2 г ЛА=- Л А, в результате чего запускается соответствующий генератор 13, и один из блоков 14 записывает раковину 7 в виде темного пятна 16. При сложении сигналов всех элементов 9иполучают(Аю+А 21)1-и ЛА Ао, в результате чего соединенный с суювциерем.И генератор 13 не запускается, и блок 14 фиксирует раковину 7 в виде светлого пятна 19,При сканировании участков с резким изменением профиля порерхности изделий 5 и 5 6 вследствие практической невозможности обеспечения полной идентичности сигналов на один и тот же элемент 9 приемников 2 и 4 поступят сигналы, разность которых в один момент времени составит (+ ЛА); а в 10 другой момент времени( - ЛА). В результатегенераторы 13, соединенные с выходами схемы 12, запускаются и блоки 14 фиксируют границы резкого изменения профиля в виде линий 15, При сложении сигналов получают 15 и(,Г (А 1+А 2)1 - Л ААо и поэтому линией 17 фиксируются нормальные условия контроля.При сканировании участков изделий 5 иб с систематическим дефектом типа трещин 8 резко уменьшается амплитуда сигнала и для приемника 2 и для приемника 4 на величину ЛА. При вычитании сигналов получают А 1 г ЛА-А 21+ Л А=О, в результате чего блоки 14, соединенные со схемой 12, запись не производят. При сложении сигналов получаиют ( , (А 1+А 21 - 2 ЛА- Ао, в результате чего соединенный с сумматором 11 генератор 13 не запускается, и блок 14 фиксирует треЩину 8 в виде светлого пятна 19,При сканировании участков иэделий 5 иб с уклоном поверхности уз колебания уже не распространяются кратчайшим путем от излучателя 1 или 3 к приемнику 2 или 4, а отклоняются от этой траектории. Возможны случаи, когда уз колебания претерпевают полное внутреннее отражение и тогда на приемники 2 и 4 сигналы не поступают вовсе. Разность в этом случае равна О, и блоки 14, соединенные со схемой 12, запись не производят. Сумма в этом случае также равна О, и блок 14, соединенный с сумматором 11, фиксирует неконтролируемую зону в виде светлой полосы 18. Для расшифровки результатов контроля необходимо сопоставление результатов всех трех блоков 14, представленных на фиг, 3, 4 и 5, Одиночные дефекты выявляются по темным и светлым пятнам 16 и 19 соответственно. Систематические дефекты выявляются по светлым пятнам 19. При этом для определения конк-.ретного расположения дефектов в иэделиях 55 5 и 6 используют линии 15 изменения рельефа поверхности изделий 5 и 6.Белые полосы 18 могут быть "записаны"только в случае исключения наличия углов полного отражения, что достигается изме нением угла ввода уз колебаний в изделия 5 и 6, Белые пятна 19 от дефектов при этом остаются без изменений, Необходимые размеры многоэлементных приемников 2 и 4, выполняемых в виде линеек или матриц, определяются конкретными формами и размерами контролируемых изделий 5 и 6, а также требованиями, предъявляемыми к недопустимым дефектам 7 и 8,Формула изобретения 1, Ультразвуковой способ контроля изделий, заключающийся в размещении первой и второй пар излучателя и приемника изделия в иммерсионной среде, возбуждении излучателями импульсов ультразвуковых колебаний, приеме приемниками распространяющихся в изделии колебаний, сканировании излучателями и приемниками изделия и определении наличия дефекта по величине разности сигналов. первого и второго приемников, а т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности контроля парных изделий со сложной несимметричной формой поверхности, дополнительно размещают в иммерсионной среде второе аналогичное изделие, расп. лагаот в ходе сканирования вторую паруизлучателя и приемника относительно второго изделия идентично расположению пеовой пары излучателя и приемника относительно 5 первого изделия, наличие одиночного дефекта в иэделиях определяют по величине разности сигналов первого и второго и риемников, местонахождение одиночного дефекта в конкретном иэделии определяют по 10 знаку разности сигналов первого и второгоприемников, а наличие систематического дефекта в изделиях определяют по величине суммы сигналов первого и второго приемников.15 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем. что размещаютдополнительные приемники у каждого из основных приемников таким образом, что образуются два идентичных многоэлементных приемных блока, прини мают дополнительными приемниками распространяющиеся в иэделии колебания, наличие и местонахождение одиночного дефекта в изделиях определяют па величине и знаку разности сигналов идентичных при емников первого и второго блоков, а наличие систематического дефекта в изделиях определяют по величине суммы сигналов всех приемников.1647387 17 15 5 Риг Составитель В. ГондаревскийТехред М.Моргентал Корректо ож едакт а зводственно-издательский комбинат ".,Цаюамт". г. Уж арина, 101 каз 1394 Тираж 408 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5