Дефектоскоп

Комитет Российской Федерациипо патентам и товарным знака(67) Изобретение относится к неразруаакхцемуконтролю и может быть использовано для обнаружения дефектов в изделиях, в частности для выявления непроклеев в многослойных клеевых и лаяных конструкциях и расслоении в изделиях из слоистых пластиков. Цепь изобретения - повышение чувствительности и надежности констроля путем обеспечения поиска резонансной частоты объекта контроля и исключения влияния динамических характеристик преобразователя на амплитудно-частотные характеристие системы преобразователь- объекты контроля, Дефектоскоп дополнительно содержит последовательно соединенные блок фиксации резонансной частощ а также блок обратной связи, включенные между выходом усилителя напряжения И входом усилителя мощности. 2 зл. ф-лы,З ил.Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для обнаружения дефектов в изделиях, в частности для выявления непроклеев в многослойных клеевых и паяных конструкциях и расслоений в изделиях из слоистых пластиков; асбо- и стеклопластиков, текстолитов, высокомодульных композиционных материалов (угле- и боропластиков) и т.п.Известен. дефектоскоп, позволяющий реализовать акустический амплитудный и амплитудно-фазовый импедансные способы контроля.Известен также акустический дефектоскоп, позволяющий реализовать амплитудный вариант импедансногр способа дефек-оскопии с использованием раздельно-совмещенного преобразователя, Дефекгоскоп содержит последовательно соединенные синхронизатор, генератор, раздельно-совмещенный преобразователь, усилитель, пиковый детектор и стрелочный индикатор, Второй выход усилителя соединен с автоматическим сигнализатор дефектов (АСД) ЩДефектоскоп работает в импульсном режиме излучения, при котором в контролируемой конструкции возбуждаются импульсы упругих колебаний с частотой, близкой к собственной частоте излучающего вибратора. В этом случае контроль проводится а нерезонансном режиме, что значительно ухудшает эксплуатационные характеристики дефектоскопа, прежде всего чуаствитель; ность контроля.Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности контроля за счет обеспечения работы дефектоскопа в резонансном режиме и исключения влияния характеристик преобразователя на АЧХ системы преобразоеатель - обьект контроля.Это достигается тем, что деФектоскоп дополнительно содержит последовательно соединенные блок фиксации резонансной частоты, генератор, а также блок обратной связи, включенные между выходом усилителя напряжения и входом усилителя мощности, Блок фиксации состоит из последовательно соединенных детектора максимума амплитуды сигнала интегратора, выполненного на операционном усилителе, а блок обратной связи выполнен на операционном усилителе и наборе ВС-цепочек, подсоединенных последовательно к входу операционного усилителя и параллельно ему,На фиг,1 представлена функциональнаясхема дефвктоскопа; на фиг.2 и 3 - примеры50 управления соответственно,.Дефектоскоп работает следующим образом.В режиме настройки электрический сигнал переменной частоты (частота изменяется в рабочем диапазоне частот 30 - 150 кГц)с выхода управляемого генератора 7 (фиг.1) через усилитель 1 мощности поступает наизлучатель 3 преобразователя 2, который преобразует электрический сигнал а механический.При акустическом контакте излучателя 3 с обьектом 11 контроля (например, многослойной конструкцией) а бездефектной зоне в обьекте контроля возбуждаются упругие выполнения блока фиксации резонансной частоты и блока обратной связи.Дефектоскоп (фиг. 1) содержит последовательно соединенные усилитель 1 мощности, 5 раздельно. совмещенный преобразователь 2,включающий излучатель 3 и приемник 4, усилитель 5 напряжения, блок 6 фиксации резонансной частоты и управляемый генератор 7, 10 выход которого подключен к входу усилителямощности, а также блок 8 обратной связи, включенный между выходом усилителя 5 напряжения и входом усилителя мощности, блок 9 индикации и автоматический сигна лизатор 10 дефектов, подключенные к выходу усилителя 5 напряжения, В процессе контроля преобразователь 2 перемещается по поверхности обьекта 11 контроля таким образом, что излучатель 3 и приеник 4 со ставляют с обьектом 11 контроля систему,имеющую единую амплитудно-частотную характеристику.Блок 6 фиксации резонансной частоты(фиг,2) состоит из соединенных последова тельно блока 12 запоминания максимумаамплитуды, включающего ключ 13 управления, операционный усилитель 14, диод 15, конденсатор 16 и ключ 17, блока 18 выборки(хранения сигнала, включающего ключ 1930 управления, операционный усилитель 20 иконденсатор 21, блока 22 сравнения сигналов, включающего сопротивления 23, операционный усилитель 24 и сопротивление 25, причем положительный вход операционно го усилителя 24 соединен с выходом блока12 запоминания максимума амплитуды; интегратора 26, включающего ключ 27 управления, сопротивление 28, операционного усилителя 29 и конденсатора 30; преобразо ватель 31 синусоидальных сигналов в прямоугольные импульсы (триггер Шмитта), еход которого соединен с входом. блока 12 запоминания максимума амплитуды; кольцевого счетчика 32 импульсов, вход которо-.45 го соединен с выходом триггера Шмитта,.авыходы 33-36 - с ключами 13, 27, 19 и 17колебания, амплитуда которых зависит нетолько от механического импеданса конструкции в зОне контроля (при наличии дефекта импеданс конструкции меньше, ауровень сигнала больше), но и от частоты 5колебаний,Упругие колебания объекта 11 контроляпринимаются приемником 4 преобразователя 2, преобразуются в электрический сигнал, который через усилитель 5 напряжения 10подается на блок 6, С помощью блока 6обеспечивается поиск резонансной частотыобъекта контроля по максимуму амплитудысигнала, С выхода блока 6 на управляемыйгенератор 7 подается сигнал, задающий такой режим работы генератора, при которомпоследний выдает сигнал с частотой, равнойрезонансной частоте объекта контроля принахождении преобразователя 2 в бездефектной зоне. Блок 8 обратной связи, включенный между выходом усилителя 5напряжения и входом усилителя 1 мощности, позволяет исключать влияние динамических характеристик преобразователя 2 наамплитудно-частотные характеристики системы преобразователь - обьектконтроля.. В режиме контроля сигнал с управляемого генератора 7 через усилитель 1 мощности поступает на излучатель 3, затем отприемника 4 - нэ усилитель 5 напряжения и 30на блок 9 индикации. Последний позволяетопределить амплитуду и частоту принятогосигнала, Дефекты объекта контроля определяются по изменению параметров неразрушающего контроля (амплитуды, 35резонансной частоты) по срабатыванию автоматического сигнализаторэ 10 дефектов,При самонастройке сравниваются М- иМк-ые амплитуды принятого синусоидэльного сигнала, Если разница положительная, 40то производится увеличение сигнала на выходе интегратора и соответственно частотыуправляемого генератора, Если разница отрицательная, то сигнал на выходе интегратора уменьшается. 45Последовательность работы блока 6следующая,За время включения ключа 13 на конденсаторе 16 производится запоминаниемаксимума амплитуды входного сигнала, 50Разница между этим сигналом и сигналом свыхода операционного усилителя 20 через ключ 27 поступает на вход интегратора 29. Длительность интегрирования определяется временем включения ключа 27. За время включения ключа 19 на .конденсаторе 21 производится запоминание сигнала, поступающего с конденсатора 16, Ключ 17 используется для разрядки конденсатора 16.Управление ключами 13. 27, 19, 17 производится от кольцевого счетчика 32 (ЯСд), который запускается прямоугольными импульсами с выхода триггера 31 Шмитта, кольцевой счетчик 32 имеет четыре выхода,Управляющий импульс на каждом выходе (33 - 36) имеет длительность, равную полупериоду входного синусоидального сигнала. Первый вход 33 используется для управления ключом 13, второй 34 - ключом 27, третий 35 - ключом 19, четвертый 36 - ключом 17. Время, связанное с формировакием управляющих импульсов на оставшихся выходах кольцевого счетчика 32, используется как задержка для устранения влияния переходных процессов в системе измерений.В качестве ключей 13,27, 19 и 17 используются аналоговые МОП-транзисторные ключи (серии КР), Для кольцевого счетчика 32 используются универсальные сдвиговые резисторы (ИР).Блок 8 обратной связи выполнен на операционном усилителе 37 и наборе ВС-цепочек, подсоединенных последовательно (38) и параллельно (39) к операционному усилителю 37,Экспериментальные исследования заявляемого дефектоскопа для контроля многослойных конструкций показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения (дефектоскоп типа АЧДМ) заявляемый дефектоскоп обеспечивает проведение контроля в резонансном режиме и исключение влияния характеристик преобразователя на АЧХ системы преобразователь - объект контроля и за счет этого обеспечивает более высокую чувствительность и надежность контроля.Кроме того, заявляемый дефектоскоп позволяет проводить контроль конструкций, выявление дефектов в которых ранее было затруднительно или невозможно.7 2003969 формула изобретения 1. ДЕфЕКТОСКОП, содержащий последовательно соединенные генератор, усилитель мощности,. раздельно-совмещенный преобразователь, усилитель напряжения и блок индикации и автоматический сигнализатор дефектов, подключенный к выходу усилителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности контроля, он снабжен блоком фиксации резонансной частоты и блоком обратной связи, входы которых подключены к выходу усилителя напряжения, а выходы - соответственно к входу и выходу генератора. 82. Дефектоскоп по п.3, отличающийсятем, что блок фиксации резонансной частоты выполнен из последовательно соединенных детектора максимума амплитуды 5 сигнала и интегрирующего операционногоусилителя.3. Дефектоскоп по пЛ, отличающийсятем, что блок обратной связи выполнен из операционного усилителя, первой ВС-це почки, подключенной параллельно ему, ивторой йС-цепочки, включенной между входами блока обратной связи и операционного усилителя, выход которого является выходом блока обратной связи.