Устройство для ультразвукового контроля структурного состояния материала

Союз Сояетскнн Социалнстмцескитт РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТРРСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 679867 1 л 33 ,2(23) Приоритет Государственный ноинтет СССР оо делам наабрвтвннй н отнрытнй(72) Авторы изобретения 71) Заявите 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛАИзобретение относится к нераэрушаюшим средствам и методам контроля и предназначено для контроля прочностных характеристик материала, определяемых его структурным состоя. нием.Известны ультразвуковые устройства для автоматического контроля структурного состояния материала, основанные на анализе изменения вре. мени прохождения ультразвуковых колебаний через изделие при сравнении с эталонным образ. цом или в процессе сканирования по поверхнос. тти образца 11.Известно также устройство, предназначенное для ультразвуковой дефектоскопни, содержашее последовательно соединенные синхронизатор и связанные с ним эталонный и контрольный элект т роакустические тракты, каждый нз которыхР включает генератор зондируюгцих импульсов, подключенные к нему излучающий преобразова- телЬ, усилитель с подключенным. к его входу приемным преобразователем, блок выявления дефекта, анализирующий знак и величину отклонения времени прохождения ультразвуковых ко. лебаний в процессе сканирования 2 . Известное устроиство работает следуюшим об.разом. В первом такте производится преобразова.ние времени распространения ультразвуковых ко.лебаний в цифровой код, а во втором такте про.изводится сравнение полученного результата с ре.эультатом предыдущего цикла сканирования. Порезультату сравнения судят о дефектности материала.ФНедостатками, известных устройств являютсянизкая производительность, связанная со слож.ностью обработки результатов прн контроле пар.тий деталей различной конфигурации; ограниченность формы представления результата конт.роля в виде величины абсолютного отклонениявремени прохождения ультразвуковых колебаний, так как относительная величина изменениявремени прохождения ультразвуковых колебаний,например, в процентах, при серийном контроледает большую информацию о структурном состоянии материала или его дефектности,Целью изобретения является повышение производительности контроля серийных деталей раз.личной конфигурации и информативности результатов контроля.Цель достигается тем, что устройство снабжено блокомопределения отношения временныхинтервалов, связанным с ним блоком управле.ния и блоком формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распространения ультразвуковых колебаний, управляющий вход которого подключен к выходусинхронизатора, временные входы подключенык выходам эталонного и контрольного электро.акустических трактов, тактирующие выходы под.ключены к блоку управления, а сигнальный вы.ход подключен к счетному входу блока опреде.ления отношения временных интервалов, входами управления режимами работы и входом управления запоминания промежуточных значений,связанным с соответствующими выходами блокауправления, а выходом, подключенным к входублока индикации,Кроме этого, в устройстве блок формирования цифровых эквивалентов эталонного и конт.рольного времени распространения ультразвуковых колебаний включает триггер, счетный входкоторого является входом блока, два двухвхо.довых вентиля, первые входы которьк объединены со счетным входом триггера, а вторыевходы подключены к выходам триггера; гене.ратор эталонной частоты и два ключа, первыеуправляющие входы которых подключены к выходам электроакустических трактов, вторые управляющие входы подключены к выходам первого и второго вентилей, счетные входы объеди.иены и подключены к выходу генератора эталон.ной частоты; каскад ИЛИ, входы которого связаны с выходами ключей, а выход является вы.ходом блока.Блок определения отношения временных интервалов может включать блок коррекции исоединенный с ним реверсивный счетчик, регистрхранения и группу вентилей, первые входы которых объединены с входами регистра храненияи подключены к выходам реверсивного счетчика,вторые входы подключены к выходам регистрахранения, а выходы объединены и подключенык второму счетному входу блока коррекции,первый счетный вход которого является входомблока; управляющие режимом работы входыблока коррекции и реверсивного счетчика связаны с блоком управления, с которым также свя.заны выход реверсивного счетчика и вход записирегистра хранения; выходы реверсивного счетчи.ка являются выходом блока.На фиг. 1 представлена блок. схема устройства; на фиг, 2 - эпюры напряжений.Устройство содержит синхронизатор 1, эталонный 2 и контрольный 3 электроакустическиетракты, блок 4 формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного временираспространения ультразвуковых колебаний, уп.равляющий вход которого подключен к выходу20 25 30 35 40 45 Ы 4синхронизатора 1, временные входы подключены к выходам трактов 2 и 3, связанный с блоком 4 счетным входом блок 5 определения отношения временных интервалов, подключенный к тактирующим выходам блока 4, блок 6 управления, выходы которого связаны с входами управления режимами работы и входом управления запоминания промежуточных значений блока 4, ,и блок 7 индикации, подключенный к выходу блока 5, Каждый из электроакустических трак. тов образован генератором 8 зондирующих импульсов, подключенным к его выходу излучаю. щим преобразователем 9, эталонным 10 и контролируемым 11 образцами, приемным преобра. зователем 12 и подключенным к нему усилителем 13. Блок 4 формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распрост. ранения ультразвуковых колебаний. образован триггером 14, двухвходовыми вентилями 15 и 16, генератором 17 эталонной частоты, ключами 18 и 19, каскадом 20 ИЛИ. Блок 5 определения отношения временных интервалов образован блоком 21 коррекции, реверсивным счетчиком 22, регистром 23 хранения, группой 24 потенциально импульсных ключей. Устройство работает следующим образом;При поступлении первого синхроимпульса (см. фиг. 2 а) с выхода синхронизатора 1 григ. гер 14 устанавливается по переднему фронту им. пульса в единичное состояниесм. фиг. 2 в) и этим же синхроимпульсом, прошедшим через вентиль 15, открывается ключ 18. Одновременно возбуждается генератор 8 и излучающий преобразователь 9, Ультразвуковые колебания одновременно распространяются в эталонном 10 и контролируемом 11 образцах, принимаются со. ответственным приемным преобразователем 12 и с выхода усилителя 13 поступают на вход клю. чей 1.8 и 19. Импульсы эталонной частоты с выхода генератора 17 поступают в течение интерва. ла времени Т распространения ультразвуковых колебаний в эталонном образце (см. фиг. 2 б) через открытый ключ 18, каскад 20 ИЛИ и блок 21 коррекции на счетный вход реверсивного счетчика 22, В первом такте разрешающий сигнал с выхода триггера 14 поступает на тактирующий вход блока 6 управления, сигналы знака коррекции на выходе 25 отсутствуют и эталонная частота поступает непосредственно в реверсивный счетчик 22, работающий в режиме вычитания. При этом возможны два случая: число й равное числу импульсов эталонной: частоты, поступивших за время Т,5 в реверсивный счетчик 22, меньше или больше емкости счетчика, В первом случае число в реверсивном счетчике 22, за.6798675 6фиксированное в момент окончания интервала 21 коррекцш добавляется число импульсоввремени Т, равно М Ч,1, и число, зафиксированное в счетчикек =а"-ы 22 в момент окончания интервала времени Тк11Чгде а ". - емкость реверсивного счетчика;равно его емкости аЕсли же число И, меньше числа М то число,сь - число аз ядов, зафиксированное в реверсивном счетчике 22 вСигнал обнуленияс выхода счетчика 22 на момент окончания интервала времени ТК, будетвход 26 блока 6 управления не поступает, и по . меньше емкости счетчика 22. В результате кор.окончанию интервала времени Т число Ии рекции при поступлении числа импульсов й,(см, фиг. 2 е) переносится через группу вентилей 1( в счетчике 22 зафиксируется число а, а прв регистр 23 хранения, а затем счетчик 22 (см. поступлении числа импульсов й число й,фиг, 2 ж) сбрасывается, и на выходе 25 блока 6 равное, 14 . ФФуправления устанавливается разрешающий сит., счнал обеспечивающий режим суммирования блонал, обес РПри выборе основания счета а, кратного 10,ка 21 коррекции,а числа с) г 2, 3, 4 и результат измеренияВо втором случае число М, импульсов эталонво втором такте будет представлен в процентахной частоты, поступивших за время Т в реверили относительных единицах от эталонного вре.сивный счетчик 22, больше емкости счетчика.,.мени ТТогда число, зафиксированное в реверсивном Эщо В случае, когда Т УТ, возможно подключе.счетчике 22 в момент окончания интервала вре К Эние дополнительных разрядов к счетчику 22,мен Э, рмени Т, равноМ:Й -аФ связанных только с блоком 7. индикации (наСЧ 2чертеже не указано),так как в момент обнуления счетчика с его вы.хода на вход 26 блока управления поступает сиг-Предлагаемое устройство в сравнении с изнал и разрешающий сигнал с шины 27 переводнГ 5 вестным обладает следующими преимуществами:счетчик 22 из режима суммирования в режим а) более высокой производительностью, т.к.вычитания, в момент окончания интервала вре- при контроле серииных деталей различной кон.мени ТЭ, число МСЧ переписывается через груп- фигурации иэ одного и того же материала непу вентилей в регистр 23 хранения (см, фиг. 2 е), требует заполнения 1 и расчета величины попускасчетчик 22 сбрасывается (см. фиг. 2 ж) и на вы- Зп емого отклонения времени распространечияМ чходе 25 блока 6 управления устанавливается раз- ультразвуковых колебании для каждои детали,решающий сигнал, обеспечивающий режим вычи- а лишь запоминания общего, для различных детания блока 1 коррекции, талей из одного и того же материала, процентно.С поступлением второго синхроимпульса (см. го отклонения времени распространения колебафиг. 2 а) триггер 14 устанавливается в нулевое 35 ний в контролируемом образце от эталонного;состояние, открывается ключ и и ьсь19 мпул сы б) результат измерения представлен в формеэталонной частоты поступают в течение интерва- более уд длб е обной я оценки и дальнейшей обра.ла времени Т (см. фиг. 2 в) распространения ботки, т.е. результаты измерения в относительла времени К см. иг. в расе ицах в подобных случаях содержат больультразвуковых колебаний в контролируемом ных единицобразце 10 на первый счетный вход блока 21 4 О а чем ез льтат в абсолютныхшую информ цию, р укоррекции. В зависимости от режима коррекции, единицах,определяемого наличием или отсутствием сигнала разрешения на выходе 25, импульсы, посту., паюшие на второй счетный вход блока 21 коррек. Фо м ла изобретенияр уцин с объединенных выходов группы 24 потен 451. Ус ойство для ультразвукового контроляциально. импульсных ключей, добавляются илнтрс кт ного состояния материала, содержащеевычитаются из последовательности импульсов стру урсинхронизатор и связанные с ним эталонный иэталонной частоты (см. фиг. 2 д).,При этомчконтрольный электроакустические тракты, какчисло импульсов, поступивших на второи счетдый из которых включает генератор зондирую.ный вход блока 21 коррекции, равно числушю импульсов, подключенный к его выходуМ Ис 1 записанному в регистр 23 хранения.сцсчев,излучающий преобразователь, усилитель, подклю, Рассмотрим случай, когда( Т ченный к его входу приемный преобразователь- 1 Кр -- , (и блок индикации, отличающееся тем, что, сБлок 21 коррекции устанавливается в режиму,ой 55 целью повышения производительности контролясуммирования, з число М, импульсов эталонноиТ (фи . 2 в) н и информативности результатов контроля, оночастоты, поступивших за время Т, (фиг. в) нна1 ции равно снабжено блоком определения отношения вре-первый счетный вход блока - коррек, ра1 ч б ке менных интервалов, связанным с ним блокомчислу М,. Тогда к числу импульсов й, в локеуправления и блоком формирования цифровыхэквивалентов эталонного и контрольного времени распространения ультразвуковых колебаний,управляющий вход которого подключен к вы.ходу синхронизатора, временные входы подключены к выходам эталонного и контрольногоэлектроакустических трактов, тактирующие вы.ходы подключены к блоку управления, а сиг.нальный выход подключен к счетному входу блока определения отношения временных интерваОлов, входами управления режимами работы ивходом управления запоминания промежуточныхзначений, связанным с соответствуюшими выходами блока управления, а выходом, подклю. ченным к входу блока индикации. 152. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования цифровых эквивалентов эталонного и контрольного времени распростра. пения ультразвуковых колебаний включает григ. гер, счетный вход которого является входом бло 20 ка, два двухвходовых вентиля, первые входы которых объединены со счетным входом триг.гера, а вторые входы подключены к выходам триггера; генератор эталонной частоты и два ключа, первые управляющие входы которых подклю чены к выходам электроакустических трактов, вторые управляющие входы подключены к выхо. дам первого и второго вентилей, счетные входы 8объединены и подключены к выходу генератораэталонной частоты; каскад ИЛИ, входы которого связаны с выходами ключей, а выход являет.ся выходом блока,3. Устройство по п. 1, 2, отличающееся тем,что блок определения отношения временных интерваловвключает блок коррекции и соединен.ный с ним реверсивный счетчик, регистр хранения и группу вентилей, первые входы которыхобъединены с входами регистра хранения и подключены к выходам реверсивного счетчика, вторые входы подключены к выходам регистра хра.нения, а выходы объединены и подключены квторому счетному входу блока коррекции, первый счетный вход которого является входомблока; управляющие входы режимом работыблока коррекции и реверсивного счетчика связаны с блоком управления, с которым такжесвязаны выход реверсивного счетчика и входзаписи регистра хранения; выходы реверсивногосчетчика являются выходом блока.Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 404008,кл. 6 01 й 29/04, 1973.2. Колесников А, Б. Ультразвуковые измерения. "Стандарт", 1970, с. 90.679867 Р СИ ф "л Составитель Н. Азаров Техред М.Келемеш;Корректор А; Гриценк ктор Н. Аристо аж 1090Государств еннам иэобретесква, Ж, Р 4780/38 ффПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ЦНИИЦИ по дел 13035, МоПодписноеого комитета СССний и открытийушская наб д. 4/5