Ультразвуковой дефектоскоп

(5)И. Кл. О 01 М 29/04 Ваударственный конитет СССР по далек неебретений и открытийДата опубликования описания 30. 11.82(72) Авторы изобретения лВ,Б.Пастернак, М.М,Впинер, В.С,Гаврев и Т.В.Мазур Всесоюзный научно-исследовательский инст тупо разработке неразрушающих методов и ср дств -:контроля качества материалов Кишиневскогпроизводственного объединения "Волна"(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП Изобретение относится к неразрушающим испытаниям ультразвуковым мето.- дом и может быть использовано для контроля материалов и изделий.Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий синхронизатор, формирователь строб-импульсов, генератор ультразвуковых колебаний, преобразователь, предусилитель, усилитель и детектор, второй усилитель, компаратор и регистратор 11.Недостатком известного дефектоскопа является низкая достоверность кон- троля, так как мал динамический диапазон измеряемой амплитуды.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой дефектоскоп, содержащий соединенные последовательно синхронизатор, выход которого подключен к входу Формирователя строб-импульсов, генератор возбуждающих импульсов, преобразователь, предусилитель, аттенюатор, первый 2усилитель и детектор, второй усилитель, аналого-цифровой преобразователь ( АЦП ) и регистратор2 .Недостатком известного дефектоскопа является низкая достоверность кон 5 троля, так как необходимо неоднократное повторение измеряемого сигналадля определения его амплитуды, крометого, динамический диапазон измеряемой амплитуды мал, так как определяется диайаэоном усилителя и детектора.Цель изобретения - повышение достоверности контроля,Поставленная цель достигается тем,что ультразвуковой дефектоскоп снабжен линией задержки, включенной между предусилителем и аттенюатором, пиковым детектором, включенным междудетектором и АЦП, первым регистромсдвига, включенным между АЦП и регистратором, соединенными последовательномежду формирователем строб-импульсови регистратором одновибратором, выходкоторого подключен к второму входуЭ 97803первого регистра сдвига, триггероми первой схемой И, соединенными последовательно генератором тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом триггера, второй схемой И, выход которой соединен с третьим входомпервого регистра сдвига, блоком пересчета и реверсивным счетчиком, выход которого соединен с вторыми входами схем И, соединенными последователь.16но цифроаналоговым преобразователемЦАП), компаратором, второй, вход которого соединен с выходом второго усилителя, расширителем импульсов, выходкоторого подключен к второму входу 15детектора, и схемой ИЛИ, выход которой соединен с вторыми входами пикового детектора и АЦП, вторым регистром сдвига, вход которого соединен свыходом компаратора, а выход - с вхо- родом ЦАП и управляющим входом аттенюатора, выход синхронизатора подключен к вторым входам триггера, реверсивного счетчика и схемы ИЛИ, выходрасширителя импульсов соединен с третьим входом реверсивного счетчика, авыход предусилителя подключен к входувторого усилителя,На чертеже представлена блок-схемаультразвукового дефектоскопа. ЗОультразвуковой дефектоскоп содержит соединенные последовательно синхронизатор 1, выход которого подключен к входу Формирователя 2 строб-импульсов, генератор 3 возбуждающих импульсов и преобразователь 4, предусилитель 5, аттенюатор 6, первыйусилитель 7 и детектор 8, второйусилитель 9 АЦП 10 и регистратор 11,Кроме того, ультразвуковой дефектоскоп содержит линию 12 задержки,включенную между предусилителем 5 иаттенюатором 6, пиковый детектор 13,включенный между детектором 8 и АЦП10, первый регистр 14 сдвига, включенный между АЦП 1 О и регистратором11, последовательно соединенные между формирователем 2 строб-импульсови регистратором 11, одновибратор 15,выход которого подключен к второмувходу первого регистра 14 сдвига,триггер 16 и первую схему И 17, последовательно соединенные генератор18 тактовь;х импульсов, вход которогосоединен с выходом триггера 16, вто 55рую схему И 19, выход которой соединен с третьим входом первого регистра 14 сдвига, блок 20 пересчета и реверсивный счетчик 21, выход которого 5. 4соединен с вторыми входами схем Ии 19, последовательно соеди енн-.еЦАП 22 и компаратор 23, в-,оройл ходкоторого соединен с выходом второгс,усилителя 9, расширитель 2 л и ,"льсов выход которо-.о подключен крому входу детектора 8, и схемуИЛИ 25, выход которой соединен с ";:"орыми входами пикового детектораи АЦП 10, второй регистр 26 сдв"вход которого соединен выхс,:; компаратора 23, а выход - с входом АП22 и управляющим вхоцом аттенюат.ра 6.Выход синхронизатора 1 подключенк вторым входам триггера 16, реверсив-:ного счетчика 21 и схемы ИЛИ 25. Выход расширителя 2 Й импульсов соединенс третьим входом реверсивного счет.ика 2 1, а выход предусилителя 5 подключен к входу второго усилителя 9.Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом,Синхронизатор 1 запускает одновре"менно генератор 3 возбуждающих импульсов, формирователь 2 строб-импульсов, реверсивный счетчик 21 и схему 25 ИЛИ для сброса пикового детектора 13 и АЦП 10, Зондирующий импульсс выхода генератора 3 возбуждающихимпульсов поступает на преобразовательЗатем отраженные от дефекта сигналы принимаются преобразователем 4,преобразуются,в электрические, усиливаются предусилителем 5 и подаютсяпосле усиления усилителем 9 на первыйвход компаратора 23 и задержанныелинией 12 задержки - на вход управляемого аттенюатора 6,Время задержки линии 12 задержкидолжно быть больше времени необходимого на разряд и последующий зарядпикового детектора 13 и на время переключения всех устройств в моментсрабатывания компаратора 23. С выходауправляемого аттенюатора 6 сигналыпоступают на первый усилитель 7,далеена детектор 8 и в форме видеосигналана пиковый детектор 13, Напряжение спикового детектора 13 преобразуетсяв цифровой код на АЦП 10, передаетсяпоразрядно в первый регистр 14 сдвигаи поразрядно с выхода последнего записывается в регистратор 11. Заднимфронтом строб-импульса зоны контроляс формирователя 2 строб-импульсовзапускается одновибратор 15, длительность импульса которого должна бытьне меньше времени преобразования еАЦП 10 напряжения с выхода пиковогодетектора 13, Задним фронтом этогоимпульса производится запись информации с АЦП 10 в первый регистр 11 сдви-зга и запускается триггер 16. Сбростриггера 16 производится импульсом свыхода синхронизатора 1, импульс стриггера 16 подается на первую схемуИ 17 и если на другом входе последней появляется сигнал, совпадающийпо времени с этим импульсом, то с выхода первой схемы И 17 поступает сигнал, разрешающий запись информации врегистратор 11 Импульс с триггера 16 Ипускает Генер"-1 р 18 тактовых иип,вальсов. 1 актовые импульсы вырабатынваотся с фазово" г.р:.,язкои к началувыходного нмпу 1 ьса с триггера 16 такчтооы, поступи= -:;ез вторую схе. И 14,сеони производи,;: .;двиг информации напервом регистре 1 сдвига второй, четвертой.и т, д. четными полуволнами.На втором входе компаратора 23 вы(,стаеляется с ЦАП 22 такое начальное 25напряжение его срабатывания, чтобыпри этом сигнал был ниже верхней точки линейной области характеристикиусиления усилителя 7 и детектора 8 иниже верхней точки диапазона линейно-ЗЕстл пикового детектора 13. Если ультразвуковой сигнал мал (,ниже указанныхверхних точек линейности), то управляемый аттенюатор б пропускает егобез ослабления через время, определя-земое линией 12 задержки и на регистраторе 11 при появлении сигнала с первой схемы И 17, разрешающего запись,запишется в цифровом коде амплитуда,В этом случае сигнал с выхода усилитевля 9 ниже начального напряжения сЦАП 22. Если сигнал велик (выше указанных верхних точек линейности), тос выхода усилителя 9 сигнал превыситначальное напряжение с ЦАП 22, компаратор 23 сработает, импульс с еговыхода поступит на вход сдвига второго регистра 26 сдвига и на расширитель 2 ч для полного сброса детектора8 и через схему ИЛИ 25 пикового детектора 13 и АЦП 10,Во второй регистр 26 сдвига предварительно импульсом синхронизацииили любым другим импульсом до началастроб-импульса зоны контроля записывается информация, обеспечивающая максимальный коэффициент передачи аттенюатора 6, При появлении сигнала на,входе сдвига второго регистра 26 сдвига происходит перемещение записанной информации, а на его выходепоявится код, который поступает наЦАП 22, где преобразуется в новоенапряжение срабатывания компаратора23, во столько раэ больше начальногонапряжения на выходе ЦАП 22, во сколь.ко выбрана ступень ослабления управляемого аттенюатора 6, и на управляющий вход управляемого аттенюатора 6.При этом сигнал на выходе управляемого аттенюатора 6 уменьшится востолько раз, во сколько выбрана ступень О ослабления аттенюатора (например, 1). Срабатывания компаратора 23и увеличение ослабления управляемого.аттенюатора б будут происходить дотех пор, пока напряжение на выходеЦАП 22 не станет выше сигнала на выходе второго усилителя 9,При каждом срабатывании компаратора 23 поступает импульс на входпрямого счета реверсивного счетчика21 и производятся сбросы детектора 8,пикового детектора 13 и АЦП 10. После этих сбросов на выходе АЦП 10 устанавливается код сигнала, ослабленного в в раз, где в - количество сра",батываний компаратора 23 При поступ.лении с расширителя 2 М импульсов навход прямого счета реверсивного счетчика 21 на его выходе обратного пересчета появится импульс, разрешающийпрохождение сигналов через схему И 17,19, Этот разрешающий импульс длитсядо тех пор, пока тактовые импульсы сгенератора 18 тактовых импульсов, прошедшие череа схему 19 И и блок 20 пересчета на вход обратного счета реверсивного счетчика 21, не уровняютсяпо количеству с числом импульсов навходе прямого счета реверсивного счетчика 21, Блок 20 пересчета необходим,если ступень ослабления аттенюатора6 не равна двум (а Ф 2).Если ступень ослабления аттенюатора 6 равна двум, то тактовые импульсы с генератора 18 тактовых импульсов должны поступать через схему19 И и блок 20 пересчета на вход обратного счета реверсивного счетчика21 без изменения их числа. Если, например, ступень ослабления аттенюа"тора б равна четырем (а = ч), то навход обратного счета реверсивногосчетчика 21 должно поступить в двараза меньше импульсов, чем количество срабатываний компаратора 23,Тактовые импульсы с генератора 187 9780тактовых импульсов через схему Й 19также поступают на вход сдвига первого регистра 14 сдвига, производясдвиг записанной информации на столько щ разрядов, сколько раз срабатывал 3компаратор 23 т. е, производя операцию умножения кода амплитуды, измеренной АЦП 16, на коэффициент деления управляемого аттенюатора 6 и,тем самым, обеспечивая представление 1 фистинного значения измеренной амплитуды. Таким образом, в первом регистре 14 сдвига произойдет восстановление значения амплитуды УЗ сигнала,ослабление которого производилось 1 фуправляемым аттенюатором 6.Следовательно, в зависимости отч Гмаксимальной амплитуды УЗ сигнала,поступающего на вход усилителя 7,коэффициент ослабления управляемого Иаттенюатора 6 автоматически уменьшается в определенное количество раз.так, чтобы сигнал на входе АЦП 10всегда находился в пределах его динамического диапазона. Сдвиг первого фрегистра 14, сдвига на показатель степени ослабления аттенюатора 6 позволяет определить истинное значениеамплитуды, Таким образом, динамический диапазон измерения сигнала уве- З 11личивается во столько раз, во сколько ослабит его управляемцй аттенюатор 6,Описываемое изобретение позволяетс высокой достоверностью производить Зконтроль изделий,Формула изобретенияУльтразвуковой дефектоскоп, содер жащий соединенные последовательно синхронизатор, выход которого подключен к входу формирователя строб-импульсов, генератор возбуждающих импульсов, преобразователь, предусилитель, аттенюатор, первый усилитель и 35 8детектор, второй усилитель, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) и регистратор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения достоверности контроля, он снабжен линией задержки, включенной между предусилителем и аттенюатором, пиковым детектором, включенным между детектором иАЦП, первым регистром сдвига, включенным между АЦП и регистратором, соединенными последовательно между формирователем строб-импульсов и регистратором-одновибратором, выход которого подключен к второму входу первого регистра сдвига, триггером и первой схемой И, соединенными последовательно генератором тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом триггера, второй схемой И, выходкоторой соединен с третьим входомпервого регистра сдвига, блоком пересчета, и реверсивным счетчиком, выходкоторого соединен с вторыми входамисхем И, соединенными последовательноцифроаналоговым преобразователемЦАП), компаратором, второй вход которогс соединен с выходом второгоусилителя, расширителем импульсов,выход которой соединен с вторымивходами пикового детектора и АЦП, вторым регистром сдвига, вход которогосоединен с выходом компаратора, авыход - с входом ЦАП и управляющимвходом аттенюатора, выход синхронизатора подключен к вторым входам триггера, реверсивного счетчика и схемыМЛИ, выход, расширителя импульсов соединен с третьим входом реверсивногосчетчика, а выход предусилителя подключен к входу второго усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРй 502243, кл. О 01 й 29/04, 1974,2, "Дефектоскопия", 1978, У 9,с. 97-99 (прототип).978035 р == Л Составитель Л. Лущенкоедактор Н, Стащишина Техред Е.Харитончик торре Ога 06/5 Зак илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн Тираж 887 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 13035, Москва, ИПодписноеого комитета СССРий и открытийРаушская наб., д.