Ультразвуковой дефектоскоп

:1 29/04 БРЕТЕНИЯ АНИ ЕЛЬСТ А ВТОРСКОМУ нт(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниями может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов приавтоматизированном контроле качестваматериалов и изделий в машиностроенииэнергетике и других отраслях промышленности, например при контроле элементов конструкций атомных электростанций и т.д. Целью изобретения является повышение производительностиконтроля за счет автоматизации процесса установки начальных параметровустройства. Амплитуды сигналов, отра-.женные от эталонного отражателя, пройдя через открытые блоки демпфирования(БД), блоки выравнивания чувствительности (БВЧ) и усилители каждого канала,попадают в блок обработки информации,где преобразуются в цифровую форму иподаются по общей магистрали в вычислительный блок управления, где ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Всесоюзный научно-исследовтельский институт по разработкеразрушающих методов и средств кроля качества материалов(56) Патент США4222275,кл. С 01 И 29/04, 1980,сравниваются между собой. Определяется канал, в котором амплитуда сигнала наименьшая и на сколько она отличается от порога регистрации дефекта. Соответствующие сигналы управления поступают по общей магистрали в БД и БВЧ в виде соответствующегоцифрового кода. В БД цифровой код поступает на регистр, который управляеткоммутатором, на входы которого черезсоответствующие резисторы, выбранныес определенным шагом демпфирования;подан сигнал с преобразователя канала, а выход соединен на землю. Такимобразом производится выравниваниеамплитуд во всех каналах. В БВЧ цифровой код поступает на регистр, каждый разряд которого управляет соответствующим делителем напряжения свыбранным коэффициентом деления черезинвертор и два аналоговых ключа. Причем сигнал с преобразователя, пройдячерез последовательно соединенныеделители напряжения, будет поделенна необходимую величину. Таким образом происходит ослабление усиленияв остальных каналах до величины, достаточной для выявления минимальногодефекта на наибольшей глубине. Последнее повышает также достоверностьконтроля за счет уменьшения мертвойзоны и повышения разрешающей способности. Эта автоматическая операцияпроизводится в 64-канальном дефектоскопе за доли секунды. 2 з.п. ф-лы,2 ил50 Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниями может быть использовано для обнаружения и регистрации дефектов приавтоматизированном контроле качества 5материалов и изделий в машиностроении, энергетике и других отрасляхпромышленности, например при контроле элементов конструкций атомныхэлектростанций и т.д. 1 ОЦель изобретения - повышение производительности контроля за счет автоматизации процесса установки начальных параметров устройства,На фиг.1 представлена блок-схема 15трехканального ультразвукового дефектоскопа; на фиг.2 - блок автоматического демпфирования канала.Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп содержит блок 1 обработки 20информации, вычислительный блок 2управления, синхронизатор 3, дешифратор 4 и три канала, каждый из которых состоит из соединенных последовательно преобразователя 5, блока 256 автоматического выравнивания чувствительности (БВЧ) и усилителя 7, атакже генератор 8 УЗК, выходом подключенный к преобразователю 5, иблок 9 демпфирования (БД), аналоговый вход которого подсоединен к преобразователю 5. Входы генераторов 8,УЗК всех каналов подключены к синхронизатору 3. Входы строба БВЧ 6 иБД 9 соединены с соответствующим35разрядным выходом дешифратора 4. Выход усилителя 7 каждого канала .подсоединен к соответствующему входублока 1 обработки информации. Цифровые входы последнего, БВЧ 6, БД 9,дешифратора 4 и вычислительного блока 2 управления подключены к общеймагистрали.Блок 1 обработки информации содержит узлы преобразования аналоговых45сигналов с усилителей каждого каналав цифровую. форму, схемы сравнения ивыделения сигналов о дефекте при превышении ими определенных заданныхуровней, регистраторы дефектов.БВЧ 6 канала (фиг,1) снабжен, например, четырьмя каскадами деления,каждый из которых содержит делитель10 напряжения, регистр 11, инвертор12 и два аналоговых ключа 13 и 14,информациониными входами соединенныхмежду собой. Делитель 1 О напряженияможет быть рассчитан на ослабление в1 дБ, делитель 10 напряжения - на2 2 дБ, делитель 1 О - на 4 дБ, делитель 10 - на 8 дБ и в общем случае делитель 10 напряжения - на 2 " дБ (где- порядковый номер делителя). Регистры 11 выполнены в виде триггеров. Входы строба всех регистров 11 БВЧ соединены между собой и подключены к соответствующему данному каналу выходу дешифратора 4. Запись в реристр 11 происходит импульсом с общей магистрали при наличии строба с дешифратора 4, разрешающего запись в данный канал. Цифровой (разрядный) вход регистра 11 каждого каскада деления ДВЧ подсоединен к соответствующему ему разряду общей магистрали, Например, вход регистра первого каскада деления подсоединен к первому разряду (01 на фиг.1) общей магистрали, вход регистра второго каскада деления - к второму разряду (02 на фиг. 1) и т.д. В каскаде деления вход управления первого аналогового ключа 13 соединен с выходом регистра 11 непосредственно, а вход управления второго аналогового ключа - через инвертор 12. Информационные входы аналоговых ключей 13" и 14" первого каскада деления подсоединены к преобразователю 5. Информационные входы аналоговых ключей 13 и 14 второго каскада деления подключены в первом каскаде деления к выходу первого.аналогового ключа 13 непосредственно и к выходу второго аналогового ключа 14 через делитель 10" напряжения. Информационные входы аналоговых ключей 13 и 14 третьего каскада деления соединены во втором каскаде деления с выходом первого аналогового ключа 13 непосредственно и с выходом второго аналогового ключа 142 через делитель 10 " напряжения. ,В последнем (четвертом) каскаде деления информационные входы аналоговых ключей 134 и 144 соединены в третьем каскаде с выходом первого аналогового ключа 13 непосредственно и с выходом второго аналогового ключа 14 череззделитель 1 О напряжения, выход первого аналогового ключа 13 непосредственно, а второго - через делитель 10 напряжения соединены с входом усилителя 7, При записи "1" с общей магистрали в регистр 11 каскада деления открывается аналоговый ключ 14 и закрывается аналоговый ключ 13 этого каскада. При записи "0" - наобоЭО 3 12722 рот: открывается ключ 13 и закрывается ключ 14. Следовательно, кодом в слове на общей магистрали устанавливают определенную степень ослабления сигнала, поступающего на усилитель 7 канала. Например, если в слове на общей магистрали установлены биты 0110101, это может означать следующее: единица в первом справа (младшем) бите - режим выравнивайия чувст 1 О вительности (режим установки началЬ- ных параметров); 10 в двух следующих битах подает строб через дешифратор 4 на регистры 11 второго канала;0110 в четырех следующих битах устанавливает на выходах регистров 11 и 11 единицу и на выходах регистров 11 и 11 - нуль, при этом сигнал сйпреобразователя 5 второго канала в блоке бп БВЧ перед поступлением на20 усилитель 7 будет проходить через делители 10 и 10 напряжения и ослабится на 2+46 дБ. Выравняв автоматически таким путем чувствительность, дефектоскоп переводится в режим контроля: на выходах дешифратора 4 стробы не выставляются, запрещая тем самым изменение установленных коэффициентов усиления по каналам.БД 9 (фиг.2) снабжен резисторами К-К, одним концом соединенными с преобразователем 5 канала, коммутатором 15 аналоговых сигналов, аналоговыми входами подсоединенным к вторым концам соответствующих резисторов К-К, а выход заземпен, регист ром 16, выходом соединенным с разрядными входами коммутатора 15 аналоговых сигналов, первым входом подсоединенным поразрядно к общей магистрали, а вторым входом - к соответствующему выходу дешифратора 4. Сигнал с преобразователя 5 канала демпфируется одним из резисторов К+К БД 9. Каждый резистор К этого блока 9 рассчитан на определенную степень демпфирования, например К на 0 дБ, на 1 дБ К на 256 дБ. Заземление того или другого резистора К БД 9 производится коммутатором 15 аналоговых сигналов при по О ступлении определенного кода на его разрядные входы с выхода регистра 16 БД. Регистр 16 БД может быть выполнен в виде триггеров с входом разрешения, на который подается строб 55 с дешифратора 4 на время записи в триггеры (переброски триггеров) данного канала. Определенные биты в 23 4слове на общей магистрали запускают(перебрасывают) соответствующие триггеры регистра 16 и, следовательно,выбирают необходимый резистор К для шунтирования преобразователя 5. Например, если в слове на общей магистрали в соответствующих регистру разрядах появляются биты 011, то открывается третий вход коммутатора 15 ирезистор шунтирует преобразователь 5.Дефектоскоп работает следующимобразом.Перед контролем иэделия в режимеавтоматического выравнивания чувствителвности по каналам производят наэталонном образце установку начальных параметров многоканального дефектоскопа, причем эти начальные параметры должны быть достаточны для выделения и регистрации минимально необходимого дефекта на максимально заданной глубине контроля. При поступлении сигнала с синхронизатора 3 запускается генератор 8 УЗК канала, который генерирует импульсы возбуждения, преобразуемые преобразователем 5 в упругие механические УЗК, распространяющиеся в эталонный образец. Отраженные от минимального заданного отражателя на максимально заданной глубине упругие УЗК преобразуются преобразователем 5 в электрические сигналы, которые без ослабления поступают через БВЧ 6 на усили:тель 7 и усиленные подаются на соответствующий каналу вход блока 1 обработки информации (амплитуды сигналов в каналах сильно различаются из-эа разброса параметров преобразователей), В последнем амплитуды сигналов всех каналов преобразовываются в цифровую форму и подаются по общей магистрали в вычислительный блок 2 управления, в памяти которого они запоминаются, сравниваются в арифметико-логическом устройстве между собой, определяется канал, в котором сигнал наименьший и насколько амплитуда этого сигнала превьппает установленный порог регистрации дефекта при заданной степени достоверности. Кроме того, определяется на сколько амплитуда сигнала в каждом канале больше амплитуды в канале,где она наименьшая. Поочередно соответствующая каналу разница в амплитуде автоматически подается на регистры 11 БВЧ 6 данного канала по общей магистрали и через дешифратор 4 стро 1272223бом разрешается запуск триггеров этих регистров. Этим определяется, через какие делители 10 напряжения канала будет пропускаться сигнал на вход усилителя 7. Затем (или в том же слове на общей магистрали) подается код , на регистр 16 блока 9 автоматического демпфирования канала, определяющий степень шунтирования преобразователя канала, т.е, какой резистор В БД 9 10 заземлен (подключен к нулевой шине). Выравняв автоматически таким путем чувствительность по каналам и доведя ее (уменьшив) во всех каналах до заданной при определенной степени достоверности, дефектоскоп переводится в режим контроля; на выходах дешифратора 4 стробы не выставляются, запрещая тем самым изменение установленных коэффициентов усиления по каналам. Отраженные от дефектов сигналы принимаются, преобразуются в электрические и усиливаются в каналах, подаются на блок обработки информации, где выделяются в зоне конт роля и при помощи вычислительного блока 2 управления определяются размеры, глубина и др. параметры дефекта.Например, если установлено, что для выявления дефектов с заданной достоверностью амплитуда сигнала от них должна быть не менее 10 дБ, а амплитуды принятых сигналов от минимально заданного отражателя на максимально заданной глубине эоны контроля следующие: 20 дБ в первом канале, 16 дБ во втором канале и 23 дБ в третьем канале, то при установке начальных параметров блоком автомати-:4 О ческого выравнивания чувствительностиуменьшается усиление в первом каналена 4 дБ, во втором канале - на 0 дБ,в третьем канале - на 7 дБ, а блокомавтоматического демпфирования чувствительность во всех каналах уменьша 45ется на 6 дБ,. Следовательно, выравнивание чувствительности по каналам, а именно по- канальное измерение усиленных сигналов от эталонного отражателя, сравнение их между собой, отыскание канала с наименьшей величиной сигнала и уменьшение коэффициента усиления в остальных каналах до этой величины, 55 а также демпфирование преобразователя до порога выделения минимального дефекта на максимальной глубине контроля, производится автоматически и быстро, что повышает производительность и делает более достоверной (не зависящей от квалификации оператора) установку начальных параметров контроля, а значит, производительность и достоверность всего автоматизированного контроля. Автоматическое уменьшение чувствительности в каналах до нужной величины блоком автоматического демпфирования повышает достоверность контроля за счет уменьшения мертвой зоны и повышения разрешающей способности. Эти автоматические операции производятся в 64-канальном УЗ дефектоскопе эа доли секунды и определяются в основном количеством каналов, глубиной контроля, материалом контролируемого изделия, вариантом контроля, скоростью преобразования аналоговых величин в цифровые и скоростью обработки инФормации в вычислительном блоке. Так как эти операции выставления в каналах необходимых чувствительностей производятся достаточно быстро, такую установку начальных параметров контроля можно производить периодически, например раз в 1 ч, пропуская под преобразователями эталонный образец, чтобы поддерживать неизменной достоверность контроля.Формула изобретения1. Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий соединенные общей магистралью блок обработки информации и вычислительный блок управления, синхронизатор, два или более одинаковых канала, каждый из которых состоит из преобразователя, подключенного к выходу генератора ультразвуковых колебаний, и усилителя, вход генератора ультразвуковых колебаний каждого канала подключен к соответствующему выходу синхронизатора, выход усилителя каждого канала подключен к соответствующему входу блока обработки информации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности контроля за счет автоматизации процесса установки начальных параметров устройства, он снабжен дешифратором, а в каждом канале блоком выравнивания чувствительности, выходом подключенчым к усилителю, и блоком демпфирования, аналоговые входы которых подключены к преобразова 7 1272 телю, а входы строба - к соответствующим разрядным выходам дешифратора, цифровые входы блоков выравнивания чувствительности, блоков демпфирования каждого канала и дешифратора под 5 ключены к общей магистрали.2. Дефектоскоп по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок выравнивания чувствительности снабжен одним или более каскадами деления, каж-р дый из которых содержит делитель напряжения, инвертор, регистр и два аналоговых ключа, информационными входами соединенных между собой, вход управления первого ключа соединен с выходом регистра непосредственно, а вход управления второго ключа - через инвертор, информационные входы аналоговых ключей первого каскада деления подсоединены к преобразователю, информационные входы аналоговых ключей последующего каскада деления подключены в предыдущем каскаде деления к выходупервого аналогового ключа непосредственно и к выходу второго аналогового ключа через делитель напря 223жения, в последнем каскаде деления выход первого аналогового ключа непосредственно а второго - через делитель напряжения - соединены с входом усилителя, вход регистра каскада деления подсоединен к соответствующему разряду общей магистрали, входы строба всех регистров соединены с соответствующим разрядным выходом дешифратора.3. Дефектоскоп по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что блок демпфирования каждого канала снабжен двумя или более резисторами, одним концом соединенными с преобразователем канала, коммутатором аналоговых сигналов, аналоговым входом соединенным с вторым концами соответствующих резисторов, а его выход - с нулевой шиной, регистром, выходом соединенным с разрядными входами коммутатора аналоговых сигналов, первым входом подсоединенным поразрядно к общей магистрали, а вторым входом - к соответствующему выходу дешифратооа.1272223 Уал гю Составитель А.Елк Техред Л. Сердюкова орректор 0 Лугов едактор А.Козо Заказ 6332/ В 130 роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Тираж 778 Государственного делам изобретенийМосква, ЖР Подписноемитета СССРоткрытийская наб д. 4/