Ультразвуковой дефектоскоп

(71) ский шающи чест (72) В.Б. Всесоюэныиинститут пх методова матери е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ С научно-исследователь- разработке неразрусредств контроля кав аловВ.С. Гаврев, С.Б. Бирюков,Пастернак и Л.И. Трахтенберг(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может бытьиспользовано для обнаружения локальных дефектов. Цель изобретения - повышение разрешакнцей способности, Генератор зондирующих импульсов с помощьюакустического преобразователя зондирует контролируемое изделие, сигналс которого поступает через формирователь строб-импульса эоны контроля икольцевой счетчик на и временных се.лекторов, выходами подключенных черезблок измерения амплитуд эхо-сигналов блоку оперативной памяти. Из него по командам с блока управления сигна.лы поступают г регистратор для последующей оценки качества изделия. Сигнал с акустического преобразователя через усилитель поступает также на первые входы элемента совпадения и формирователя строб-импульсов на уровне отсечки шумов, выход которого связан с вторым входом укаэанного элемента со падения. Выход последнего соединен с вторыми входами и временных селекторов и через последовательно соединен ный блок выделения экстремумов и бло выделения четных импульсов с первым входом смесителя, второй вход которо го соединен с выходом формирователя строб-импульсов на уровне отсечки шумов, а выход связан с отдельным входом кольцевого счетчика. Анализ нм пульсов на наличие точек экстремумоввыделение из них четных импульсов позволяет разделить идущие с небольшим интервалом друг от друга импульсь что повышает разр шающую способность дефектоскопа. 2 ил.128199Изобретение относится к ультразвуковым неразрушающим испытаниям и может быть использовано для обнаружения и регистрации параметров неопределенного количества беспорядочно расположенных 5 дефектов в автоматических приборах и установках контроля качества материалов и иэделий в машиностроительной, энергетической и других отраслях промышленности. ФОЦелью изобретения является повыше ние разрешающей способности за счет разделенияблизко идущих импульсов от дефектов.На фиг. 1 приведена структурная 15 схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 - эпюры выходных напряже,ний, поясняющие работу дефектоскопа.Ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, акустический преобразователь 2, усилитель 3, первый формирователь 4 строб- импульсов на уровне отсечки шумов, кольцевой счетчик 5, второй вход которого электрически связан через второй формирователь 6 строб-импульсов зоны контроля с выходом генератора 1, и временных селекторов 7-9, цифровой ЗО . блок 10 измерения амплитуд эхо-сигналов от дефектов и блок 11 оперативной памяти, второй вход которого электрически связан через блок 12 управления с выходом кольцевого счетчика 5, блок 13 измерения координат дефектов, выход которого подключен к третьему входу блока 11 оперативной памяти, а вход соединен с вторым выходом блока 12 управления, причем второй вход блока 12 управления подключен к выходу генератора 1 зондирующих импульсов, а выход блока 11 - к входу регистратора 14 для оценки качества контролируемых изделий, а так же последовательно соединенные элемент 15 совпадения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам усилителя 3 и формирователя 4 строб-импульсов на уровне отсечки шумов, а выход соединен с вторыми входами и временньи селекторов 7-9, блок 16 выделения экстремумов огибающей сигналов, блок 17 выделения четных импульсов и смеситель 18, причем вторые входы блока 17 выделения четных импульсов и смесителя 18 соединены с выходом формирователя 4 строб-импульсов на уровне отсечки г 2шумов, а выход смесителя 18 соединен с отдельным входом кольцевого счетчика 5.Блок 10 измерения амплитуд эхосигналов от дефектов может быть выполнен, например, в виде п пиковых детекторов 19-21, входы которых подключены соответственно к выходам п временньи селекторов 7-9, а выходы через аналоговый многоканальный коммутатор 22 подключены к входам аналого-цифрового преобразователя 23, выход которого подключен к входу блока 11 оперативной памяти.Схема 16 выделения экстремумов огибающей видеосигналов может быть выполнена, например, в виде компаратора 24, первый вход которого соединен с выходом элемента 15 совпадения непосредственно, а второй - через первую линию 25 задержки, выход подключен к входу блока 17 выделениячетных импульсов. Блок 17 выделения четных импульсов, соответствующих точкам минимума огибающей видеоимпульсов, может быть выполнен, например, в виде последовательно соединенньи триггера 26, счетный вход которого соединен с выходом схемы 16 выделения экстремумов огибающей видеосигналов, формирователя 27, второй линии 28 задержки и схемы 29 антисовпадений, причем разрешающий вход триггера 26 и второй вход элемента 29 антисовпадений соединены с выходом формирователя 4 строб-импульсов на уровне отсечки шумов, а выход схемы 29 антисовпадений соединен с первым входом, смесителя 18.На фиг. 2 показаны: а - импульсы возбуждения ультразвуковых колебаний преобразователя, следующие с частотой синхроимпульсов генератора 1 зондирующих импульсов; 8 - видеосигналы на выходе усилителя 3; в, - видеосигнал от одиночного дефекта; о ,бэ - видеосигналы от двух близко расположенных по глубине залегания дефектов, точка минимума огибающей которых Б превышает уровень отсечки шумов Но ; 3 строб-импульсы, сформированные на уровне отсечки шумов, на выходе формирователя 4 строб-импульсов; г видеосигналы на выходе элемента 15 совпадений, отселектированные от шумов;- импульсы на выходе блока 16 выделения экстремумов огибающей видеосигналов; е - импульсы на выходе триг 1281. 2гера 26;ж - импульсы на выходе формирователя 27, соответствующие четным точкам экстремума (точкам минимума) огибающей видеосигналов о и задним фронтам строб-импульсов о на уровне отсечки шумов;ж, - импульсы на выходе второй линии 28 задержки; ) - импульсы на выходе элемента 29 антисовпадений, соответствующие четным точкам экстремума в пределах длительностей 10 соответствующих строб-импульсов(точкам минимума огибающей видеосигналов); О - строб-импульсы на выходе смесителя 18;- выходной сигнал формирователя 6 строб-импульсов зоны 15 контРолЯ; Л Л, Лз - послеДовательность выходных импульсов на выходе кольцевого счетчика 5; м М,мз - вьщеленные видеосигналы от дефектов на выходах временных селекторов 7-9; 20 М, - видеосигнал от одиночного дефекта; м и Мз- разделенные на уровне точки минимума видеосигналы от двух близко расположенных друг к дРугу по глубине залегания дефектов.25Ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом. Генератор 1 зондирующих импульсов генерирует импульсы возбуждения а , 30 которые преобразуются преобразователем 2 в упругие механические колебания, распространяющиеся через контактную среду в контролируемое изделие. Отраженные от дефектов и дна из дения упругие колебания преобразуются преобразователем 2 в электрические ультразвуковые сигналы, которые посту- пают на вход усилителя 3, Усиленные и детектированные видеосигналы о с 40 выхода усилителя 3 поступают на нервые входы элемента 15 совпадения и формирователя 4 строб-импульсов, на второй вход которого подается напряжение отсечки шумов Б, , С выхода формирователя 4 строб-импульсы 6 , длительности и временные положения кото.- рых соответствуют длительностям и временным положениям соответствующих видеосигналов о на уровне отсечки 50подаются на второй вход элемента 15 совпадения, где йроисходит вре,менное селектирование видеосигналов 3 от помех в моменты времени, соответствующие превышению амплитуд видео сигналов о над уровнем отсечки помех Б . При этом, в отлччие от ви-.: цеосигнала о 1 , соответствующего одиночному дефекту, видеосигналы 3 и Я, отраженные от разных, но близко расположенных друг к другу по глубине залегания дефектов, точка минимума Б ц которых на огибающей видеосигналов превышает напряжение отсечки Н, , на выходе элемента 15, совпадения оказываются неразделенными.Отселектированные видеоимпульсы г с выхода элемента 15 совпадения подаются на первый вход компаратора 24 схемы 16 выделения экстремумов огибающей сигналов непосредственно и на второй вход через линию 25 задержки,В моменты равенства входных напряжений компаратор вырабатывает короткие и нормированные по амплитуде импульсы ) , которые поступают на счетный вход триггера 26 блока 17 вьщеления четных импульсов в пределах длительностей строб-импульсов о , посту.пающих с выхода формирователя 4 стробимпульсов на уровне отсечки шумовна разрешающий вход триггера 26. Последний вырабатывает серию прямоугольных импульсов 8 , задние фронты которых соответствуют точке минимума Б огибающей видеосигналов аии задним фронтам строб-импульсовустанавливающих триггер 26 в исходное состояние. Выходные импульсые триггера 26 дифференцируются, детектируются и нормируются по амплитуде формирователем 27.Сформированные таким образом импульсы ж с выхода формирователя 27через линию 28 задержки поступают напервый вход элемента 29 антисовпадений - ж на второй вход которойпоступают строб-импульсы 5 с выходаформирователя 4 строб-импульсов.Навыходе элемента 29 антисовпадений выделяются короткие нормированные поамплитуде импульсы , соответствующие точкам минимума на огибающей видеосигналов О , которые подаются напервый вход смесителя 18, на второйвход которого поступают строб-импульсы о с выхода Формирователя 4 стробимпульсов на уровне отсечки шумов.Свыхода смесителя 8 строб-импульсысоответствующие видеосигналам о,3 и 3 , поступают на первый вход2.кольцевого счетчика 5, на второй входкоторого поступают строб-импульсы цзоны контроля с выхода формирователя6 строб-импульсов зоны контроля. Кольцевой счетчик 5 последовательно вырабатывает серию разрешающих импульсовь Ь и Ив пределах строб-импульса К зоны контроля, которые подаются на первые входы соответствующих временных селекторов 7, 8 и 9, открывая их последовательно для прохождения отселектированных видеосигналов,поступающих с выхода элемента 15 совпадения на вторые входы временных селекторов 7, 8 и 9.Такой порядок работы, когда первый 10 временной селектор 7 открывается в момент, соответствующий переднему фронту строб-импульса зоны контроля, и остается открытым до приема полного видеосигнала и только .после этого 15 запирается, вызывая в тот же момент отпирание следующего временного селектора 8 и т.д., обеспечивает обнаружение беспорядочно расположенных дефектов. Кольцевой счетчик 5 в предла гаемом дефектоскопе отсчитывает сигналы от дефектов с учетом наличия точек минимума на огибающей видеосигналов, что обеспечивает также раздельное выявление дефектов, близко расположен ных друг к другу по глубине залегания,неразделяемых на уровне Бо, формирования строб-импульсов. С выходов временных селекторов 7-9 видеосигналы м М и молот дефектов поступают в 30 блок 10 измерения амплитуды эхо-сигналов от дефектов, где с помощью пиковых детекторов 19-21, аналогового многоканального коммутатора 22 и аналогоцифрового преобразователя 23 последовательно производится преобразованиеамплитуд входных импульсов в соответствующие цифровые коды, поступающие далее в блок 11 оперативной памяти.Для упрощения описания работы дефектоскопа на фиг. 1 приведен вариантего реализации. содержащий три временньх селектора 7,8 и 9 и соответственнотри пиковых детектора 19, 20 и 21, Вобщем случае, дефектоскоп может иметь 45и аналогичных временных селекторови соответственно и пиковых детекторов, их количество определяется числом, подлежащим раздельному выявлениюдефектов в пределах длительности зоны контроля (к).Одновременно с измерением амплиту-ды видеосигналов от дефектов на входблока 13 измерения координат дефектовс выхода блока 12 управления поступают сигналы, определяющие начало иконец отсчета координат соответствующих дефектов, которые в виде цифрового кода поступают с выхода блока 13 измерения координат дефектов в блок 11 опсративной памяти, работа которого синхронизируется с помощью блока 12 управления, управляющие сигналы с выхода которого поступают на третий вход блока 11 оперативной памяти,Таким образом, с выхода его в регистратор 14 для оценки качества контролируемых изделий, в качестве которого может быть использована, например, мини- или микро-ЭВМ, поступает информация об амплитуде, количестве и местоположении всех дефектов,оказавшихся в зоне контроля, в том числе и от дефектов, расположенных близко друг от друга по глубине залегания и неразделимых известными средствами, что является существенным достоинством предлагаемого дефектоскопа, ,повышающим достоверность результатов контроля.Формула изобретеният- тУльтразвуковой дефектоскоп,содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов и акустический преобразователь, последовательно соединенные усилитель, вход которого подключен к выходу акустического преобразователя, и первый формирователь строб-импульсов, последовательно соединенные второй формирователь строб-импульсов, вход которого подключен к выходу акустичес-. кого преобразователя, кольцевой счетчик, блок управления, блок оперативной памяти и регистратор, цифровой блок измерения координат дефектов, включенный между вторым выходом блока управления, второй вход которого связан с выходом генератора зондиру ющих импульсов, и вторым входом блока оперативной памяти, п временных се" лекторов, включенных между разрядными выходами кольцевого счетчика и входами блока измерения амплитуд эхосигналов, выход которого связан с третьим входом блока оперативной памяти, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности за счет разделения близко идущих импульсов от дефектов, он снабжен последовательно соединенными элементом совпадения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам усилителя и первого формирователя строб-импульсов, а выход соединен с вторыми входами и временных селекторов, блоком выделенияэкстремумов огибающей сигнала, блокомвыделения четных импульсов и смесителем, Выход которого подключен квторому входу кольцевого счетчика,второй выход первого формирователя строб-импульсов соединен с вторыми входами смесителя и блока выцеле - ния экстремумов огибающей сигнала,,д. 4 роизводственн гр од Редактор И.Николайчу оставитель Л. Кондрыкинская ехред Л.Сердюкова Кор ираж 776рственного комитет обретений и открыт Ж, Раушская на ское предприятие, г