Устройство для ультразвукового контроля материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЯО 1376 О 38 А(59 4 С 01 И 29/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ Т СССРОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРУ 794482, кл. С 01 Н 5/00, 1979.(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при контроле качествастроительных материалов с помощью ультразвука, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения времени полной реверберации ультразвука, Импульсы от синхронизатора 1 запускаю генератор 5 зондирующих импульсов, а излучатель 6 излучает ультразвук в матери-. ап. С помощью переключателей 13 и 22 сигналы с приемников 7 н 8 ультразвука обрабатываются устройством по различным алгоритмам, измеряется время прохождения ультразвука в материале определенного расстояния (до приемников 7 и 8) или время реверберации ультразвука.в материале, которое также характеризует свойства этого мате- а риала, Результаты измерений индицируб ются цифровым индикатором 25. 3 ил.Изобретение относится к приборам для неразрушающего контроля качества строительных материалов и изделий путем прохождения ультразвуковых коле баний через контролируемые тела.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей за счет измерения времени полной реверберации ультразвука. 10На Фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства, на Фиг,3 - расположение преобразователей на материале. 15Устройство состоит из синхронизатора 1, делителя 2 частоты, генератора 3 серии импульсов, трехсекционного переключателя 4, генератора 5 зондирующих импульсов, излучающего преоб разователя 6, приемных преобразователей 7 и 8, усилителя-формирователя 9, дополнительного усилителя-Формирователя 1, Формирователя 11 одиночного импульса, блока 12 установки нуля, 25 двухсекционного переключателя 13, Формирователя 14 видеоимпульсов, триггера 15, счетчика 16, селектора 17, триггера 18, счетчика 19, блока 20 вычитания, генератора 21 счетных ЗО импульсов, переключателя 22, селекто. ра 23, счетчика 24 и индикатора 25,Выход синхронизатора 1 связан с входом делителя 2 частоты, первым входом генератора 3 серии импульсов и секциями 4.1 и 4,2 трехсекционного переключателя 4. Выход делителя 2 частоты связан с первым входом генератора 3 серии импульсов и секцией 4,1 трехсекционного переключателя 4. щ Выход генератора 3 серии импульсов связан с секцией 4.2 трехсекционного. переключателя 4. Секция 4.3 переключателя 4 связана с управляющими входами индикатора 25. Выход секции 4,1 переключателя 4 связан с установочным входом двоично-десятичного счетчика 24. Выход секции 4,2 переключателя 4 связан с входом генератора 3 зондирующих импульсов, первым входом формирователя 11 одиночного импульса и входом блока 12 установки нуля устройства. Выход секции 4,3 пе. реключателя 4 связан с корпусом устройства. Выход генератора 5 зондирую. щих импульсов связан с излучающим преобразователем 6, Приемный преобразователь 7 связан с входом усилителя-Формирователя 9, а дополнительный приемный преобразователь 8 - с входом дополнительного усилителя-формирова-, теля 10. Выход усилителя-формирователя 9 связан с вторым входом формирователя 11 одиночного импульса и секцией 13.1 двухсекционного переключателя 13. Выход дополнительного усилителя-Формирователя 10 связан с секцией 13,1 двухсекционного переключателя 13, Выход формирователя одиночного импульса 11 и блока 12 установки нуля устройства связаны с секцией 13.2 двухсекционного переключателя 13. Выход секции 13,1 двухсекционного переключателя 13 связан с первыми входами Формирователя 14 видеоимпульсов, триггеров 15 и 18 и селектора 17. Выход секции 13.2 двухсекционного переключателя 13 связан с вторым входом формирователя 14 видеоимпульссв. Вторые входы триггеров 15 и 18 связаны с входами счетчиков 16 и 19, Выход триггера 15 связан с вторым входом селектора 17 и первым входом блока 20 вычитания, Выход селектора 17 связан с установочным входом счетчика 16, а выход триггера 18 - с вторым входом блока 20 вычитания и установочным входом счетчика 19, Счетные входы счетчиков 16 и 19 связаны с .выходом генератора 21 счетных импульсов. Односекционный переключатель 22 входами связан с выходом формирователя 14 видеоимпульсов и выходом блока 20 вычитаний, Выход односекционного переключателя 22 связан с первым входом временного селектора 23, второй вход которого связан с выходом генератора 2.1 счетных импульсов. Выход временного селектора 23 связан со счетным входом двоичнодесятичного счетчика 24, выход которого связан с информационным входом индикатора 25.Переключатель 22 позволяет выбрать режим измерения: время распространения ультразвуковых колебаний в материале; время полной реверберации ультразвуковых колебаний в материале. Переключатель 13 позволяет выбрать такие режимы измерения времени распространения ультразвуковых колебаний в материале: время распространения от излучателя 6 до приемника 7, время распространения от излучателя 6 до дополнительного приемника 8; разность времени распространения, т,е.время распространения от приемника 7 до дополнительного приемника 8.С помощью переключателя 4 производится усреднение измерений за счет суммирования результатов десяти иэ 5 мерений двоично-десятичным счетчиком 24 и делением результата на десять путем переноса знака запятой на один разряд влево в индикаторе 25,10Устройство работает следующим образом.Излучатель 6 и приемники 7 и 8 устанавливают на строительный материал 26 (строительное изделие) и включают устройство. Синхронизатор 1 вырабатывает короткие отрицательные импульсы частотой следования приблизительно 1 Гц, которые поступают на делитель 2 частоты, генератор 3 серии импульсов и на секции 4.1 и 4,2 переключателя 4 (фиг,2 а). На эти же секции переключателя поступают импульсы с выхода делителя 2 частоты (Фиг,2 б) и генератора 3 с=рии кмпуль сов (фиг.2 в). С помощью переключателя 4 производится усреднение десяти показаний устройства. С выхопа секции 4.1 переключателя 4 на вход установки в ноль двоично-десятичного счетчика 24 поступают импульсы либо с выхода синхронизатора 1, либо с выхода делителя 2 частоты, т,е. каждый двенадцатый импульс синхронизатора 1. С выхода секции 4,2 переклю 35 чателя на вход генератора 5 эонцирующих импульсов, вход блока 12 установки нуля и первый вход Формирователя 11 одиночного импульса поступают либо импульсы с выхода синхронизатора 1, 40 либо серия импульсов с выхода генератора 3. Секция 4,3 переключателя 4 служит для переключения знака десятичной запятой в индикаторе 25. При положении переключателя 4, показанном на фиг,1 каждый импульс синхронизатора 1 возбуждает генератор 5 эондиру",:;:.,нх и,пульсов и обнуляет счетчг,. х.4 ю, в рез некоторое время на выходе ы:.;. в -".ика 24 устанавливается информационный код, который отображается индикатором 25. При другом положении переключателя 4 счетчик 24 обнуляется через каждые двенадцать импульсов синхронизатора 1 (фиг.2 б), а генера 55 тор 5 зондирующих импульсов возбуждения серией из десяти импульсов, вырабатываемой генератором 3 (фиг,2 в). Таким образом, на входе счетчика 24суммируется информация, возникающаяпосле прихода каждого импульса иэсерии. Усреднение показаний происходит путем переноса десятичной запятойв блоке 25 индикации на один разрядвлево.Генератор 5 зондирующих импульсовс приходом каждого возбуждающего импульса вырабатывает пилообразные импульсы большой амплитуды (фиг,2 г),которые воздействуют на излучатель6, излучающий затухающие ультразвуковые колебания (УЗК)в строительныйматериал 26, Прошедшие через материалультразвуковые колебания воспринимаются приемниками 7 и 8, преобразуются в электрические колебания (фиг,2 д,е), усиливаются в усилителях-формирователях 9 и 10 (фиг.2 ж,з) и поступают на секцию 13.1 переключателя 13.Кроме того, усиленные колебания с выхода усилителя 9 поступают на второйвход Формирователя 11 одиночного импульса (Фиг.2 ж). На секцию 13.2 переключателя 13 поступают импульсы с выхода блока 12 установки нуля устройства (фиг.2 и) и с выхода формирователя 11 одиночного импульса (фиг,2 к).Переключатель 13 служит для выборавремени распространения УЗК от преобразователя 6 до преобразователя 7;времени распространения УЗК от преобразователя б до преобразователя 8;разности времен распространения УЗКпринятых преобразователями 8 и 7.Блок 12 установки нуля устройствазадерживает импульсы, возбуждающиегенератор 5 зондирующих импульсов навремя задержки прохождения сигналапо цепям устройства и в контактахизлучателя б и приемников 7 и 8 с материалом 26 (фиг.2 и). формирователь11 одиночного импульса Формирует изпервого вступления УЗК, принятыхприемником 7 и усиленных усилителемформирователем 9, одиночные импульсыс частотой повторения импульсов,возбуждающих генератор 5 зондирующихимпульсов (фиг.2 к),В положении переключателя 13, показанном на фиг.1, на входы формирователя 14 видеоимпульсов с секций13.1 и 13,2 переключателя 13 поступают импульсы с блока 12 установкинуля (фиг.2 и) и с усилителя-формирователя 9 (фиг.2 ж), в результате чегона выходе формирователя 14 видеоим 1376038пульсов возникают импульсы длительностью, равной времени распространения первого вступления УЗК в материале от излучателя 6 до приемника 75(фиг.2 л). Во втором положении переключателя 13 на входы формирователя14 видеоимпульсов поступают импульсыс блока 12 установки нуля (фиг,2 и)и с усилителя-Формирователя 10 10(фиг,2 з), в результате чего на выходе формирователя 14 видеоимпульсоввозникают импульсы длительностью,равной времени распространения первого вступления УЗК в материале от излучателя 6 до приемника 8,В третьем положении переключателя13 на входы формирователя 14 видеоимпульсов поступают импульсы с формирователя 11 одиночного импульса 20(фиг.2 к) и с усилителя-формирователя10 (фиг.2 з), в результате чего на выходе формирователя 14 видеоимпульсов возникают импульсы, переднийфронт которых соответствует моменту 25прихода первого вступления УЗК к приемнику 7, а задний Фронт - моментуприхода первого вступления УЗК к приемнику 8, те. длительностью, равнойразности времен распространения УЗКв материале, принятых приемниками8 и 7. В этом положении переключателя13 исключается влияние времени задержки прохождения импульсов, возбуждающих генератор 5 зондирующих им 35пульсов по цепям устройства и в контактах излучателя 6 и приемников 7 и .8 с материалом 26. С выхода секции13.1 переключателя 13 импульсов поступают на триггеры 15 и 18 с предустановкой и селектор 17. Триггеры 15и 18 с предустановкой, селектор 17,счетчики 16 и 19, генератор 21 счетных импульсов и блок 20 вычитанияобразуют блок измерения времени пол 45ной реверберации УЗК, При включенииустройства триггер 15 устанавливаетсяв состояние "0", а триггер 18 - состояние "1".Импульсы с выхода секции 131 переключателя 13 (длительность серии50импульсов равна времени полной реверберации Т) поступают на первые входы триггеров 15 и 18 и устанавливаютих в положения "1" и "0" соответственно (фиг.2 н,и, фиг.2 п). С выходатриггера 15 сигнал поступает на первый вход селектора 17, на второй еговход поступают импульсы с входа секции 13.1 переключателя 13. С выходаселектора 17 сигнал поступает наустановочный вход счетчика 16(фиг.2 о), а с выхода триггера 18 - наустановочный вход счетчика 19(фиг,2 п), Коэффициенты пересчета (К)счетчиков 16 и 19 одинаковы и выбра"ны такими, что время от начала счетадо появления сигнала в последнем разряде счетчика много больше времениполной реверберации УЗК. На счетныевходы счетчиков 16 и 19 поступаютсчетные импульсы с периодом О, 1 мкс(с) с выхода генератора 21 счетныхимпульсов. С момента прихода сигналовна установочные входы счетчиков 16и 19 они начинают считать. По про-,.шествии времени=К в последнем разряде счетчика 19 возникаетсигнал, который поступает на второйвход триггера 18 и переводит его всостояние "Лог,1", что запрещает работу счетчика 19. В результате этогона выходе триггера 18 возникает импульс длительностью Й, =ЙфК (фиге 2 п),На установочный вход счетчика 16 через селектор 17 поступает серия импульсов длительностью Тр и все время сбрасывает счетчик. По прошествиивремени Тр счетчик 16 перестает сбрасываться, а через промежуток времениот начала счета е, =Тр+ ,фК впоследнем разряде счетчика 16 возникает сигнал, который поступает навторой вход триггера 15 и переводитего в состояние 0, которое черезселектор 17 запрещает работу счетчика 16. В результате этого на входетриггера 15 возникает импульс длительностью С - Т + г, фК (фиг,2 н).С выходов триггеров 15 и 18 импульсыпоступают на входы блока 20 вычитаний, где производится вычитание изчмпульса длительностью г., импульсадлительностью С, , в результате чегона выходе блока 20 возникает импульсдлительностью,=Т р +еК - С, К == Т р (Фиг.2 р), Этот импульс поступает на переключатель 22, На этот жепереключатель поступают импульсы свыхода Формирователя 14 видеоимпульсов. Переключатель 22 служит для выбора режимов работы устройства: измерение времени распространения УЗК в материале; измерение времени полной реверберации УЗК в материале,С выхода переключателя 22 сигнал поступает на первый вход временного селектора 23, на второй вход которо - го поступают счетные импульсы с выхода генератора 2 1 счетных импуль.- сов. На выходе временного селектора 23 возникает пакет счетных импульсов длительностью, равной длительнос. ти поступившего сигнала.С выхода временного селектора 23 пакет счетных импульсов поступает на счетный вход двоично-десятичного счетчика 24. После окончания счетана выходе двоично-десятичного. счетчика 24 устанавливается выходной код, поступающий на вход индикатора 25, который отображает десятичное значение выходного кода двоично-десятичного счетчика 24.Формула изобретенияУстройство для ультразвукового контроля материалов, содержащее синхронизатор, последовательн,. соединенные генератор зондирующих импульсов и излучатель, первый переключатель, последовательно соединенные первый приемник и первый усилитель-Формирователь, второй приемник и второй усилитель-формирователь, первый счетчик и индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей за счет измерения времени полной реверберации, оно снабжено последовательно соединенными делителем частоты, вход которогоподключен к синхронизатору, генератором серии импульсов и вторым переключателем, последовательно соединенными формирователем одиночного импульса, третьим переключателем и Формирователем видеоимпульсов, блокомустановки нуля, первым селектором,выход которого подключен к входу первого счетчика, связанного выходом синдикатором, последовательно соединенными вторым селектором, вторымсчетчиком, первым триггером, выходкоторого подключен к второму входувторого селектора, и блоком вычитания, последовательно соединеннымитретьим счетчиком и вторым триггером,выход которого связан с установочнымвходом третьего счетчика и вторымвходом блока вычитания, выход генератора счетных импульсов связан с вто-рыми входами первого селектора и второго и третьего счетчиков, выходы25 Формирователя видеоимпульсов и блокавычитания и вход первого селектораподключены к первому переключателю,выходы блока установки нуля, усилителей-формирователей, входы триггерови второй вход второго селектораподключены к третьему переключателю,а выходы синхронизатора, делителячастоты и входы генератора зондирующих импульсов, формирователя одиночного импульса, блока установки нуля35и управляющий вход индикатора подключены к второму переключателю,137 б 038 Составитель Л. КондрыкинскаяТехред М.Ходанич Корректор А, Обручар Редактор Н. Бобкова Заказ 78 б/45 Тираж 847 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5