Ультразвуковой дефектоскоп

(51)4 С 9 0 й. иай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ЩНТ ОССР(56) Авторское свидетельство СССРФ 789735, кл, 6 01 И 29/04, 1980,(57) Изобретение относится к областинеразрушающего контроля и может бытьиспользовано при разработке установок автоматизированного ультразвуко.вого контроля изделий. Целью изобретения является повышение надежностиконтроля изделий плоскостной формы с изменяющеися толщинои за счет учета толщины контролируемого изделия вокрестности прозвучиваемого участка.Синхронизатор 1 запускает генератор2, который возбуждает преобразователь 3. Эхо-сигналы от передней, задней кромок изделия и дефекта, усиленные усилителем 6, поступают на блок7 выделения дефекта и временной селектор 13 донного сигнала. Блок 4выделяет эхо-сигнал от передней кромки изделия. Блок 11 вычисляет длинузоны контроля и формирует импульс управления триггером 5 зоны дефекта,выходом соединенным с управляющимвходом блока 7 выделения дефекта, который поступает на регистратор 8.з.п. Ф-лы, 3 ил, 1446558Изобретение относится к неразрушающему контроля и может быть использовано при разработке установок автоматизированного ультразвукового контроля изделий.Целью изобретения является повышение надежности контроля изделий плоскостной формы эа счет учета изменения толщины контролируемого иэделия в окрестности прозвучиваемого участка.На фиг. 1 представлена структурная схема дефектоскопа; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие его работу. 15Ультразвуковой дефектоскоп содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 ультразвуковых колебаний 2, преобразователь 3, блок 4 выделения поверхностного сиг нала, второй вход которого подключен к первому выходу синхронизатора 1, и первый триггер 5, последовательно соединенные усилитель 6, первый вход которого подключен к преобразо вателю 3, а второй вход - к второму выходу блока 4 выделения поверхност;ного сигнала, блок 7 выделения дефекта, второй вход которого соединен с выходом первого триггера 5, и регистратор 8, второй вход которого подключен к первому выходу синхронизатора 1, последовательно соединенные второй триггер 9 1 первый вход которого соединен с выходом блока 4 выделения поверхностного сигнала, первую схему И 10, второй вход которой соединен с вторым выходом синхронизатора 1, блок 11 вычисления длитель" ности зоны контроля, первый выход коО торого соединен с вторым входом первого триггера 5, а второй вход - с первым входом второго триггера 9, последовательно соединенные генератор 12 стРОб-импУльсОВ, ВХОД котОРОГО 45 соединен с выходом первого триггера 5, временной селектор 13, второй вход которого соединен с выходом усилителя 6, схему ИЛИ 14, второй вход которой соединен со Вторым выходом блока 1130 вычисления длительности зоны контроля, а выход - со вторым входом второго триггера 9, последовательно соеди-. ненные третий триггер 15, первый вход которого соединен с выходом временного селектора 13, а второй вход -)5 с первым выходом синхронизатора 1, схему НЕ 16 и вторую схему И 17, выход которой соединен с третьим входом схемы ИЛИ 14, причем выходы втоГрого триггера 9 и генератора 12строб-импульсов через схему И-НЕ 18соединены с третьим входом блока 11вычисления длительности эоны контроля, а выход селектора 13 и выход схемы И-НЕ 18 соединены через третьюсхему И 19,со вторым входом второйсхемы И 17.Блок 11 вычисления длины зоны контроля выполнен иэ последовательно соединенных приемного счетчика 20, реверсивного счетчика 2 1 и дешифратора22, первым входом блока 11 являетсясчетный вход счетчика 20, вторым входом - вход К приемного счетчика 20,третьим входом - вход С реверсивногосчетчика, первым выходом - выход дешифратора, вторым выходом - выходприемного счетчика 20. Позициями 2343 обозначены выходные сигналы блоков дефектоскопа,Дефектоскоп работает следующим образом,Синхронизатор 1 вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов 23 длительностью Т (фиг,2),минимальная длительность которых определяется точностью отсчета Ю. протяженности зоны контроля и должнаудовлетворять соотношениюС Т Л 1.где С,- скорость продольных волнв металле листа.Генератор 2 запускается от выхода синхронизатора 1 с частотой сигнала 24 в 1 раз меньше частоты сигнала 23 и .возбуждает в преобразователе 3 импульсы 26 ультразвуковых колебаний. Эхо-сигналы 28, 27 и 29, отраженные соответственно от дефекта, передней и задней граней иэделий, принимаются преобразователем 3, преобразуются им в электрические сигналы и подаются на усилитель 6 и блок 4 вьщеления поверхностного сигнала. На первом выходе блока 4, управляемого импульсами 24 синхронизатора 1, вьщеляются сиг-. налы, отраженные от передней грани изделия, и подаются в виде сигналов 30 на управляющий вход усилителя 6. С помощью этих сигналов определяется момент начала временной регулировки чувствительности усилителя 6. Эхосигналы 27-29 с выхода усилителя 6 подаются на входы блока 7 вьщеления558 40 2 1.;шС Т фм з 1446 дефекта и временного селектора 13 донного сигнала. Со второго выхода блока 4 снимаются сигналы 31, отраженные от передней грани, задержанные на ин 5 тервал времени Г, не меньший, чем длительность импульса, отраженного от передней грани. Величина -2- См1 составляет протяженность приповерхностной "мертвой" зоныдефектоскопа.Сигнал 28 поступает на первые входы триггеров 5 и 9 и второй вход блока вычисления длительности зоны контроля. Триггер 5 и 9 переводятся в единичное состояние и определяют начало зоны контроля,Задним фронтом сигнала 31, подаваемого на второй вход блока 11, приемный счетчик 20 устанавливается в "0". 20 Одновременно с этим сигнал с выхода триггера 9 поступает на первый вход схемы И 10, на второй вход которой поступают тактовые импульсы 23 периода Т с второго выхода синхронизато ра 1При контроле на участке, соответствующем временному интервалу й (фиг . 2), наблюдается наличие как сигнала от дефекта Э;, так и значи- З 0 тельного по амплитуде донного сигна-. ла В;, превышающего порог срабатывания триггера дониого сигнала 17. Для правильной работы устройства в реверсивный счетчик 21 предварительно записывают число ш , соответствующееофориентировочной толщине изделия в точке контроля, которое определяется по формуле что гарантирует попадание донного сигнала Р, в 1 окно строба ТстоБацдиюф. 45 В этом случае донный сигнал 29 проходит через селектор 13 "дна", схему ИЛИ 14 и переключает второй триггер 9 зоны дефекта, обрывая строб- сигнал 32, определяющий число импульсов ш; 33 на приемном счетчике 20. Одновременно с началом счета на счетчике 20 начинается вычитание числа импульсов, поступивших на вход ре-, версивного счетчика 21 от числа ш , предварительно записанного в нем. Эквивалент двоичного числа разности с адресных выходов реверсивного счетчика поступает на дешифратор 22. При этом сигнал на выходе и дешифратора появляется тогда, когда разность ш,-тп,. будет равна и, Соответствующий сигнал 34, поступая на второй вход первого триггера 5 зоны дефекта, переключает его в исходное состояние, обрывая импульс 35 зоны дефекта. Таким образом, величина придонной "мерт1вой зоны составляет -- С Т и. Ве 2 и чина и устанавливается в соответствии с техническими условиями на контроль. Задним фронтом импульса 35 запускается генератор 12 строба донного сигнала, Длительность Формируемогоим импульса 36 выбирается из соотношения Т ф дя 2 ТиСтроб-импульс 36 поступает на управляющий вход временного селектора13, который пропускает донный сигнал, на схему ИЛИ 14 и триггер 15 "дна".Сигналы 32 и 36 объединяются по Ина схеме 18, а после .объединения инвертируются. Сигналы 38 и .36 объединяются по И на схеме 19 и в виде импульсов 39 поступают на второй входсхемы И 17. Сигналы 38 поступают .на третий вход блока 11, на которыйзаписывается число импульсов 40 ссчетчика 20.Большой по амплитуде донный сигнал 4 1 перебрасывает триггер 15 вединичное состояние. Сигнал 40 после инвертирования 42 схемой НЕ 16объединяется с сигналом 39 схемойИ 17. Нулевой выходной уровень 43 вмомент ; подается на,второй входсхемы ИЛИ 14. В исходное состояниетретий триггер 15 возвращается импульсами 24.Моменты времени С,. ;+, хаток,рактериэуются ослаблением донногосигнала ниже порога срабатываниятриггера 15 "дна". В этом случае,импульс 32 триггера 9 эоны дефектане может прерваться импульсом донного сигнала 29, для чего форьпруется специальный сигнал. Так как послепредыдущего такта в реверсивномсчетчике 21 записано число ш;, то смомента прерывания строба 32 начинается процесс прямого счета числаш;+, в счетчике 20 и числа ш,-ш;+,в счетчике 21. При достижении счетчиком 21 числа ш;-ш;,= и с выхода дешифратора 22 появляется сигнал 34,превьппающий импульс 35 первого триггера 5, на выходе которого формирует 5 144 б 558 610 15 20 40 Формула 45 50 55 ся импульс длительностью Тф,= Т (в;-п), При этом длительность строба Т; оказывается равной Т, т.е. длительности строба зоны дефекта в предыдущем такте.Аналогично формируется сигнал 38, задний, фронт которого соответствует моменту прихода сигнала О, в предыдущем такте, Так как триггер 15 "дна" остался в исходном состоянии 4 1, то на второй вход схемы И 17 с выхода схемы НК 16 поступает разрешающий уровень 42. В результате на первый вход схемы И 17 поступает сигнал 39 с выхода схемы И 19, Сигнал 43 совпадения через схему ИЛИ 14 перебрасывает триггер 9, запрещая прохождение импульсов 23 на вход счетчика 21,Переднему фронту импульса 43 соответствует число ш = т,. Число ш ., по заднему Фронту импульса 38 переписывается в реверсивный счетчик 21, Таким образом, в случае пропадания донного сигнала строб донного сигнала 36 сохраняет свое положение. В обоих случаяхи ;+, импульсы от дефекта Э; через блок 7 выделения дефекта, стробируемый импульсами 35, в случае превышения порогового уровня 0 лъ, Э;, фиксируются как дефектные 37 в блоке 8 регистрации, Таких дефектов в зоне импульса 35 может быть несколько. В обоих случаях задний Фронт импульса 31 сбрасывает в ноль счетчик 20 по второму входу перед началом счета.Если в промежуток времени(фиг. 3) донный сигнал П;, 29 появился, но сместился в сторону, со,ответствующую увеличению толщины изделия, то строб 32, обрываемый донный сигналом П +, разрешает прохож- дение через схему 10 т;, -импульсов на вход прямого счетчика 20. Поскольку из предыдущего такта в реверсивном счетчике 21 было записано число ш;, ( ш; то импульс 34 с дешифратора 22 оборвет импульс 35 с выхо да триггера 5 на длительности Т;, = Т (в;, -и). В этом случае длина неконтролируемой "мертвой" зоны состав-. ляет 2 СТ (ш;+-ш + +и), ПО зад 1нему фронту импульса 35 в реверсивный счетчик 21 переписывается число в; , Работа остальных блоков в этот1 период времени аналогична их работе в промежуток времени ;. Если в промежуток временитолщина изделия уменьшается и донный сигнал 0;, смещается относительно своего положения 0в предыдущем такте ближе к импульсу от передней грани (диаграмма 25, фиг. 3, г.;, ), то строб Т,р, ;+ - 32 также обрывается донным сигналом Э; На счет-. чик 20 проходят импульсы щ,.ш . Длительность зоны дефекта Те 4+з =Т" (ш;, -и) будет больше, чем в предыдущем случае, Величина неконтролируемой придонной "мертвой" зоны составляет в этом случае величи-.1ну --- С (ш -ш +п) меньшую1+э ф г 9 чем для промежутков времени ; х+1; х+2.По заднему фронту импульса 38 в реверсивный счетчик 21 переписывается число ш, далее аналогично интервалу ;, Резкие уменьшения толщины, сопровождающиеся выходом донного сигнала за зону своего строба, будут регистрироваться как дефекты до тех пор, пока донный сигнал снова не возвратится в зону своего строба.Ультразвуковой дефектоскоп позволяет контролировать практически весь обьем прозвучиваемого металла листового проката, за исключением извест- . ных заранее и регулируемых приповерхностной и придонной "мертвой" зон,автоматически перестраивать зонуконтроля в зависимости от изменениятолщины контролируемого изделия, причем пропадание донного сигнала несказывается на результатах контроля. изобретения 1, Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний, преобразователь, блок выделения поверхностного сигнала и первый триггер, последовательно соединенные усилитель, блок выделения дефекта и регистратор, второй вход блока выделения поверхностного сигнала подключен к первому выходу синхронизатора, первый вход усилителя подключен к преобразователю, второй вход - к второму выходу блока выделения поверхностного сигнала, второй вход блока выделения дефекта соединен с выходом первого триггера, а второй вход регистратора подключен, к7 1446 первому выходу синхронизатора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, он снабжен последовательно соединенными вторым триггером, первой схемой И и блоком вычисления длительности зоны контроля, последовательно соединенными генератором строб-импульсов) временным селектором и схемой ИЛИ, последовательно соединенными третьим триггером, схемой НЕ и второй схемой И и последовательно соединенными схемой И-НЕ и третьей схемой И, первой вход второго триггера соединен с.вы б ходом блока выделения поверхностного сигнала, второй вход первой схемы И соединен с вторым выходом синхронизатора, первый выход блока вычисления длительности зоны контроля соеди О нен с вторым входом первого триггера, второй вход - с первым выходомблока выделения поверхностного сигнала, вход генератора строб-импульсов соединен с выходом первого триг б гера, второй вход временного селектора соединен с выходом усилителя, второй вход схемы ИЛИ соединен с вторым выходом блока вычисления длительности зоны контроля, выход - с вторым Зо входом второго тригГера и первым вхо 558 8дом блока вычисления длительности зоны контроля, первый вход третьего триггера соединен с выходом временного селектора, второй вход - с первым выходом синхронизатора, выход второй схемы И соединен с третьим вхо. дом схемы ИЛИ, первый вход схемы ИНЕ соединен с выходом генератора строб-импульсов, второй вход - с выходом второго триггера, второй вход третьей схемы И соединен с выходом временного селектора, выход - с вторым входом второй схемы И, а выход схемы И-НЕ соединен с третьим входом блока вычисления длительности эоны контроля.2. Дефектоскоп по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок вычисления длительности зоны контроля выполнен в виде последовательно соединенных приемного счетчика, реверсивного счетчика и дешифратора, первым входом блока вычисления длины зоны контроля является счетный вход приемного счетчика, вторым входом - К-вход приемного счетчика, третьим входом - С-вход реверсивного счетчика, первым выходом - выход деаифратора, а вторым выходом - выход приемного счетчика.Составитель И,СоколовРедактор Г,Волкова Техред Л.Сердюкова Корректо писно ГКНТ СССР Производственно-поли ск аказ 6743/НИИПИ Госуд Тираж 847ственного комитета113035, Москва, Ж изобретениям и открытиям пр Раушская наб., д. 4/5