Ультразвуковой дефектоскоп

(5 ОБ ТЕН АНИЕ О К ПАТЕНТ 57) щем быт про изоб ля, У зн нте вт зд оГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всероссийский государственный институт легких сплавов(73) Всероссийский государственный институт легких сплавов(56) Голодаев Б.Г. Автоматизация импульсного эхо-метода ультразвукового контроля. М.; Машиностроение, 1968, с, 12-14,Авторское свидетельство СССР М 789735, кл, 6 01 М 29/10, 1976.Авторское свидетельство СССР М 1568720, кл, 6 01 И 29/10, 1988. Изобретение относится к ультразвук вому контролю и может быть использовано для создания ультразвуковых детектоскопов и установок контроля материалов и изделий в различных отраслях промышленности.Цель изобретения - повышение точности.На фиг, 1 приведена блок-схема; на фиг.2 - временные диаграммы работы предлагаемого дефектоскопа.Ультразвуковой дефектоскоп для контроля плоскопараллельных изделий содержит последовательно электроакустически соединенные синхронизатор 1, генератор 2 ультразвуковых колебаний, ультразвуковой преобразователь 3 и блок 4 выделения поверхностного сигнала, последовательно соединенные усилитель 5, первый каскад 6 задержки, блок 7 выделения дефекта и регистратор 8, последовательно соединенные первый пороговый каскад 9, второй каскад1835074 А(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСК Изобретение относится к неразрушаюу контролю качества изделий и можетиспользовано в различных отраслях мышленности, Технический результа г ретения - повышение точности контростройство автоматически преобразует ение толщины изделия в значение коициента усиления приемного тракта в рвале времени между приемом первого . орого донных зхосигналов, Это повыт точность определения размеров д".- ов между серединой и поверхностью лия, 2 ил. 10 задержки, смеситель 11 и триггер 12, второй пороговый каскад 13, последовательно соединенные генератор 14 стабильной частоты, коммутатор 15 и реверсивный счетчик 16, второй вход которого подключен к второму выходу коммутатора 16, задатчик 17 кода и блок 18 выделения конца второй зоны контроля, первый вход которого подключен к первому входу генератора 14, к вторым входам блока 4 и регистратора 8, к третьему входу счетчика 16 и выходу синхронизатора 1, выход - к второму входу генератора 14, первый вход каскада 13 подключен к первому входу каскада 9 и выходу усилителя 5, второй вход - к вторым входам каскада 9, блока 7 и блока 18 и выходу триггера 12, третий вход - к выходу регистратора 8, первый вход усилителя 5 подключен к преобразователю 3, второй вход - к второму входу коммутатора 15, третьему входу генератора 14 и выходу блока 4, третий вход - к второму входу смесите 1835074ля 11, третьему входу коммутатора 15 и выходу каскада 13, выход счетчика 16 подключен к четвертому входу коммутатора 15 и второму входу триггера 12, а выход задатчика 17 подключен к четвертому входу счетчика 16, последовательно соединенные второй триггер 19, второй генератор 2 О стабильной частоты, вычитающий счетчик 21, второй коммутатор 22 и управляемый электронный аттенюатор 23, первый вход второго триггера 19 подключен к выходу блока 4 выделения погаерхностного сигнала, второй вход - к выходу второго порогового каскада 13, вторые входы Вычитающего счетчика 21 и Второго коммутатора 22 подключены к Выходу синхронизатора 1, третий Вход вычитающЕго счетчика 22 подключен к выходу второго порогового каскада 13, выход управляемого электронного аттенюатора 23 подключен к четвертому входу усилителя 4 и второй задатчиь 24 кода, выход которого подключен к третьему Входу счетчика 21 и четвертому входу коммутатора 22. Дефектоскоп содержит также контролируемое изделие 25., Ультразвуковой деФектоскоп работает следующим образом.Эхосигналы от дефектов, принимаемые в одном цикле контроля, селектиру 1 отся В двух разных Временных интервалах, в которых и сп ол ьзуются различи ые свойства Взаимного расположения во Времени, При этом зоны контроля формируются в интервала времени между поверхностным эхосигизлОм и п 8 рвым дОнным зхосигнфлом ЗК 1) и в интервале времени ме;кду первым и вторым донным эхосигналом ЗК 2). Задержки и длительности зон контроля определяются выражениями1 зк 1 Ьо тотзк 2=То тзк 1=тотаад зк 1=то,тзад зк 2=1 зк 1,где 1 ц - Время прохождения УЗ колебаниями двойной толщины контролируемого изделия,то - ВРЕМЯ "МЕРтаай ЗОНЫ", ОПРЕДЕЛЯЕ- мое временем затухания поверхностного эхо-сигнала до величины на 1 О дБ меньшей амплитуды эхоСигнала От максимально допустимого дефекта. При Ь- общая длительность обеих1 ц2зон контроля равна времени прохождения УЗ колебаниями двойной толщины контролируемого изделия, а контролем без "мертвой зоны" охватывается вся толщина изделия. 1 О 15 оО 25 ЭО 35 4 О 45 50 Синхронизатор 1, вырабатывающий импульсы 26, запускает генератор 2, который 1 возбуждает в преобразователе 3 импульсы 27 УЗ колебаний. Одновременно импульсы 26 устанавлиаа 1 от в исходное состояние узлы дефе;таскопа, В частности, прекращает работу генератор 14 и заносится В реверсивНЫй ГЧВТЧИК 16 КОД ВРЕМЕНИ ЗаДЕРжКИ то, установленный задатчиком 17 кода.УЗ-колебаний, изучаемые преобразователем 3 через иммерсионную среду, вводятся в контролируемое изделие, находящееся в Ванне, Зхосигналы 28-30, отраженные соответственно от передней и задней граней изделия эхосигнал ЗО после внутреннего Отражения От пОВВРхиОСтИ И дна иэдели(: зхосигнала 29), и эхосигналы 31, отраженные от дефектов, принимаются тем же самым УЗ Г 1 реобраэователем 3, преобразуются им в электрические сигналы 32, пос-,упают на блок 4 и усилитель 5.Выделенные блоком 4 поверхностные сигналы 33 подаются на второй (упраеляющий) Вход усилителя 5 и определяют момент начала Временной регулировки чувствительлости усилителя с характеристикой 34, сООтВетствующей закону изменения амплитуды зхосигнала от дефекта в зависимости от глубины его залегания в интервале времени между поверхностным и перВым донным эхосигналом, Одновременно поверхностный синал 33 запускает генератор 14 стабильной частоты, который начинает генерировать импульсы 35, и устанавливает коммутатор 15 В состояние, разрешающее прохождени 1 О импульсоВ с Выхода Генератора 14 на (первый) вычитающий вход реверсианого счетчика 16 импульсы 36). В момент времени, когда число импульсов 36 от генератора 14, поступающих на вычита 1 ощий вхоо счетчика 16, совпадает со значением КОДЕ ЗВДЕРжКИ то На ВЫХОДЕ ПЕРЕПОЛНЕНИЯ О счетчика 16 появляется импульс 37 переполнения( последний устанавливает триггер 12 в состояние, при котором на его Выходе формируется строб 38 ЗО. Одновременно импульс 37 переполнения устанавлива 8 т коммутатор 15 В сОстояние, при котором импульсы с выхода генератора 14 поступают на (второй) суммирующий вход реверсивного счетчика 16 импульсы 39). Эхосигналы с выхода усилителя 5 поДаются на два порОГОВых каскада 9 и 13 с пороГами Опор 1 И Опор И СООТВЕтСтВВННО, ПРИЧЕМ Опор 1 СООТВЕТСТВУЕТ ПОРОГУ ВЫДЕЛВНИЯ ЭХОСИГНВЛОВ ОТ ДефЕКТОВ, а Опор 2 ЭХОСИГНВЛОВ от дна. Между порогами осуществляется неРавенство Опор 1 Опор 2 СтРОб 38 С ВыхОДа тригера 12 разрешает прохождение сигналов с выходов пороговых каскадов 9 и 13 навходы каскада 10 задержки и смесителя 11, При отсутствии дефекта под УЗ преобразователем 3 (цикл контроля 1) на входы пороговых каскадов 9 и 13 поступает эхосигнал 29, отраженный от задней грани, величина КОтОрОГО ПрЕВЫШаЕт Опор 2. На ВЫХОдаХ Обсих пороговых каскадов 9 и 13 формируются импульсы 40 и 41 соответственно, Импульс 41 через смеситель 11 поступает на второй вход триггера 12 и устанавливает его в состояние "0", при этом формирование ЗК 1 прекращается.Одновременно импульс 41 с выхода порогового каскада 13 устанавливает коммутатор 15 в состояние, разрешающее прохождение импульсов с выхода генератора 14 на вычитающий вход реверсивного счетчика 16. Последний к этому моменту установлен в состояние, соответствующее количеству импульсов, принятых от генератОРа 14 За ПЕРИОД ВРЕМЕНИ 1 зк 1=1 оо. ИМ- пульс 41 подается также на третий (управляющий) вход усилителя 5 и определяет момент начала временной регулировки чувствительности усилителя с характеристикой 42, соответствующей закону изменения амплитуды эхосигнала от дефекта в зависимости от глубины его залегания в интервале времени между первым и вторым донным эхосигналами.В момент времени, огдз числе импульсов от генератора 14, поступающих нэ вычитающий выход счетчика 16, совпадает с ЗНаЧЕНИЕМ КОДа 1 зк 1, На ВЫХОДЕ ПЕРЕПОЛНЕ- ния О счетчика появляется импульс 43 переполнения, ок устанавливает триггер 12 в состояние, при котором на его выходе формируется строб 443 К 2, Одновременно импульс 43 устанавливает коммутатор 15 в состояние, разрешающее прохождение импульсов с выхода генератора 14 ка суммирующий вход реверсивного счетчика .16, который начинает считать число импульсов, заполняющих временной интервал после импульса 42.Строб 44 ЗК 2 разрешает прохождение сигналов с выхода пороговых каскадов 9 и 13, При поступлении на первые входы пороговых каскадов 9 и 13 эхосигкалов 30 (второй донный) на их выходах Формируются импульсы 45 и 46.Последний определяет конец ЗК 2, длительность которой1 зк 2 1 ц (10-10) 1 оДля исключения формирования последующих зон контроля блоком 18 вырабатывается импульс 47, прекращающий работу генератора 14.При появлении эхосигнала 31 от дефекта в интервале времени между поверхност 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ным и первым донным зхосигналами (циклконтроля 2) с уровнем Одеф., лежащим в преДЕЛаХ МЕЖДУ Опор 3 И Опор 2, ТОЛЬКО На ПЕРвом пороговом каскаде 9 выделяетсяимпульс 48 дефекта, Задержанный каскадом 10 импульс 49 дефекта через смеситель11 сбрасывает триггер 12 и прекращает формирование ЗК 1, исключая выделение первого донного эхосигнала и формирование ЗК 2,что обеспечивает однозначность определения параметров дефекта,При появлении эхосигнала 31 от дефекта в интервале времени между первым ивторым донными эхосигналами, соответствующего расположению дефекта в подповерхностной "мертвой зоне" для интервалавремени между поверхностным и первымдонным эхосигналами (цикл контроля 3),формируются две зоны контроля.Причем конец второй зоны контроля определяется задержанным зхосигкалом отдефекта, выделенным также только пороговым каскадом 9.Эхосигналы с выхода усилителя 5 поступают на каскад 6 задержки, величина 11 которой выбирается равной длительностиединичного отражения от дефекта и определяет "мертвую зону" дефектоскопэ, г,а вьходе каскада 6 формируетгпоследовательность эхосигналов 50, содежащая все сигналы и задержанная отн ",тельно последовательности сигналов 3 навремя 11, Задержка каскада 10 выбираетсяравной 1211.Таким образом, вырабатываемые триггеры 12 ЗК 1 и ЗК 2 при формировании ихконца донными сигналами всегда отстроекы от донных сигналов, содержащихся в последовательности эхосигналов 50,подаваемой на вход блока 7 выделения дефекта, что исключает ложную регистрациюдонных эхосигналов. В то же время при формировакии конца зоны контроля задержанным на время 1211 сигналом дефекта сигналдефекта в последовательности эхосигналов50 всегда совпадает со стробом зоны контроля и выделяется блоком 7 выделения дефекта, что исключает пропуск дефектов суровнем эхосигнала, превышающим Опор 1.Сигналы 51 дефекта с выхода блока 7 поступают на регистратор 8,Для повышения точности определенияразмеров дефектов, выявляемых в зоке контроля ЗК 2 в дефектоскоп введены элементы19 - 24, оторые работают следующим образом.Импульс с выхода синхронизатора 1 вкаждом цикле контроля производит записькода с выхода задатчика кода 24 в счетчик21 и разрешает прохождение кода с выходаэадатчика 24 через коммутатор 22 на управляемый электронный аттенюатор 23, который устанавливает соответствующее ослабление входных эхасигналов. усиливаемых усилителем 4, Значение кода О 1, задаваемого задатчиком 24, определяется уменьшением энергии ультразвуковых колебаний эа счет затухания, рассеяния и неполного отражения отдна при прохождении ультразвука через контролируемое изделие максимальной толщины.Поверхностный эхасигнал 33 устанавливает триггер 19 в состояние, при котором генератор стабильной частоты 20 начинает формировать импульсы 53 с частотой, соответствующей закону изменения донного эхосигнала в зависимости от толщины и аку стических свойств материала контролируемого изделия. Импульсы с выхода генератора 20 поступают на вычитающий вход счетчика 21, уменьшая значение его выходного кода.Первый донный эхосигнал 41 устанавливает триггер 19 в состояние, при котором генерация импульсов 52 генератором 20 прекращается, Так как временной интервал между импульсами 28 и 29 соответствует времени прохождения ультразвуковыми колебаниями двойной толщины иэделия, то код на выходе счетчика 21 уменьшится на величину Й, соответствующую ослабленно донного эхосигнала по сравненюо с поверхностным иэ за рассеяния, поглощения и неполного отражения от дна ультразвука в материале контролируемого иэделия данной толщины. Полученное значение кода 6= О 1- 1 с выхода счетчика 21 через коммутатор 22 эхосигналом 41 подается на вход управляемога аттенюатора 23, который поднимает общий коэффициент усиления усилителя 5 на величину 62, компенсируя ослабление первого донного эхосигнала эа счет рассеяния, поглощения и неполнога отражения от дна ультразвука при прохождении через контролируемое изделие,Предлагаемый дефектоскоп позволяет увеличить точность определения размеров дефектов, выявляемых в пласкопараллельных иэделиях после нескольких внутренних отражений ультразвука, за счет автоматического изменения коэффициента усиления усилителя в зависимости от толщины контролируемога изделия, компенсирующего ослабление первого донного эхосигнала эа счет рассеяния, поглощения и непоянога отражения от дна ультразвуковых колебаний,5 10 15 20 25 30 35 Формула изобретения ультразвуковой дефектаскоп, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний, ультразвуковой преобразователь, блок выделения поверхностного сигнала, усилитель, второй вход которого подключен к выходу ультразвукового преобразователяя, первый каскад задержки, блок выделения дефекта и регистратор, последовательно соединенные первый пороговый каскад, первый вход которого связан с выходом усилителя. второй каскад задержки, смеситель, первый триггер, блок выделения конца второй зоны контроля, первый генератор стабильной частоты, первый коммутатор и первый реверсивный счетчик, второй вход которого связан с вторым выходом первого коммутатора, первый задатчик кода, подключенный к входу памяти первого реверсивного счетчика, и второй пороговый каскад, первый вход которого подключен к выходу усилителя, а выход- к второму входу смесителя, третьему входу усилителя и второму входу первого коммутатора, выход переполнения первого реверсивного счетчика соединен с третьим входом первого коммутатора и вторым входом первого триггера, связаннога с вторым входом первого порогового каскада, выход блока выделения поверхностного сигнала подключен к третьему входу первого генератора стабильной частоты и четвертому входу первого коммутатора, а выход синхронизатора соединен с вторым входом блока выделения конца второй зоны контроля, третьим входом первого генератора стабильной частоты, четвер гым входом первого реверсивного счетчика и вторым входом регистратора, связанного выходам с входом запрета второго порогового каскада,отличающийся тем, чтоанснабжен вторым эадатчикам када и последовательно соединенными вторым триггером, вторым генератором стабильной частоты, вторым реверсивным счетчиком, вторым коммутатором и аттенюаторам, первый вход второго триггера падклачен к выходу блока выделения поверхнастнога сигнала, второй вход - к выходу второго порогового каскада, вторые входы второго реверсивного счетчика и второго коммутатора подключены к выходу синхронизатора, третий вход второго коммутатора подключен к выходу второго порогового каскада, выход второго эадатчика кода подключен к третьему входу второго реверсивного счетчика и четвертому входу второго коммутатора, а выход аттенюатора подкаачен к четвертомувходу усилителя, 18350741835074 сРе Фиг. 2 Составитель В. ЮллиненТехред М. Моргентал Корректор М,Андрушенко Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2713 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5