Многоканальный ультразвуковой дефектоскоп

союз совЕтскихСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН НЯО 16069ц 1)5 С 01 И 29/04 1 р та, а тат т т т а а",3,4 к 17 ОПИСАН ТЕН Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ торско-техмеханическо"зико-мехаКошевой,енко,тво СССР 04, 1981(57) Изобретение к юцтего ультразвуков жет быть использов иэделий с различно дефектами. Цель из ние достоверности УЛВТРАЗВУКОВО сается го кон но при нера роля конт руша и мо риентирован и обретения выше контрелие изделии.вращаютсинхроимонтролируемое иэдормируя при этом очные ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Специальное конструкнологическое бюро Физикого института АН УССР и Финический институт АН УССР(56) Авторское свидетельс11 р 1022048, кл. С 01 И 29/ пульсы, управляющие генераторами 4мощных высокочастотных импульсов, питающих излучатели 5. Излучатели 5 иприемники 6 выполнены в виде разнесенных ацтецц, состоящих из прилегающих пьезокерамических пластин с раз"личцымц углами ввода - вывода. Завремя каждого оборота изделия 21 сприемников 6 через коммутаторы 7 записывается информация в цифровом виде в оперативный запоминающий блок10. В сумматоре 9 происходит суммирование информации о дефекте, полученной при одцом угле ввода-вывода ультразвука при соседних оборотах изделия,Информация от оперативного запоминаю- йщего блока 10 выводится ца экран регистратора 11, где изображение соответствует развертке изделия. Благодаря ииогоракурсиости обзора Лед)акта Сяпроисходит накопление информации одефекте и записи ее в одну и ту жеобласть памяти запоминающего блока 1 ваей10. 4 ил. ФИзобретение касается неразрушающих средств и методов исследования и кон- троля и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии.Цель изобретений - повьппение достоверности контроля изделий за счет многоракурсности сканирования дефектов.На фиг, 1 изображены блок-схема предлагаемого дефектоскопа; на фиг. 2- блок-схема формирования адресов оперативного запоминающего блока; на фиг, 3 - схема расположения пространственно-разнесенных ультразвуковых антенн; .на фиг. 4 - диаграммы, поясняющие работу дефектоскопа.Лефектоскоп содержит задающий генератор 1, формирователь 2 адресов оперативного запоминающего блока (ОЗУ), Б спусковых схем 3, И генераторов 4 мощных высокочастотных импульсов, Ь ультразвуковых излучателей 5, Ь ультразвуковых приемников б, Ь коммутаторов 7, аналого-цифровой 25 преобразователь (АЦП) 8, сумматор 9 ОЗУ 10, регистратор 11, выход задающего генератора 1 подключен к входу Формирователя 2 адресов ОЗУ, первый выход которого подключен к первому входу управления Ь коммутаторов 7, выходы спусковых схем 3 подключены к входам М генераторов 4 мощных высокочастотных импульсов, выходы которых соединены с соответственными И элементами Ь ультразвуковых излучателей 5, выходы И элементов Ь ультразвуковых приемников 6 соединены с соответственными аналоговыми входами Ь коммутаторов 7, второй вход управ ления Ь коммутаторов 7 и вход управления М спусковых схем 3 соединены вторым выходом Формирователя 2 адре- сов ОЗУ, выход коммутаторов 7 поступает на аналоговый вход АЦП 8, выход которого соединен с первым входом сумматора 9, второй вход сумматора 9 соединен с выходом ОЗУ 10, который соединен также с входом регистратора 11, инФормационный вход ОЗУ 10 соединен с выходом сумматора 9, вход адреса ОЗУ 10 соединен с третьим выходом Формирователя 2 адресов ОЗУ, вход записи - считывания ОЗУ 10 соединен с четвертым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ, вход запуска АЦП 8 соединен с пятым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ. Формирователь 2 адресов ОЗУ содержит сканирующий блок 12,коммутатор 13 пространственного смещения, счетчик 14 строк записи, счетчик 15 элементов записи, счетчик 16 элементов считывания, счетчик 17 строк считывания элемент 18 совпадения, коммутатор 19 адресов записи - считывания и формирователь 20 импульсов, Вход формирователя 2 адресов/ ОЗУ является счетным входом счетчика 16 элементов считывания, второй вход которого соединен с первым входом коммутатора 19 адресов записи - считывания, а первый выход соединен с первым входом элемента 18 совпадения и счетным входом счетчика 17 строк считывания, выход которого соединен с вторым входом коммутатора 19 адресов записи-считывания, выход элемента 18 совпадения является вторым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ и соединен с входом управления коммутатора 19 адресов записи-считывания, с входом формирователя 20 импульсов и со счетным входом счетчика 15 элементов записи, первый выход которого соединен с третьим входом коммутатора 19 адресов записи-считывания, а второй выход объединен с вторым входом элемента 18 совпадения, первый выход формирователя 20 импульсов является четвертым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ, а второй выход Формирователя 20 импульсов - пятым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ,Первый выход сканирующего блока 12 является первым выходом формирователя 2 адресов ОЗУ и соединен с входом предустановки счетчика 14 строк записи и с входом управления коммутатора 13 пространственного смещения, на входах которого установлены коды Р , Р Рь , а выход сое 2Кдинен с информационными входами счетчика 14 строк записи, второй выходсканирующего блока 12 соединен ссчетным входом счетчика 14 строк записи, первый выход которого соеДиненс первым входом счетчика 15 элементов записи, а второй выход соединенс четвертым входом коммутатора 19 адресов записи-считывания, выход которого является третьим выходом формирователя 2 адресов ОЗУ,Узлы дефектоскопа реализованы насерийной элементной базе в качестверегистратора используется телевизионный монитор,5 16Лефектоскоп работает следующим образом.Запуск и синхронизация дефектоскопа осуществляются задающим генератором 1 и сканирующим блоком 12. Контролируемое изделие 21 приводится во вращение приводным механизмом (не показан). Вначале каждого оборота контролируемого изделия 21 на первом выходе сканирующего блока 12 формируется импульс частотой Р , который поступает на вход управлейия коммутатора 13 пространственного смещения, в результате код Р, Р и т.д. проходит (в зависимости от номера оборота) на информационные входы счетчика 14 строк записи. Этот же импульс поступает на вход предустановки, а это значит, что отсчет строк записи на первом обороте будет происходить от кода Р, на втором обороте - от кода Р, на К-ом обороте - от кода Р.За каждый оборот контролируемого изделия 21 на втором выходе сканирующего блока 12 формируется А строчных синхроимпульсов с частотой Р . Сигнал с первого выхода сканирующего блока 12 поступает на первый вход управления коммутаторов 7. Указанные коды Р , Р Р установлены на входе комФмутатора 13 пространственного смещения и определяют пространственное смещение каждой из К ультразвуковых антенн, относительно первой из них, выбранной за начало отсчета.Для определения значения кодов Р , РР используют формулу А360 о где А- количество строк контроляза время одного оборотасканирования;Ф, - центральный угол, определяющий пространственноесмещение; х-й антенны относительно первой; А - номер строки, против которой установлена "я антенна;- изменяется от 1 до К. Полученное десятичное число А записывается в соответствующем двоичном, коде Р и устанавливается на входе коммутатора 13 пространственного смещения. 06926 бВыход задающего генератора 1 соединен с выходом формирователя 2 адресов ОЗУ, который является счетным ввходом счетчика 16 элементов считывания, На первом выходе счетчика 16 элементов считывания формируется телевизионный строчный синхроимпульс с частотой ." , который поступает насчетный вход счетчика 17 строк считьгвания и через элемент 18 совпадения,поступает на вход управления коммутатора 19 адресов записи-считывания.На втором выходе счетчика 16 элементов считывания формируются адресаМ элементов ультразвуковых приемниковкоторые поступают на первый вход коммутатора 19 адресов записи-считыванияНа выходе сзтчика 17 строк считыва ния формируется А строчных адресов,которые поступают на второй вход коммутатора 19 адресов записи-считывания.Во время прямого хода телевизионногострочного синхроимпульса равного д 25 г,д, происходит считывание информацнн из ОЗУ 10, при этом на адресныевходы ОЗУ 10 через коммутатор 19 адресов записи-считывания проходит кодадреса, сдармированный на втором выхо де счетчика 16 элементов считывания ина выходе счетчика 17 строк считывания. Считываемая информация из ОЗУ 10выводится на экран регистратора 11.Передний фронт каждого телевизионного строчного синхроимпульса с первого выхода счетчика 16 элементов считы вания через элемент совпадения последовательно производит запуск М спчсковых схем 3, которые последователь но запускают М генераторов 4 мощныхвысокочастотных импульсов. Хощнье вьгходные импульсы поступают последовательно на каждый из Мэлементов Кпространственно-разнесенных ультра звуковых излучателей 5. Акустическийсигнал проходит через контролируемоеизделие 21 и принимается соответствующим элементом Ь ультразвукового приемника 6. Ь коммутаторов 7 разбиты на 50 К групп по М коммутаторов 7 в каждой.Выбор каждой конкретной из К групппроизводится импульсом с первого вьгхода сканирующего блока 12 (в зависимости от количества оборотов контролируемого изделия), который поступает на первый вход Ь коммутаторов.7.Задний фронт телевизионного строчногосинхроимпульса через элемент 18 совпадения поступает на второй вход Ь(2)- Е +-+ пр д 0,П "пр.х.сси ) 30 где Ь - толщина контролируемогоиэделия;ч - скорость распространения ультразвука в материале контролируемого.изделия;ц- время преобразованиявремя прямого хода теп,х, соилевизионного строчногосинхроимпульса равное50,8 мксек.На втором выходе сканирующего блока 12 формируются строчные сканирующие синхроимпульсы, которые поступают 45 на счетный вход счетчика 14 строк записи. На первом выходе счетчика 14 строк записи Формируется импульс", который устанавливает первый выход счетчика 15 в нулевое положение, а второй выход в положение логической "1", в результате чего дается разрешение по второму входу на элемент 18 совпадения.Задний Фронт телевизионного строчного синхроимпульса, который формиру ется на первом выходе счетчика 16 элементов считывания, через элемент 18 совпадения поступает на счетный 40 коммутаторов 7 и подключает коммутатор, соответствующий излучаемому элементуультразвукового излучателя 5. Например, при излучении первым элементом ультразвукового излучателя на первом обороте контролируемого изделия будет подключен первый коммутатор из первой группы коммутаторов 7. Через коммутаторы 7 сигнал проходит на аналоговый вход АЦП 8. На вход запуска АЦ 11 8 с Формирователя 20 импульсов поступает импульс запуска, который формируется через времяотносительно заднего фронта телевизионного строчного синхроимпульса, который поступает на запуск формирователя 20 импульсов. На первый вход сумматора 9 поступает преобразованная АЦП 8 инФормация. Через время С относительно запуска формирователя 20 импульсов формируется импульс записи ОЗУ 10. Времяиспользуется для считывания информации, поступающей из ОЗУ 10 на второй вход сумматора 9. 25Время С определяют по Формуле вход счетчика элементов записи и на его первом выходе Формирует Б адресов ультразвуковых приемников 6. Синхронно с Формированием И адресов ультразвуковых приемников 6 по переднему фронту телевизионного строчного синхроимпульса происходит срабатывание М генераторов 4 мощных высокочастотных импульсов. Когда на первом выходе счетчика 15 элементов записи сформируется последний И-й адрес, то на его втором выходе формируется логический "0" и прохождение телевизионных строчных синхроимпульсов на запуск И генераторов, через элемент 18 совпадения прекращается. Необходимо подчеркнуть, что во время первого оборота контролируемого изделия 21 прохождение информации по второму входу сумматора 9 блокируется, в результате чего на информационный вход ОЗУ 10 поступает информация с первого входа сумматора 9. С приходом следующего строчного сканирующего синхроимпульса на первом выходе счетчика 14 строк записи снова Формируется импульс, который устанавливает первый выход счет чика 15 элементов записи в нулевое по ложение, а второй выход в положение логической "1", в результате чего дается разрешение на второй вход элемента 18 совпадения.И телевизионных строчных синхроимпульсов через элемент 18 совпадения, спусковые схемы 3 запустят И генераторов и на первом выходе счетчика 15 элементов записи сформируется М адресов. Когда на первом выходе счетчика 15 элементов записи сформируется последний И-й адрес, то на втором выходе устанавливается логический "0", За время одного оборота произойдет А таких циклов (согласно количеству строчных сканиру" ющих синхроимпульсов).Значение частоты Р, строчных сканирующих синхроимпульсов на втором выходе сканирующего блока 12 связано с частотой Й и телевизионного строчного синхроимпульса на первом выходе счетчика 16 элементов считывания фор1-И1(3)1 сси Во время обратного хода, равноготелевизионного строчного синхроимпульса коммутатор 19 записи-считывания пропускает на адресный вход ОЗУ 10 сигнал с первого выхода счет10 этой информации по одному и тому же Радресу в ОЗУ 10 на первом и втором оборотах,Во время третьего оборота контролируемого изделия 21 сигнал с первого выхода сканирующего устройства 12 подключает третью группу И коммутаторов, что обеспечивает проведение контроля третьей из ультразвуковых антени, На информационные входы счетчика 14 записи строк поступает код Р,Первый строчный сканирующий синхроимпульс со второго вьг.ода сканирующего блока 12 на втором выходе счетчика14 строк записи сформируется адресР,-й строки.В течение времени.иэ ОЗУ. 10 навторой вход сумматора 9 считывается 20 25 информация, накопленная по каждомуиз М элементов в течение предыдущихдвух оборотов, На первый вход сумматора 9 поступает информация от И приемо-излучающих элементов третьей ультразвуковой антецнь 1, которая контролирует изделие 2 под углом ввода-вьювода, отличным от двух предыдущих. Когда дефект с координа 1 ал 1 и Р попадает в зону контроля третьей ультразвуковой антенны, то на второй вход сумматора 9 поступает информация, накопленная по этому дефекту в течение двух предыдущих оборотов, а4ца первый вход - информация, полученная от п-го приемо-излучающего элемента третьей ультразвуковой антенны. Результат с выхода сумматора 9 снова запишется в Радрес ОЗУ 10.Записацная инФормация цз ОЗУ 10 вьг выводится во время прямого хода строчцого телевизионного синхроимпульса ца экран регистратора 11, При этом изображение на экране регистратора 11 соответствует развертке контролируемого изделия 21, причем длина телевизионных строк соответствует длине элементной ультразвуковой антенны, а ширина кадраширине развертки контролируемого изделия 21. Таким образом, благодаря многоракурсности обзора дефекта и использования формирователя 2 адресов ОЗУ происходит накопление информации о дефекте и запись этой информации в одну и ту же область памяти ОЗУ 10 с координатами Рд, что существенно повышает достоверность контроля иэделия. 1606926чика 15 элементов записи, в результате чего с второго выхода счетчика 14строк записи на вход записи-считывания ОЗУ 10 поступает импульс записис первого выхода Формирователя 20 им 5пульсов.Таким образом, в ОЗУ 10 будет записана информация о контролируемомизделии вдоль одной строки, состоящая из И значений.За время одного оборота на второмвыходе сканирующего блока 12 формируется А строчных сканирующих синхроимпульсов, в результате чего в ОЗУ 10 15запишется А И информационных слов.Эта информация представляет ортографическое изображение развертки контролируемого изделия 21 по одной изК пространственно-разнесенных ультразвуковых антенн,Во время второго оборота контроли-руемое изделие 21 контролируется второй из пространственно-разнесенныхультразвуковых антенн. С первого выхода сканирующего блока 12 сигнал поступает на вторую группу из И коммутаторов и на вход управления коммутатором 13 пространственного смещения. На информационные входы счетчика 14 строк записи проходит код Р,.Первый строчный сканирующий сицхроим .пульс со второго выхода сканирующегоблока 12 на втором выходе,счетчика14 строк записи сформирует адрес Р -йстроки. Время , (Фиг. 4) используется для считывания информация цз ОЗУ10 на второй вход сумматора 9. Этаинформация получена во время первогооборота по каждому из И элементов цаР -й строке, т.е. данная информацияполучена по первой из пространственно-разнесенных ультразвукоцых антенн.Начиная со второго оборота, сумматор9 суммирует информацию, поступаемую д 5.на первый и на второй входы, и результат записывается в ОЗУ 10.На первый вход сумматора 9 поступает информация от И приемно-излучающих элементов второй ультразвуковой 50антенны, которая контролирует изделие под другим углом ввода-вывода.В случае наличия дефекта ца Р,-йстроке с координатами Р, (где и -один из элементов) получают суммированне информации о нем, полученнойпод одним углом ввода-вывода на пер-,вом обороте и под другим углом ввода-.вывода на втором обороте и запись11 160692формула й з о б р е т е н и я Многоканальный ультразвуковой де 4 ектоскоп, содержащий задающий ген=, ратор, последовательно соединенные Ь спусковых схем, И генераторов мощных высокочастотных импульсов, Ь ультразвуковых излучателей, Ь ультразвуковых приемников, подключенные соответственно к их выходам Ь коммутаторов и регистратор, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьппения достоверности контроля изделий, он снабжен дополнительными Н - Ь спуско выми схемами, последовательно соединенными аналого-цифровым преобразователем, информационные входы которого подключены соответственно к выходам коммутаторов, сумматором и оператнв ным запоминающим блоком, выход которого связан с вторым входом сумматора и входом регистратора, и формирователем адресов, ультразвуковые излуча.тели и ультразвуковые приемники выпол иены в виде Ь/Н пространственно-ра.знесенных антенн, состоящих из М прилегающих одна к другой прямоугольных пьезоэлектрических пластин с Ь/Х различными углами ввода-вывода, выходы ЗО Ю спусковЫх схем подключены соответственно к входам М генераторов мощных высокочастотных импульсов, выходы которых соединены соответственно с Н элементами ультразвуковых излучателей, Формирователь адресов выполнен в виде последовательно соединенных счетчика элементов считывания, вход которого подключен к выходу задающего генератора, счетчика строк считывания и коммутатора адресов записи-счи 12 тывания, выход которого подключен квходу записи адресов оперативного запоминающего блока, а второй вход - квторому выходу счетчика элементовсчитывания, последовательно соединенных элемента совпадения, подключенного первым входом к первому выходусчетчика элементов считывания и выходом - к формирователю импульсов, первый и второй выходы которого связанысоответственно с входом записи-считывания оперативного запоминающего блока и с входом запуска аналого-цифрового преобразователя, последовательно соединенных сканирующего блока,счетчика строк записи и счетчика элементов записи, первый выход которогоподключен к третьему входу коммутатора адресов записи-считывания, а второй выход - к второму входу элементасовпадения, выход которого связан сосчетным входом счетчика элементов записи, третьему входу коммутатора адресов записи-считывания и управляющим входам спусковых схем и первымуправляющим входам коммутаторов и коммутатора пространственного смещения,выход которого подключен к второмувходу счетчика строк записи, второйвыхоД сканирующего блока подключенк входу предустановки счетчикастрок записи, вторым управляющимвходам коммутаторов и к управляющему входу коммутатора пространственного смещения, второй выход счетчика строк записи связан с четвертымвходом коммутатора адресов записисчитывания, пятый вход которого подключен к второму выходу счетчика элементов записи, 16069261606926 Составитель Л. КондрыкинскаяРедактор А. Ренин Техред Л.Сердюкова Корректор Л, Бе ираж 508 аказ 3 одписно ВНИИПИ Гос ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 изводствен ственного комитета по и 113035, Москва, Ж, бретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб., д. 4/54