Устройство ультразвукового контроля структуры материалов

Полезная модель относится к области измерений и может быть использована для неразрушающего контроля и диагностики материалов и изделий ультразвуковыми методами, в частности для контроля движущихся протяженных объектов (прутков, проволоки, лент и т.п.) или при непрерывном быстром сканировании устройства вдоль протяженных объектов. Устройство ультразвукового контроля структуры материалов содержит генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, два приемных преобразователя, расположенных на одной линии с излучающим преобразователем с двух сторон от него и соединенных с усилителями сигналов, вычислитель скорости ультразвуковой волны, соединенный с выходами усилителей и генератором. Вычислитель скорости звуковой волны выполнен в виде двух соединенных с генератором и соответствующими усилителями вычислителей параметров L ₁/T₁ и L₂/T₂, где L ₁ и L₂ - расстояния между излучающим и приемными преобразователями, а T₁ и T₂ - интервалы времени между излученным сигналом и сигналами, принятыми первым и вторым приемными преобразователями, соответственно. Выходы вычислителей параметров L₁/T₁ и L₂ /T₂ соединены с входами сумматора, выход которого является выходом устройства. Преобразователи сигналов могут быть выполнены бесконтактными. Предлагаемое техническое решение направлено на расширение функциональных возможностей устройства, повышение достоверности контроля при взаимном перемещении устройства и изделия. 1 ил.

Полезная модель относится к области измерений и может быть использована для неразрушающего контроля и диагностики материалов и изделий ультразвуковыми методами, в частности для контроля движущихся протяженных объектов (прутков, проволоки, лент и т.п.) или при непрерывном быстром сканировании устройства вдоль протяженных объектов.

Известно устройство ультразвукового контроля структуры материалов [1], содержащее излучающий и приемный преобразователи, расположенные на одной поверхности и жестко связанные между собой. Структуру материала определяют по времени распространения ультразвуковой волны в материале. Недостаток устройства - невозможность точного определения скорости распространения упругих волн в движущихся материалах или при сканировании протяженных объектов.

Наиболее близким к предлагаемой полезной модели техническим решением является устройство ультразвукового контроля структуры материалов [2], содержащее генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, два приемных преобразователя, расположенных на одной линии с излучающим преобразователем с двух сторон от него и соединенных с усилителями сигналов, а также вычислитель скорости ультразвуковой волны, соединенный с выходами усилителей и генератором. Структуру контролируемого материала определяют по скорости распространения ультразвуковой волны, измеряемой с помощью двух приемо-передающих каналов. Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, а именно невозможность контроля движущихся протяженных объектов, а также контроля материалов и изделий сканирующим устройством.

Предлагаемая полезная модель направлена на расширение функциональных возможностей устройства, повышение достоверности контроля при взаимном перемещении устройства и изделия.

Данный технический результат достигается тем, что в устройстве ультразвукового контроля структуры материалов, содержащем генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, два приемных преобразователя, расположенных на одной линии с излучающим преобразователем с двух сторон от него и соединенных с усилителями сигналов, вычислитель скорости ультразвуковой волны, соединенный с выходами усилителей и генератором, согласно полезной модели, вычислитель скорости звуковой волны выполнен в виде двух соединенных с генератором и соответствующими усилителями вычислителей параметров L₁/T₁ и L₂/T ₂, где L₁ и L₂ - расстояния между излучающим и приемными преобразователями, а T₁ и T ₂ - интервалы времени между излученным сигналом и сигналами, принятыми первым и вторым приемными преобразователями, соответственно, и сумматора, входы которого соединены с выходами вычислителей параметров L₁/T₁ и L₂/T ₂, а выход является выходом устройства. Преобразователи сигналов могут быть выполнены бесконтактными.

Выполнение вычислителя скорости звуковой волны в виде двух вычислителей параметров L₁/T₁ и L₂/T ₂, позволяет учесть влияние скорости V взаимного перемещения устройства и контролируемого изделия (при движущемся относительно неподвижного устройства изделии или неподвижном изделии и сканирующем вдоль него устройстве) и исключить указанное влияние на выходной сигнал устройства. Это расширяет функциональные возможности устройства, увеличивает достоверность контроля структуры материала изделий при взаимном перемещении устройства и изделия.

Полезная модель поясняется с помощью фигуры. Устройство ультразвукового контроля структуры материалов состоит из генератора 1, излучающего преобразователя 2, соединенного с генератором, двух приемных преобразователей 3 и 4, расположенных на одной линии с излучающим преобразователем 1 с двух сторон от него на расстояниях L ₁ и L₂, соответственно. Преобразователи 3 и 4 соединены с соответствующими усилителями 5 и 6 сигналов и с первыми входами вычислителей 7 и 8 параметров L₁/T ₁ и L₂/T₂, где L₁ и L ₂ - расстояния между излучающим и приемными преобразователями, а T₁ и T₂ - интервалы времени между излученным сигналом и сигналами, принятыми первым и вторым приемными преобразователями, соответственно. Вторые входы вычислителей 7 и 8 соединены с генератором 1, выходы соединены с двумя входами сумматора 9, а выход сумматора является выходом устройства. Преобразователи сигналов в зависимости от формы и размеров контролируемых изделий могут быть выполнены накладными (как показано на фигуре) или проходными и, преимущественно, бесконтактными.

Устройство работает следующим образом. После установки преобразователей устройства у поверхности движущегося со скоростью V контролируемого изделия (фигура) генератор 1 зондирующих импульсов воздействует на излучающий преобразователь 2, который возбуждает в изделии импульс ультразвуковой волны, движущийся со скоростью C в направлениях к приемным преобразователям 3 и 4. Принимаемые импульсы ультразвуковой волны через усилители 5 и 6 передаются на соответствующие вычислители 7 и 8 параметров L₁/T₁ и L₂/T₂. При этом интервал времени между моментами возбуждения и приема волны приемным преобразователем 3, с учетом встречного по отношению к направлению волны движения изделия, определяется выражением T₁=L₁/(C-V), а интервал времени между моментами возбуждения и приема волны приемным преобразователем 4, с учетом совпадающих направлений движения волны и изделия, - выражением T₂=L₂/(C+V). Соответственно, на выходах вычислителей 7 и 8 появляются сигналы L₁/T₁ =C-V и L₂/T₂=С+V, которые подаются на входы сумматора 9. Сигнал на выходе последнего равен L₁/T ₁+L₂/T₂=2C, т.е. не зависит от скорости взаимного перемещения устройства и контролируемого изделия, а только от структуры материала изделия, однозначно связанной со скоростью ультразвуковой волны.

Источники информации

1. Патент РФ на изобретение 2060494, G01N 29/10.

2. Патент РФ на изобретение 2442154, G01N 29/04.

1. Устройство ультразвукового контроля структуры материалов, содержащее генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, два приемных преобразователя, расположенных на одной линии с излучающим преобразователем с различных сторон от него и соединенных с усилителями сигналов, вычислитель скорости ультразвуковой волны, соединенный с выходами усилителей и генератором, отличающееся тем, что вычислитель скорости звуковой волны выполнен в виде двух соединенных с генератором и соответствующими усилителями вычислителей параметров L₁/T₁ и L₂ /T₂, где L₁ и L₂ - расстояния между излучающим и приемными преобразователями, a T₁ и Т₂ - интервалы времени между излученным сигналом и сигналами, принятыми первым и вторым приемными преобразователями соответственно, и сумматора, входы которого соединены с выходами вычислителей параметров L₁/T₁ и L₂ /T₂, а выход является выходом устройства.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что преобразователи сигналов выполнены бесконтактными.