Ультразвуковой дефектоскоп

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при контроле с измерением уровня приемного сигнала. Цель изобретения - повышение точности за счет учета изменения порогового уровня при определении дефекта в изделии. Контролируемое изделие зондируется ультразвуком. Принятый от дефекта сигнал сравнивается по амплитуде с опорным уровнем. Разностный сигнал измеряется цифровым измерителем с учетом знака отклонения от установленного порога . Испол ,зование двух операционных усилителей и целителя напряжения позволяет работать аналого-цифровому преобразователю на липвйном участке его характера., и ки путем преобразования разностною сигнала только в однополярный сигнал. 4 мл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N ..29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4871088/28 (22) 04.10.90 (46) 30,06.92. Бюл. М 24 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения "ЦНИИТMALLI" (72) О.Н,Жуков (53) 620,179,16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1515102, кл. 6 01 N 29/04, 1988.

Дефектоскоп ультразвуковой УД2-12(2.1). Руководство по ксплуатации

ЩЮ2,068.136 РЗ. Приложение 4, с. 3. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ,ЛЕ ЪЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано

Изобретение относи гся к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано для цифр вого измерения уровня сигнала, отраженного от несплошности.

Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий генератор зондирующих импульсов., преобразователь, усилитель, временной селектор и аналого-цифровой:. преобразователь, отличающийся тем, что аналого-цифровой преобразователь включает в себя компаратор, генератор импульсов и счетчик импульсов, выход которого соединен через дешифратор с регистратором результатов измерения амплитуды отраженных сигналов, а с помощью устройства код-аналог изменяется порог срабатывания комг.аратoðà. Недостатком . данного устройства ABrIAeTO$I относительно невысокое быстродействие, так как аналого-цифровой преобразователь осуществля- . Ж 1744636 А1 при контроле с измерением уровня приемного сигнала. Цель изобретения — повышение точности за счет учета изменения порогового уровня при определении дефекта в изделии. Контролируемое изделие зондируется ультразвуком. Принятый оТ дефекта сигнал сравнивается по амплитуде с опорным уровнем. Разностный сигнал измеряется цифровым измерителем с учетом знака отклонения от установленного порога. Использование двух операционных усилителей и де !ителя напряжения позволяе работать аналого-цифровому преобразователю на ги ейном участке его характери..: г:!ки путем преобразсвания разност !ого сигнала только в однополярный сигнал, 4 ил. ет измерение амплитуды сигналов только при поступлении на его вход нескольких отра кен "л! JIx !„"и чалов.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению и достигаемому результату является ультразвуковой дефектоскоп, г.вторый содержит соединенные последе"-"!ательно синхронизатор, генепатор зондирующих импульсов, акустический г!реобразователь, усилитель, пиковый детектор с временным селектором, генератор стробируюших импульсов, включенный между выходом синхронизатора и входом времeI-Iной селекции пикового детектора, последовательно соединенные источник опорного напряжения и компаратор и блок цифрового отсчета со счетчиком и цифровым индикатором.

Недостатком его является снижение точности определения амплитуды отраженных or несплои..настей сигналов при значе1744636

Дефектоскоп содержит соединенные последовательно синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь 3 и усилитель 4 с детектором приемного тракта дефектоскопа и автоматический сигнализатор дефектов с измерением амплитуды отраженных сигналов, содержащий соединенные последовательно генератор 5 стробирующих импульсов, связанный со вторым выходом синхронизатора 1, временной селектор 6, связанный вторым входом с выходом усилителя 4, и пиковый детектор 7, первый операционный усилитель 8 с отрицательной обратной связью, выполненной на резистоПоставленная цель достигается тем, что ультразвуковой дефектоскоп, содержащий рах R 1 и R 2, который соединен инвертирующим входом с выходом пикового детектора ?, второй операционный усилипоследовательно соединенные синхронизатор, . ен-;,, dTUp зондирующих импульсов, акустиче:. ."ий преобраэоват8ль, усилит8ль, времен. гй селектор и пиковый детектор, генератор =т-робирующих импульсов, вклютель 9 с отрицательной обратной связью, выполненной на резисторах R 3 и R 4, который соединен с инвертиру ощим входом и через резь "тор R5 с прямым входом с выходом перво о операционного усилителя 8, соче, ый между выходом синхронизатора и втором входом временного селектора, последовательна соединенные источник опорединенные последовательно ного напряжения и компаратор и последовательно соединенные аналогоцифровой преобразователь и цифровой инаналого-цифровой преобразователь 10, соединенный входом с выходом второго операционного усилителя 9, а входом управления — со вторым выходом генератора 5 стробирующих импульсов, и цифровой индикатор

11, соединенные последовательно резистор

R 6 установки nopora срабатывания сигнализатора дефектов, компаратор 12, соедидикатор, снабжен последовательно

СОЕДНН8НИЫМИ РЕЗИСтОРНЫМ ДЕЛИТЕЛЕМ Наи-,.:яжен я. вхпд которого связан с выходом и ro-ни а о.":орного напряжения, первым операционным усилителем с отрицательной

Обратной связью и вторым операционным

>си итал» м с Отрицательной обратной ненный вторым входом с первым выходом генератора 5 стробирующих импульсоа, а третьим входом — с выходом усилителя 4 приемного тракта дефектоскопа, триггер 13, соединенный вторым входом - третьим вы:-.8ÇÜÊ . Ч-;Х:;Д КОТОРОГО ПОДКЛЮЧЕН КО ВХОДУ ." :алр-о-цифрового преобразователя, последовательно соединенными триггером, .ход .-; гпрого связан с выходом компаратоp8., б; ферним каскадом и индикатором зна35 ка и . ючом, первый вход которого

:;сдю ..1чен к прямому входу второго операционно, о усилигеля с отрицательной обратной связью, ьгорой вход - с инверсным выходом триггера, а выход предназначен для заэемле40 дом первого операционного усилителя 8, и ра строб., рующих импульсов связан со входами установки компаратора, триггера и аналого-4ифрового преобразователя.

На фиг, 1 изображена структурная схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг.

2-4 — амплитудные характеристики пиковолии. Принятое иэ изделия отраженные от несплошностеи сигналы усиливаются и детектируются в усилителе 4 приемног ": тракта. Из принятой преобраэоват=. ем 3 последовательности импульсов выделяются го детектора и каскадое с операционными гго.." зны": сигналы временным селектором усилителями. 6, на вт рой вход которого подаются строниях, близких к предельным значениям входных напряжений блока цифрового отсчета. Недостаток обусловлен тем, что измерение амплитуды сигнала происходит при постоянных крайних значениях входной характеристики устройства аналого-цифровоl0 поеобразования и, следовательно, на различных участках этой характеристики в зависимости от установленного порога срабатывания автоматического сигнализатора дефектов.

Целью изобретения является повышение точное- и, ния. выход усилителя соединен со входом

--императора, выход пикового детектора связан -.. инверсным входом первого операционного усил. : геля с Отрицательной Обратной связь.п, выход которого подкглочен через резисторы к прямому и инверсному входам второ о операционного усилителя с отрицательной обратной связью, а выход генератоходом генератора 5 стробирующих импульсов, буферный каскад 14 и индикатор l5 знака, делитель напряжения, выполненный на резисторах R 7, R 8, вход которого соединен с движком резистора 8 6 установки порога срабатывания сигнализатора дефектов, а выход соединен с прямым вхоключ 16, вход которого соединен с прямым входом второго операционного усилителя 9, а вход управления — с выходом триггера 13. ультразвуковой дефектоскоп работает следующим образом.

Генератор 2 зондирующих импульсов возбуждает через преобразователь 3 ультразвуковые зондирующие импульсы в иэде1744636

15

25

35

45

50 бирующие импульсы, зоны контроля, сформированные генератором 5 стробирующих импульсов. К выходу временного селектора

6 подключен пиковый детектор 7, с которого снимается постоянное напряжение. величина которого пропорциональна амплитуде поданного на его вход импульса. Амплитудная характеристика пикового детектора 7 показана на фиг. 2. Сигнал с выхода усилителя 4 подается также на первый вход компаратора 12; на второй вход его поступает с движка резистора R 6 установки порога срабатывания сигнализатора дефектов напряжение порога срабатывания 0П. Постоянное напряжение с пикового детектора 7 U» подается на инвертирующий вход операционного усилителя 8, в котором резисторы R 1 и R 2 образуют отрицательную обратную связь, на прямой вход его подается через делитель напряжения, образованный резисторами R 7 и R 8, напряжение порога срабатывания 0П. В результате с выхода операционного усилителя снимается напряжение, равное a(0> - U»), где

R2 R8 ц = - — — -т -7, подаваемое через резисторы R 3. и R 5 на входы операционного усилителя 9 (фиг. 3).

Введение такого сигнала а (0л - U») позволяет. автоматически учитывать изменения порога срабатывания сигнализатора дефектов при настройке его чувствительности или нестабильности источника напряжения порога срабатывания. В исходном состоянии вход усилителя 9 соединен с общей шиной дефектоскопа через нормально . закрытый ключ 16, Операционный усилитель 9 срабатывает как дифференциальный усилитель с коэффициентом усиления Ky =

R4 R4

=(" + — ) — =1, причем выходное напряжеВЗ R3 ние его уменьшается по абсолютной величине с увеличением 0» (фиг. 4, участок характеристики 1). Как только амплитуда входного сигнала компаратора 12 превысит напряжение Un порога срабатывания, на выходе компаратора 12 появляется сигнал, переводящий триггер 13 в возбужденное состояние. В результате открывается ключ 16, прямой вход операционного усилителя 9 соединяется с общей шиной дефектоскопа.

Операционный усилитель 9 начинает работать как инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления Kyc = —.—. При R 4 = R

R4

R3

3 коэффициент усиления его будет равен -1.

На выходе усилителя 9 появляется также положительное выходное напряжение, величина которого возрастает с увеличением

О», так как усиление операционного усилителя изменилось только по фазе, а не nq абсолютной величине (фиг. 4, участок 2 характеристики).

Таким образом, на выходе операционного усилителя 9 всегда имеем положительное напряжение. уменьшающееся до нуля в точке, соответствующей порогу срабатывания сигналиэатора дефектов. Это обеспечивает работу аналого-цифрового преобразователя 10, на вход которого поступает напряжение с выхода операционного усилителя 9, на одном и том же участке своей характеристики преобразования аналогового сигнала в цифровую форму независимо от установленного уровня срабатывания сигнализатора дефектов. Одновременно при срабатывании компаратора 12 и переключении триггера 13 происходит включение индикатора знака 15 переменной величины, Буферный каскад 14 служит для электрического согласования между триггером 13 и индикатором 15, На цифровом индикаторе 11, подключенном к выходу аналого-цифрового преобразователя 10, отображается величина превышения принятым сигналом порога срабатывания сигнализатора дефектов, т.е. установленного уровня фиксации размеров дефекта, или величина, на которую отраженный сигнал меньше уровня срабатывания. Превышение порога срабатывания сигналиэатора дефектов отображается знаком "+" на индикаторе

15 знака.

Перед каждой зондирующей посылкой генератора 2 зондирующих импульсов триггер 13, ключ 16 и индикатор знака 15 приводятся в исходное состояние путем. подачи импульса сброса от синхронизатора 5.

Формула изобретения

Ультразвуковой дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные синхро, низатор, генератор зондирующих импульсов; акустический преобразователь, усилитель, временной селектор и пиковый детектор, генератор стробирующих импульсов, включенный между выходом синхронизатора и вторым входом временного селектора, последовательно соединенные источник опорного напряжения и компаратор и последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и цифровой индикатор, отличающийся. тем, что, с целью повышения точности, он снабжен последовательно соединенными резисторным делителем напряжения, вход которого связан с выходом источника опорного напряжения, первым и вторым операционными усилителями с отрицательной обратной связью, выход последнего подключен к вхо1744636 ду аналого-цифрового преобразователя, последовательно соединенными триггером, вход которого связан с выходом компаратора, буферным каскадом и индикатором знака и ключом, первый вход которого подключен к прямому входу второго операционного усилителя с отрицательной обратной связью, второй вход — к инверсному выходу триггера, а выход предназначен для заземления, выход усилителя соединен с входом компаратора, выход пикового детектора — с инверсным входом первого операционного усилителя с отрицательной обратной связью, выход которого подклю5 чен к инверсному входу второго операционного усилителя с отрицательной обратной связью, а выход генератора стробирующих импульсов связан с входами установки компаратора, триггера и аналого-цифрового

10 преобразователя.

1744636 "

Составитель О. Жуков

Редактор Н, Горват Техред M.Моргентал Корректор А.Осауленко

Заказ 2195 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарйна, 101