ультразвуковой многоканальный дефектоскоп
Классы МПК: | G01N29/06 визуализация внутреннего строения объекта, например акустическая микроскопия |
Автор(ы): | Паврос С.К., Пряхин Е.Г., Ромашко Р.В., Топунов А.В., Жмылев А.Б., Елютин Н.И. |
Патентообладатель(и): | Малое государственное научно-исследовательское и внедренческое предприятие "Акустика" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-08-10 публикация патента:
27.11.2003 |
Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля толстолистового проката. Серия сигналов последовательно поступает с каждого акустического канала на коммутатор, который последовательно пропускает их на компаратор передней грани и логарифмический усилитель. Компаратор передней грани при превышении сигнала от передней грани определенной величины срабатывает и запускает блок измерения временных интервалов и блок задания стробов. Стробы временных промежутков, обеспечивающие временную селекцию принимаемых сигналов, устанавливаются оператором вручную при настройке аппаратуры на контроль изделия заданной толщины, либо автоматически по заложенной в ЭВМ программе. Для выравнивания чувствительности дефектоскопа по глубине в нем предусмотрен блок временной регулировки чувствительности. Дефектоскоп позволяет регистрировать дефекты на дефектограмме в плане изделия и дополнительно регистрировать расположение дефектов по глубине в двух взаимно перпендикулярных сечениях изделия и автоматически юстировать акустическую систему в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Ультразвуковой автоматизированный иммерсионный дефектоскоп, содержащий сканирующую акустическую систему, блок синхронизации и задания стробов, блок генераторов радиоимпульсов, блок предварительных усилителей, коммутатор, компаратор передней грани, логарифмический усилитель, блок формирования кривой временной регулировки чувствительности, блок управления акустической системой и электромеханический привод вертикального перемещения, причем выход каждого генератора радиоимпульсов соединен со своим пьезоэлектрическим преобразователем и входом своего предварительного усилителя, к входу коммутатора подключены выходы всех предварительных усилителей, а к его выходу - логарифмический усилитель и компаратор передней грани, выход которого соединен со входом блока синхронизации и задания стробов, причем последний подключен ко входу каждого генератора радиоимпульсов и коммутатору, а блок управления акустической системой соединен с электромеханическим приводом ее вертикального перемещения, отличающийся тем, что в дефектоскоп дополнительно введены аналого-цифровой преобразователь, блок измерения времени, блоки поиска максимумов в каждом рабочем временном интервале, блок управления и связи с ЭВМ, причем аналого-цифровой преобразователь подключен к выходу логарифмического усилителя и входу блока формирования кривой временной регулировки чувствительности, со вторым входом которого соединен блок измерения времени, подключенный также к компаратору передней грани и блоку управления и связи с ЭВМ, блок синхронизации и задания стробов и блок формирования кривой временной регулировки чувствительности соединены с блоками поиска максимума, а последние соединены с блоком управления связи с ЭВМ.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления акустической системы которого подключен к блоку синхронизации и задания стробов и компаратору передней грани, а выход - к электромеханическому приводу наклона акустической системы в двух плоскостях.Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий ультразвуковым методом. Главным образом оно может быть использовано для автоматизированного контроля толстолистового проката в металлургии, машиностроении и других отраслях. Известен ультразвуковой многоканальный иммерсионный дефектоскоп [1] для контроля толстолистного проката эхосквозным методом. В таком дефектоскопе используется неподвижная акустическая система из излучающих и приемных преобразователей. В процессе контроля лист перемещается в ванне с жидкостью через акустическую систему. Достоинством такого дефектоскопа является высокая скорость контроля, принципиальным недостатком - невозможность определения глубины залегания дефектов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является многоканальный ультразвуковой дефектоскоп [2] для автоматизированного контроля толстолистового проката и плит эхометодом. В состав известного устройства входит сканирующая акустическая система, блок синхронизации и задания стробов, блоки генераторов радиоимпульсов и предварительных усилителей, число которых равно количеству используемых в акустической системе пьезопреобразователей, коммутатор, компаратор передней грани, логарифмический усилитель, блок формирования кривой временной регулировки чувствительности (ВРЧ), блок управления акустической системы и электромеханический привод ее перемещения, причем выход каждого генератора радиоимпульсов соединен со своим преобразователем и входом своего предварительного усилителя, ко входу коммутатора подключены выходы всех предварительных усилителей, а к его выходу - логарифмический усилитель и компаратор передней грани, выход которого соединен со входом блока синхронизации и задания стробов, а блок управления акустической системы соединен с электромеханическим приводом ее перемещения. Достоинством такого дефектоскопа является высокая чувствительность, возможность регистрации координат, формы и размеров дефектов в плане листа (развертка типа "С"). Недостатком известного многоканального дефектоскопа является отсутствие регистрации глубины залегания дефектов, невозможность запоминания результатов контроля и последующей амплитудной селекции по уровням сигналов, низкая надежность контроля из-за влияния кривизны поверхности изделия. Технической задачей, решаемой изобретением, является разработка многоканального цифрового дефектоскопа для автоматизированного контроля изделий, позволяющего, как и известное устройство осуществлять сканирование изделия по определенной траектории, обнаруживать дефекты в изделии на одной установленной чувствительности и регистрировать их на дефектограмме в плане изделия (развертка типа "С"), но дополнительно регистрировать расположение дефектов по глубине в виде разверток типа "В" в двух взаимно перпендикулярных сечениях изделия, осуществлять контроль на максимальной чувствительности и запоминать его результаты с последующей амплитудной селекцией по уровням сигналов, увеличить надежность контроля с помощью автоматической юстировки акустической системы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Поставленная задача решается за счет того, что предложенное устройство содержит, как и известный многоканальный дефектоскоп сканирующую акустическую систему, блок синхронизации и задания стробов, блоки генераторов радиоимпульсов и предварительных усилителей, количество которых равно числу используемых в акустической системе пьезопреобразователей, коммутатор, компаратор передней грани, логарифмический усилитель, блок формирования кривой временной регулировки чувствительности (ВРЧ), блок управления акустической системой и электромеханический привод ее перемещения, причем выход каждого генератора радиоимпульсов соединен со своим преобразователем и входом своего предварительного усилителя, ко входу коммутатора подключены выходы всех предварительных усилителей, а к его выходу - логарифмический усилитель и компаратор передней грани, выход которого соединен со входом синхронизации и задания стробов, а блок управления акустической системы соединен с электромеханическим приводом ее перемещения. Но в отличие от известного устройства предлагаемый многоканальный дефектоскоп дополнительно содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок измерения времени, блоки поиска максимумов импульсов в каждом рабочем временном интервале, блок управления и связи с персональной электронно-вычислительной машиной (ЭВМ), причем блок АЦП подключен к выходу логарифмического усилителя и входу блока формирования кривой ВРЧ, со вторым входом которого соединен блок измерения времени, подключенный также к компаратору передней грани и блоку управления и связи с ЭВМ, блок синхронизации и задания стробов и блок формирования кривой ВРЧ соединены с блоками поиска максимумов сигналов, а последние соединены с блоком управления и связи с ЭВМ. Поставленная задача также решается за счет того, что блок управления акустической системы соединен с выходом компаратора передней грани и блоком синхронизации и задания стробов, а его выход - с электромеханическим приводом наклона акустической системы в двух плоскостях. Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого многоканального дефектоскопа, на фиг.2 временные диаграммы регистрируемых сигналов, а на фиг.3 фрагмент записи результатов контроля. Предлагаемый многоканальный дефектоскоп состоит из акустической системы 1, блока генератора радиоимпульсов 2, блока предварительных усилителей 3, коммутатора 4, компаратора передней грани 5, логарифмического усилителя 6, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 7, блока временной регулировки чувствительности (ВРЧ) 8, блока поиска максимума 9, блока измерения времени 10, блока управления и связи с ЭВМ 11, блока синхронизации и задания стробов 12, блока управления акустической системы 13 и электромеханического привода 14 ее наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и вертикального перемещения. Выход каждого генератора радиоимпульсов 2 соединен со своим преобразователем акустической системы 1 и входом своего предварительного усилителя 3, к входу коммутатора 4 подключены выходы всех предварительных усилителей 3, а к его выходу - логарифмический усилитель 6 и компаратор передней грани 5, выход которого соединен со входом блока синхронизации и задания стробов 12 и блоком измерения времени 10, блок аналого-цифрового преобразования (АЦП) 7 подключен к выходу логарифмического усилителя 6 и входу блока формирования кривой ВРЧ (8), со вторым входом которого соединен блок измерения времени 10, подключенный также к блоку управления и связи с ЭВМ 11, блок синхронизации и задания стробов 12 соединен с генераторами разноимпульсов 2, коммутатором 4, блоком управления акустической системы 13, блоком поиска максимума 9 и блоком управления и связи с ЭВМ 11, который также подключен к блокам поиска максимума 9, а блок управления акустической системы 13 соединен с компаратором передней грани 5 и электромеханическим проводом 14 наклона акустической системы в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и его вертикального перемещения. Ультразвуковой многоканальный дефектоскоп работает следующим образом. Пьезоэлектрические преобразователи, расположенные с определенным шагом друг от друга на сканирующей акустической системе 1, возбуждаются последовательно импульсами, вырабатываемыми блоком генераторов 2 разноимпульсов. Каждый генератор (Г1![ультразвуковой многоканальный дефектоскоп, патент № 2217740](/images/patents/251/2217038/247.gif)
![ультразвуковой многоканальный дефектоскоп, патент № 2217740](/images/patents/251/2217038/247.gif)
![ультразвуковой многоканальный дефектоскоп, патент № 2217740](/images/patents/251/2217740/2217740-2t.gif)
где Сl - скорость продольных волн в материале контролируемого изделия (вводится оператором в ЭВМ перед началом контроля), t - измеренное время между сигналом от передней грани изделия и приходом максимума эхосигнала от дефекта. Блок управления и связи с ЭВМ 11 обеспечивает управление работой основных устройств дефектоскопа в соответствии с разработанной программой. Блок синхронизации и задания стробов 12 запускается сигналами компаратора передней грани и вырабатывает синхронизирующие импульсы для последовательного запуска генераторов радиоимпульсов, а также стробирующие импульсы (фиг. 2б, фиг. 2в, фиг.2г) для временной селекции регистрируемых сигналов. Этот блок выполнен аналогично [7]. При контроле листов, обладающих коробоватостью и волнистостью, звуковой пучок, создаваемый каждым преобразователем, падает на поверхность изделия под углом, отличным от нуля, преломляется на границе и уходит в сторону. В результате амплитуда донного сигнала (фиг.2а) уменьшается, в ряде случаев ниже порогового уровня, что приводит к перебраковке проката. Чтобы повысить достоверность контроля, в предлагаемом ультразвуковом многоканальном дефектоскопе введена динамическая юстировка акустической системы для контроля криволинейного листа в процессе сканирования. Для этого входы блока управления акустической системы 13 соединены с компаратором передней грани 5 и блоком синхронизации и задания стробов 12, а его выход - с электромеханическим приводом 14. Блок управления 13 для крайних преобразователей акустической системы, расположенных на ней вдоль и поперек листа, определяет разность времен
![ультразвуковой многоканальный дефектоскоп, патент № 2217740](/images/patents/251/2217027/916.gif)
![ультразвуковой многоканальный дефектоскоп, патент № 2217740](/images/patents/251/2217027/916.gif)
![ультразвуковой многоканальный дефектоскоп, патент № 2217740](/images/patents/251/2217027/916.gif)
где
![ультразвуковой многоканальный дефектоскоп, патент № 2217740](/images/patents/251/2217027/916.gif)
![ультразвуковой многоканальный дефектоскоп, патент № 2217740](/images/patents/251/2217027/916.gif)
![ультразвуковой многоканальный дефектоскоп, патент № 2217740](/images/patents/251/2217027/916.gif)
![ультразвуковой многоканальный дефектоскоп, патент № 2217740](/images/patents/251/2217027/916.gif)
1. Веревкин В.М. Ультразвуковые установки "ДУЭТ" для контроля толстолистового проката. - Дефектоскопия, 1982, 1, с. 6-12. 2. Паврос С.К. Ультразвуковые методы и аппаратура для автоматизированного контроля толстолистового проката. - Техническая акустика, 1992, т. 1, вып. 2, с. 46-58. 3. Шило В.Л. Линейные интегральные микросхемы в радиоэлектронной аппаратуре. - М.: Советское радио, 1979. 4. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Под ред. Якубовского С.В. - М.: Радио и связь, 1989. 5. Шевкопляс Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения. - М.: Радио и связь, 1990. 6. Аванесян Г.Р., Левшин В.П. Интегральные микросхемы ТТЛ, ТТЛШ. - М.: Машиностроение, 1993. 7. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC. Под ред. У. Томпкинса и Дж. Уэбстера. - М.: Мир, 1992.
Класс G01N29/06 визуализация внутреннего строения объекта, например акустическая микроскопия