SU1133544A1 - Устройство дл ультразвукового контрол качества материалов - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ, содержащее соединенные последовательно синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель и блок измерени  времени, соединенный вторым входом с синхронизатором, отличающеес - тем, что, с . целью повьппени  точности контрол , оно снабжено соединенными последовательно с выходом усилител  пиковым детектором, компаратором, первым триггером, генератором пилообразного напр жени , первым ключом, соединенным вторым входом с выходом первого триггера, и интегратором, подключенным к управл ющему входу усилител , соединенным с генератором пилообразного напр жени  вторым триггером, включенным между выходом , усилител  и вторым входом компаратора вторым ключом, соединенньи вторым входом с выходом второго триг9 гера, и включенным между синхронизато ром и вторым входом первого тр иггбра делителем частоты, а второй выход первого триггера подключен к вторым входам пикового детектора и блока измерени  времени. ЕЬ€Н оо со сд

Description

2, Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что усилитель выполнен в виде операционного усилител  в инвертирующем включении, парал лельно инвертирующему вхолУ включен конденсатор, в цепь отрицательной обратной св зи включены соединенные

параллельно резистор и полевой транзистор , подключенный истоком к инвертирующему входу усилител , стоком к выходу последнего , а затвор полевого транзистора предназна чей дл  подключени  к интегратоРУ .

Изобретение относитс  к неразрушаюрщм методам контрол  и может быть использовано дл  дефектоскопии горных пород. Известно устройство дл  ультразв кового контрол  качества материалов содержащее последовательно соединен ные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель, модул тор, линию задержки, схему сравнени , формирователь временных интервалов, селектор и счетчик, генератор опорной частоты, подключенный к BTopbw входам модул тора и Селектора, причем синхронизатор св зан с вторым входом формировател временного интервала, а модул тор - с вторым входом схемы сравнени  lj Недостатком данного устройства  вл етс  низка , точность контрол , св занна  с отсутствием помехозащиты . Наиболее близким к изобретению п технической сущности  вл етс  устро ство дл  ультразвукового контрол  к чества материалов, содержащее соеди ненные последовательно синхронизатор , генератор зондирующих импуль сов, излучающий и приемный преобра- зователи, усилитель и блок измерени  времени, соединенный вторым входом с синхронизатором Ш. Недостатком известного устройств  вл етс  низка  точность контрол , обусловленна  большим затуханием ультразвуковых колебаний в крупноструктурных материалах, в результаTfe которого уровень первого вступлени  сигнала может оказатьс  ниже порога срабатывани  блока измерени  времени. Цель изобретени  - повьппение точности контрол . Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  ультразвукового контрол  качества материалов, содержащее соединенные последовательно синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель и блок измерени  времени, соединенный вторым входом с синхронизатором, снабжено соединенными последовательно с выходом усилител  пиковым детектором , компаратором, первым триггером генератором пилообразного напр жени  , nefjBbiM ключом, соединенным вторым входом с выходом первого триггера, и интегратором, подключенным к управ л ющему входу усилител , соединенным с генератором пипообразного напр жени  вторым триггером, включенным между выходом усилител  и вторым входом компаратора вторым ключом, соединенным вторым входом с выходом второго триггера, и включенным между синхронизатором и вторьм входом первого триггера делителем частоты, а второй вьпсод первого триггера подключен к вторьм входам пикового детектора и блока измерени  времени. При этом усилитель выполнен в виде операционного усилител  в инвертирующем включении, параллельно инвертирующему входу включен конденсатор , в цепь отрицательной обратной св зи включены соединенные параллельно резистор и полевой транзистор , под слюченный истоком к инвертирующему входу усилител , стоком - к выходу последнего, а затвор полевого транзистора предназначен дл  подключени  к интегратору. На фиг. 1, представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 - принципиальна  схема усилител ; на 3 фиг. 3 - временные диаграммы, по сн щие работу устройства. Устройство дл  ультразвукового контрол  качества материалов содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 3, приемный преобразователь 4, усилитель 5, пиковый детектор 6, компаратор 7, первый триггер 8, генератор 9 пилообразног напр жени , первый ключ 10 и интегратор 11, подключенный к управл ющему входу усилител  5, соеди ненный с генератором 9 пилообразного напр жени  второй триггер 12, включенный между выходом усилител  5 и вторым входом компаратора 7 вто рой ключ 13 ,соединенный вторым входом с выходом второго триггера 12, включенный между синхронизатором 1 и вторым входом первого триггера 8 делитель 14 частоты и блок измерени  времени, соединенный свои входами с синхронизатором 1, усилителем 5, вторым выходом первого триггера Я, последний подключен так к второму входу пикового детектора 6. Усилитель 5 выполнен в виде опе рационного усилител  16 (цепи корр ции на фиг. 2 не показаны), паралл но инвертирующему входу 17 которог подключен конденсатор 18, в цепь обрат ной св зи включены параллельн соединенные резистор 19 и полевой транзистор 20,исток 21 которого св зан с инвертирующим входом усил тел  16, сток 22 - с выходом усили тел  16, а затвор 23 предназначен дл  подключени  к интегратору 11. Устройство работает следующим образом. Синхронизатор t вырабатывает си хроимпульсы 24, поступающие с пер дом т на генератор 2 зондирующих импульсов, возбуждающий излучающий преобразователь 3. Импульсы ультра звуковых колебаний ввод тс  в контролируемый материал, пройд  который , принимаютс  приемным преобра зователем 4. Одновременно с запуском синхронизатора 1 генератор 9 вырабатывае пилообразное напр жение 25, период Tj которого много больше периода следовани  синхроимпульсов 24. Линейно возрастающее напр жение 25 через открытый ключ 10 и интегра44 тор 11 поступает на управл ющий вхол усилител  5. Под действием напр жени  25 внутреннее сопротивление Квц полевого транзистора 20 измен етс , тем самым измен етс  сопротивлен ейдр обратной св зи{й(,.К,,-Кдн/ й„- Йв„) и комплексное входное Сопротивление ) операционного усилител  16, которое имеет индуктивный характер вк(, гдеЯэ 8„с/Ко,1гйос/ оЧ« KO - коэффициент усилени  по напр жению усилител  с разомкнутой обратной св зью; UCD частота среза амплитудно-частотной характеристики усилител . Таким образом, изменение напр жени  25 на управл ющем входе усилител  5 приводит к изменению величины синтезируемой иа базе операционного усилител  16 индуктивности В результате происходит перестройка амплитудно-частотной характеристики приемного тракта (преобразовател  4, подключенного к усилителю 5), максимум которой смещаетс  по частоте от l,j до1л12 ц . Верхн   граница рабочих частот fg рр , в пределах которых возможна перестройка частотной характеристики приемного тракта, определ етс  типом примен емого операционного усилител  и, как по- казали экспериментальные исследовани , 0,frp.yc , где yj, верхн   гранична  частота операционного усилител . Так, например, если операционный усилитель вьтолнен на микросхеме 284УД1А, 1 МГц, a g rpOllO кГ1. В некоторый момент времени t напр жение 25 на управл ющем входе усилител  5 достигает величины, при которой 2g)j принимает значение, соответствующее настройке приемного электроакустического тракта на оптимальную частоту lonT , т,е. частоту , при которой коэффициент передачи всего электроакустического трак та будет максимален. В этот момент времени сигнал 26 на выходе усилител  5 будет иметь максимальную амплитуду. При дальнейщем увеличении управл ющего напр жени  25 импульсы 26 начинают убьгеать. Р1мпульсы 26 с выхода усилител  5 поступают на пиковый детектор 6, уровень напр жени  27 на выходе которого равен уровню максимального из импульсов 26, т.е. пиковый детектор 6 запоминает максимальный уро5 вень, достигнутый входным сигналом. Напр жение 27 поступает на первый вход компаратора 7. В момент времени vg линейное возрастание напр жени  25 заканчиваетс  и его обратным ходом (задним ФРОНТОМ) перебрасываетс  второй триггер 12. Сигнал с триггера 12 открывает второй ключ 13, и импульсы 26 с выхода усилител  5 поступаю на второй вход компаратора 7. Напр жение 28 генератора 9 пилообразного напр жени  вновь начинает возрастать до момента времени t когда на выходе усилител  5 по вЛ е с  максимальный из импульсов 26. В момент времени i-j сигналы 26 и 27 (соответственно на втором и первом входах компаратора 7) равны и компа ратор 7 выдает импульс, опрокидываю щий первый триггер 8. Сигнал с первого выхода триггера 8 закрывает первый ключ 10, и на выходе yimerpa тора 11 устанавливаетс  напр жение 29 посто нной величины. Поступа  на управл ющий вход уси лител  5, напр жение 29 обеспечивает такие значени  KQJ. и Z gx ) при которых сигнал на выходе усилител  5 максимален. Одновременно сигнал

го

17

/в

ir

Фиг 2

гз

4 6 с второго выхода первого триггера 8 обнул ет пиковый детектор 6 и дает команду блоку 15 измерени  времени на начало измерений. Последний измер ет врем  tp распространени  ультра звуковых колег.аний между излучающим преобразователем 3 и приемным преобразователем 4. Величинаtp позвол ет по известной базе измерений определить скорость распрос ранени  ультразвуковых колебаний в контролируемом материале, котора  коррелирует с его различными качественными характеристиками. В момент времени i который определ етс  делителем 14 частоты, импульс с выхода синхронизатора 1 поступает на второй вход первого триггера 8, перебрасывает его в но вое состо ние и все процессы в устройстве повтор ютс  сначала. Использование предлагаемого изобретени  позвол ет повысить точность контрол  путем автоматической подстройки частоты, обеспечивающей максимальньй коэффициент передачи электроакустического тракта, что исключает срабатывание устройства ввиду помех или не по первому вступлению прин того акустического сигнала,

ч

I I I I I

1 I 1

+-h4

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ, содержащее соединенные последовательно синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель и блок измерения времени, соединенный вторым входом с синхронизатором, от- личающееся· тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено соединенными последовательно с выходом усилителя пиковым детектором, компаратором, первым триггером, генератором пилообразного напряжения, первым ключом, соединенным вторым входом с выходом первого триггера, и интегратором, подключенным к управляющему входу усилителя, соединенным с генератором пилообразного напряжения вторым триггером, включенным между выходом усилителя и вторым входом компаратора вторым ключом, соединенным вторым входом с выходом второго триггера, и включенным между синхронизато ром и вторым входом первого триггера делителем частоты, а второй выход первого триггера подключен к вторым входам пикового детектора и блока измерения времени.

Фиг t

J „,.1133544 >

2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что усилитель выполнен в виде операционного усилителя в инвертирующем включении, парал лельно инвертирующему входу включен конденсатор, в цепь отрицательной обратной связи включены соединенные параллельно резистор и полевой транзистор, подключенный истоком к инвер| тирующему входу усилителя, стоком к выходу последнего , а затвор полевого транзистора предназна чен для подключения к интегратору·