SU125935A1 - Способ и устройство дл уменьшени мертвой зоны ультразвукового эхо дефектоскопа - Google Patents

Description

Разрешающа  способность ультразвуковых эхо-дефектоскопов определ етс  длительностью возбуждающего импульса, длительностью переходных процессов и скоростью распространени  унрутих колебаний в 1материале издели .

Мерой разрешающей снособности  вл етс  минимальное рассто ние от наружной поверхности иснытываемого издели  до места расположени  дефекта, в котором возможен прием отраженных от дефектного места сигналов.

Разреп1ающа  снособность дефектоскона онредел ет велнчнну «мертвой зоны, в пределах которой обнаружение дефектов невозможно. Эта мертва  зона обуславливаетс  отрезком времени, необходимым дл  нрохожденн  отраженной от дефекта волны до ньезоэлемента.

Если этот отрезок времени больше, чем суммарна  длительность возбуждающего имнульса и нереходных процессов, то он может быть нрин т; в том же случае, когда имнульс достигнет приемника раньше, чем полностью прекратитс  возбуждающий импул1зС, его прием и обнаружение дефекта невозможны.

Таким образом, сокращение мертвой зоны ультразвукового дефектоскона возможно путем уменьшени  длительности возбуждаюнлого нмпульса н нереходных процессов.

Особенность предложенного способа уменьшени  мертвой зоны в ультразвуковых эхо-дефектосконах заключаетс  в том, что дл  нропзвольного уменьшени  длительности возбуждающего нмпульса н нрекра№ 125935- 2 - цени  возбужденных им колебаний через заданный промежуток времени , на льезоэлемент, со сдвигом но времени, нодают донолнительный имиульс , аналогичный ио частоте н форме возбуждающему имиульсу и направленный навстречу последнему.

На фиг. 1 изображены формы имиульсов, возбуждаемых в нровер емом нзделии; на фиг. 2 - принципиальна  электрическа  схема генератора дл  возбуждени  импульсов; на фиг. 3, 4 и 5 - различные формы выполнени  устройств.

Возбуждающий импульс а от геиератора высокой частоты приводит пьезоэлемент в колебательное движение, форма которого изображена кривой б. Если в определенный момент времени / подать на ньезоэлемент комненсирующий импульс в соответствующей амплитуды и формы, воздсйствуюпцп па пьезоэлемеит в иротивофазе к совершаемым им колебани м , то в результате колебани  пьезоэлемепта будут соответствовать кривой г, ибо начина  с момента времени i, оба колебани  взаимно уничтожагс . Измен   имплитуду и момент подачи компенсирующего импульса на колеблющийс  пьезоэлемент, можно в щироких пределах регулировать длнтельиость излучаемого импульса упругих колебаний.

Электрическа  компенсаци  колебаний иьезоэлемента может быть осуществлена по схеме, иоказанпой па фиг. 2, где: 7 - геператор импульсов , 2-хронизатор, 5 - блок задержки импульсов и 4 - блок гп1тани  всей схемы.

Генератор / посылает импульс колебаний на управл ющую сетку лампы 5. Одновременно на третью сетку этой лампы поступает П-образный нмпульс, открывающий лампу иа заданное врем . Нагрузкой лампы  вл етс  колебательный контур 6, 7. параллельно которому подключен ньезоэлемергг 8. Усилепиый лампой 5 импульс генератора возбуждает пьезоэлемепт, но в заданный момент времени срабатывает тиратрон 9 и возбуждает и контуре 6, 7 комиенсируюн1ий нмпульс, форма и амплитуда которого регулируютс  сопротивлени ми 0 и //. Врем  срабатываии  тиратрона и, следовательно, момент подачи компенсируюидего нмпульса измен ютс  с помощью блока 3 регулируемой задержки.

Возможно также осуществл ть уменьщение мертвой зоны на основе акустической компенсации колебаний гп; езоэлемента в режиме нриема при возбуждении его хо-сигиалом от передней rpain-i конт)олируемого издели .

Нри этом колебани  иьезоэлемента 8 (фиг. 3). номещениого в воде и возбуждаемого высокочастотным импульсом, могут электрически компенсироватьс  описаниым выще снособом. Короткие импульсы упругих колебаний излучаютс  в обе стороиы. Зондирующий имнульс раснростран етс  по наиравлеиню к контролируемому изделию И, отражаетс  от передней eio грани и в виде эхо-сигнала возврандаетс  к гп езозлементу, заставл   последний колебатьс . В качестве компеисирующего импульса используетс  нмпульс, излучаемый обратной стороиой гп езоэлемента 8 и распростран ющийс  в противоположном направлении, где он встречает отражатель О, расположенный в воде на таком же рассто нии от пьезоэлемента, что и контролируемое изделие. Отражатель О может быть выиолнен, наиример, в виде иластииы полуволповой толщины из материала, подход щего по акустическим характеристикам. Друга  сторона отражател  граничит с воздухом В. Нри этом условии отражение импульса упругих колебаний от поверхности отражател  произойдет так же, как 01 границы раздела вода - воздух, т. е. с потерей полуволны.

Отраженный компенсирующий нмпульс попадет на пьезоэлемепт «дновремеппо с эхо-сигналом от передней грани издели , но в противофазе по отиощению i иему.

Если при этом амплитуды обоих импульсов будут равпы (что пструд110 осуществит)), то они взаимно компеисиру отс  и колебани  пьезоэлемснта не возникнут. В то же врем  от любого, скол1 угодно близко расиоложеппого к передней грани издели  дефекта Д, будет отражатьс  эхо-сигнал, который возбудит колебани  пьезоэлемента и будет четко виден па экране прибораАкустическа  компенсаци  колебаний ги езоэлемента может быть осуигествлена и без отражател , если примепить дифференциальную схему . Два одинаковых пьезоэлемента S; и Sz (фпг. 4) возбуждаютс  одновременно импульсами одппаковой амплитуды п формы. Будучи ориентированы CBoeii пол рпостыо навстречу один другому, пьезоэле.мспты посылают в сторопу контролируемого издели  два импульса упругих колебаний , сдвинутые но фазе на 180. Эти импульсы одновременно отражаютс  от передней грани издели  И и, будхчи прин ты пьезоэлементами. складываюте  в виде эле1 трпческих п.мпульсов равной амплитуды, но протнвоположной пол рности, дава  в сумме нуль.

Таким образом, на входе приемно-усилительного тракта не будет никакого импульса до тех пор, пока не- нарушитс  ба,папс. Нарушение баланса нроизойдет, когда один из ПМНУЛЬСОВ войдет в изделие в тако.м месте, где под поверхностью расположеп какой-либо дефект. Отражен1 е от дефекта, сколь угодно близко лежащего под передней пздели . попадет в виде эхо-еигнала на соответствующий элемент, а затем - на вход присмногО устройства.

Можно осуи1ествить аналогичную схему и с одним пьезоэлементом.

Дл  этого два импульса, излучаемые пьезоэлементом 8 в разные стороны (фиг. 5j, отклон ютс  двум  отражател ми О и направл ютс  па поверхность издели  Я. Один из отражателей выполнен таким образом, что при однократном отражении от иего происходит сдвиг колебани  по фазе на 90. Тогда колебани , отраженные от передней грани пзде..М1 , придут на пьезоэлемент в противофазе и взапмпо екомпенсируютс , эхосигнал же от дефекта даст импульс на входе прпемно-уеи,лительного тракта.

Можно ирсдставить себе и другие приемы осуществлени  предложенного способа частичной электрической и акустичеекой комненсанпп колебаний гп езоэлемента.

Пред м с т п 3 о б р е т е н и  

1. Способ повышени  разрешаюнкй епособности ультразвуковой ан аратуры . осиоваиной па принципе исиользовани  эхо-метода, иапример, дл  умен щепи  мертвой зоны ультразвукового эхо-дефектоскопа, о т .т и ч а ю П1 и с   те.м, что, с целью пропзвольного уменьшени  длительИОСТ1 возбуждающего и.М ульса и прекращенп  возбужденных им колебаиий , через заданный 1ромежуток времени, на пьезоэлемепт, со сдв гом 10 времени, подают дополнитель з Й компенеирующий импульс, аналогичный по частоте и форме возбуждаюи1ему и.мпульсу и 1аправлеппы 1 австречу оследнем .

2- Способ i. 1, отличающийс  тем. что. с целью создани  акустичеекого ком 1енсирующего импульса и устранени  эхо-сигналов, отраже ныл от передней грани контролируемого издели , на пьезоэлемепт , работающпй в режиме приема, одновременно с импульсом упругих колебаний, отраженных от передней грани издели , подают в противофазе аналогичный пмпул е, полученный, например, путем отражен 1  основAfb i 25935 4 -

Hbix колебаний пьезоэлемента от специального отражател , либо путем формировани  его при помощи отдельного пьезоэлемента.

3.Устройство дл  осуществлени  способа по пп. 1 и 2, от л и ч а ющеес  применением установленного в искательной головке отражател  колебаний, например, выполненного в виде пластины полуволновой толщины, расположенного относительно пьезоэлемента со стороны, противоположной контролируемому изделию на рассто нии, равном рассто нию последнего от пьезоэлемента, и снабженного регулировочным приспособлением дл  возможности изменени  фазы отраженных колебаний на 80° относительно непосредственно отраженных от поверхности издели  колебаний, в цел х акустической компенсации последних.

4.Устройство дл  осуществлени  способа по пп. 1 и 2, от л и ч а ющ е е с   применением пьезоэлемента, плоскость которого расположена перпендикул рно к поверхности контролируемого издели , и двух отражателей , расположенных симметрично но обе стороны пьезоэлемента иод одинаковыми угла.ми и предназначенных дл  направлени  колебаний пьезоэлемента на два смежных участка новерхности издели  таким образом , чтобы отраженные от издели  колебани  попадали обратно на ньезоэлемент в нротивофазе, взаимно компенсиру сь.

5.Устройство дл  осуществлеии  способа по пП. 1 и 2, отл ич а ющеес  применением дифференциально соединенных пьезоэлемеитов, расположенных в одной плоскости, параллельной поверхности контролируемого издели , но ориентированных по их пол рности в противоположные стороиы и предназначенных дл  излучени  колебаний, сдвинутых между собой на 180° но фазе, на два смежных участка новерхности издели  таким образом, чтобы отраженные от этих участков обратно на пьезоэлементы колебани  взаимно компенсировались, не вызыва  отклонени  индикатора.

Риг 3

Фиг