УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП

Заявляемая полезная модель относится к контрольно-измерительной технике в области исследований и анализа материалов с помощью ультразвуковых волн, может быть использована при контроле эхо-импульсным методом изделий сложной формы, в том числе, железнодорожных рельсов и деталей подвижного состава и предназначена для обнаружения локальных дефектов нарушения сплошности основного металла, сварных стыков и отдельных сечений рельсов, в том числе - уложенных в путь, а также для определения координат залегания обнаруженных дефектов.
Известен ультразвуковой эхо-импульсный дефектоскоп, содержащий генератор зондирующих импульсов, преобразователь, узел индикатора-дисплея с цепями развертки, управления, индикации и временной селекции, усилитель, обеспечивающий усиление амплитуд эхо-сигналов различных уровней до величин, достаточных для их индикации и регистрации и содержащий устройство автоматического обнаружения и сигнализации дефектов с постоянным пороговым уровнем обнаружения («Дефектоскоп ультразвуковой УД2-12»; http://xrs.ru/uzk/ud2-12.htm - см. приложение 1).
Недостатком этого дефектоскопа является низкая достоверность обнаружения малоразмерных дефектов из-за маскирующего влияния структурных неоднородностей контролируемых изделий (например, зернистой структуры металла).
Известен также ультразвуковой дефектоскоп, содержащий источник питания, последовательно соединенные сигнальный процессор, содержащий пороговое устройство, генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь, усилитель, частотный фильтр, аналого-цифровой преобразователь, индикатор - дисплей. Сигнальный процессор содержит синхронизатор, узел управления схемой временной регулировки чувствительности усилителя и пороговое устройство с регулируемым и постоянным в пределах цикла зондирования уровнем обнаружения сигналов («Ультразвуковой дефектоскоп УД2-70»; www.luch.ru./product/ud2_70.html - см. приложение 2).
Недостаток этого дефектоскопа состоит в относительно низкой достоверности обнаружения эхо-сигналов от дефектов в процессе контроля изделий сложной формы из-за отсутствия гибкой схемы управления уровнем порога обнаружения.
Задачей заявляемого технического решения является повышение достоверности контроля и расширение области применения дефектоскопа путем обеспечения возможности контроля изделий сложной формы и с высоким уровнем структурных помех.
Поставленная задача решается благодаря тому, что ультразвуковой дефектоскоп, содержащий источник питания, последовательно соединенные сигнальный процессор, содержащий пороговое устройство, генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь, усилитель, частотный фильтр, аналого-цифровой преобразователь и индикатор, снабжен, согласно новому техническому решению, следящим формирователем порогового уровня, вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход следящего формирователя порогового уровня подключен ко входу порогового устройства.
Наличие отличительных признаков в заявляемом техническом решении позволяет сделать вывод о его соответствии условию патентоспособности «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления.
Сущность технического решения поясняет приведенная на фиг.1 структурно-функциональная схема ультразвукового дефектоскопа.
Ультразвуковой дефектоскоп содержит источник питания 1, последовательно соединенные сигнальный процессор 2, содержащий узел синхронизатора 3 и пороговое устройство 4, генератор зондирующих импульсов 5, ультразвуковой преобразователь 6, усилитель 7, частотный фильтр 8, аналого-цифровой преобразователь 9, следящий формирователь порогового уровня 10 и индикатор в виде дисплея 11.
Устройство работает следующим образом.
Для питания устройств ультразвукового дефектоскопа используют источник питания 1. Узел синхронизатора 3, входящего в состав сигнального процессора 2, запускает генератор зондирующих импульсов 5, который возбуждает ультразвуковой преобразователь 6. Ультразвуковой преобразователь 6 возбуждает в контролируемом изделии ультразвуковые волновые импульсы и принимает отраженные эхо-импульсы. Эти отраженные эхо-импульсы поступают на вход усилителя 7, усиление которого устанавливается оператором ультразвукового дефектоскопа в соответствии с типом
контролируемой детали, требуемой зоной контроля и указаниями технологической документации на ультразвуковой контроль.
Усиленные эхо-сигналы поступают на вход частотного фильтра 8 и далее - на аналого-цифровой преобразователь 9, следящий формирователь порогового уровня 10 и пороговое устройство 4, входящее в сигнальный процессор 2, после чего поступают на индикатор 11 для отображения и регистрации.
Следящий формирователь порогового уровня 10 обеспечивает синтезирование огибающей амплитуд шумовых сигналов, значения которых в пределах цикла зондирования изменяются относительно медленно в соответствии с функцией затухания ультразвука в материале контролируемого изделия. Эта огибающая подается на пороговое устройство 4 в виде напряжения "отсечки снизу". Такая отсечка освобождает сигнал на выходе порогового устройства 4 от основной массы «мешающих» сигналов, группирующихся за счет множества распределенных в объекте мелких отражателей - зернистости металла, мелких надрывов и т.п., и проявляющихся, например, в виде так называемых "шумящих" рельсов. Формирование напряжения отсечки обеспечивает разделение быстрых изменений - фронтов эхо-сигналов, возникающих при обнаружении дефектов, от относительно медленных изменений амплитуд огибающей «мешающих» сигналов.
В основу работы заявляемого ультразвукового дефектоскопа заложен принцип работы адаптивного обнаружителя, когда к медленным изменениям уровня шума обнаружитель адаптируется при помощи приемника с "плавающим" порогом «отсечки снизу". Быстрые изменения уровня, обусловленные появлением сигналов от дефектов, вызывают срабатывания порогового устройства прежде чем синтезатор порогового напряжения сможет скомпенсировать изменение уровня порога в соответствии с изменением уровня сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя.
Таким образом, применение следящего формирователя порогового уровня позволяет использовать для обнаружения дефектов режимы максимальной чувствительности ультразвукового дефектоскопа, ограниченной лишь свойствами материала и геометрии контролируемых изделий, в особенности, большой протяженности - рельсов, осей колесных пар и т.п., что позволяет существенно повысить достоверность контроля и расширить область применения дефектоскопа.