ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ

Полезная модель относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использована в автоматизированных установках неразрушающего контроля изделий сложной формы при затрудненных условиях контроля, таких как загрязненность поверхности контролируемого объекта, значительная шероховатость, широкий температурный диапазон поверхности контролируемого объекта.
Известно устройство ультразвуковой дефектоскопии, содержащее блок акустических преобразователей, входы которых соединены с выходами блока генераторов, а выходы акустических преобразователей соединены с усилителем, подключенным к устройству обработки сигналов, соединенному с регистратором информации (см. А.А.Марков, Д.А.Шпагин «Регистрация и анализ ультразвукового контроля рельсов», «Образование-Культура», Санкт-Петербург, 2003, с.51-54.). Это устройство принято в качестве прототипа.
К недостаткам известного устройства следует отнести недостаточно высокую его эффективность, а также невозможность обеспечить в реальном режиме времени автоматизированную обработку полученных с предварительных усилителей сигналов и автоматически находить дефекты в контролируемом изделии с определением их координат.
Технический результат заключается в устранении указанных недостатков и создании автоматизированного программно-аппаратного комплекса ультразвуковой дефектоскопии изделий сложной формы в условиях действия негативных факторов контроля.
Технический результат достигается тем, что программно-аппаратный комплекс ультразвуковой дефектоскопии, содержащий блок акустических преобразователей, входы которых соединены с выходами блока генераторов, а выходы акустических преобразователей соединены с усилителем, снабжен центральным процессором, соединенным с устройством вывода информации и
устройством отображения информации, датчиком перемещения, блоком формирования сигналов синхронизации и предварительной обработки информации, блоком согласования, при этом усилитель выполнен программно управляемым, центральный процессор подключен к блоку формирования сигналов синхронизации и обработки информации, первый вход которого соединен с датчиком перемещения, а второй вход - с выходом программно управляемого усилителя, первый выход блока формирования сигналов синхронизации и обработки информации соединен с входом блока согласования, выходы которого соединены соответственно с управляющим входом программно управляемого усилителя, с управляющим входом блока акустических преобразователей и с управляющим входом блока генераторов, входы которого соединены со вторым выходом блока формирования сигналов синхронизации и обработки информации.
В основу программно-аппаратного комплекса для контроля изделий положен бесконтактный электромагнито-акустический метод. Это позволяет исключить применение контактной жидкости, поднять производительность контроля, а также обеспечить документирование результатов контроля. Комплекс позволяет обеспечить возбуждение и прием различных типов ультразвуковых волн без применения контактирующей жидкости, в частности:
- ввод сдвиговых поляризованных ультразвуковых колебаний по нормали к поверхности;
- ввод сдвиговых ультразвуковых колебаний, распространяющихся под углом к поверхности контроля;
- возбуждение рэлеевской (поверхностной) волны в изделии (в головке рельса).
Кроме того. комплекс обеспечивает возбуждение различных типов волн в широком диапазоне частот. Количество каналов для каждого типа волн не ограничено и может колебаться в зависимости от потребности заказчика.
На чертеже (рис.1) представлена структурная схема программно-аппаратного комплекса ультразвуковой дефектоскопии.
Программно-аппаратный комплекс ультразвуковой дефектоскопии содержит блок 1 акустических преобразователей, входы которых соединены с выходами блока 2 генераторов, а выходы акустических преобразователей соединены с
программно управляемым усилителем 3, центральный процессор 4 подключен к блоку 5 формирования сигналов синхронизации и предварительной обработки информации, первый вход которого соединен с датчиком 6 перемещения, а второй вход -с выходом программно управляемого усилителя 3, первый выход блока 5 формирования сигналов синхронизации и предварительной обработки информации соединен с входом блока 7 согласования, выходы которого соединены соответственно с управляющим входом программно управляемого усилителя 3, с управляющим входом блока 1 акустических преобразователей и с управляющим входом блока 2 генераторов, входы которого соединены со вторым выходом блока 5 формирования сигналов синхронизации и обработки информации. Центральный процессор 4 соединен с устройством 8 вывода информации и устройством 9 отображения информации
В блок 1 акустических преобразователей могут входить электромагнитно-акустические (ЭМА) преобразователи различных типов, в частности:
-ЭМА преобразователь для возбуждения ультразвуковых колебаний по нормали;
-ЭМА преобразователь для возбуждения ультразвуковых колебаний в диапазоне углов 33°-65°.
- преобразователи для возбуждения волны Рэлея;
-комбинированные ЭМА преобразователи, возбуждающие одновременно ультразвуковые колебания по нормали и под углами 33°-45°. Программно-аппаратный комплекс ультразвуковой дефектоскопии обеспечивает высокую точность и достоверность контроля в условиях действия негативных факторов контроля, таких как загрязненность поверхности контролируемого объекта, значительная шероховатость, широкий температурный диапазон поверхности контролируемого объекта.
Программно-аппаратный комплекс ультразвуковой дефектоскопии работает следующим образом.
Центральный процессор 4 синхронизирует работу всех узлов и блоков программно-аппаратного комплекса, производит обработку сигналов, поступающих из канала предварительной обработки информации блока 5 0
формирования сигналов синхронизации и предварительной обработки информации, формирует развертки типа «А» и «Б». Блок 5 формирования сигналов синхронизации и предварительной обработки информации вырабатывает синхроимпульсы, поступающие на входы блока 2 генераторов и служащие для запуска генераторов зондирующих импульсов. Блок 1 акустических преобразователей включает в себя электромагнитно-акустические преобразователи, служащие для возбуждения и приема ультразвуковых колебаний в контролируемом объекте. Программно управляемый усилитель 3 служит для обработки сигналов, поступающих с электромагнитно-акустических преобразователей по амплитуде и частоте. В блоке 2 генераторов генераторы вырабатывают зондирующие импульсы заданной длительности и амплитуды, которые поступают на входы соответствующих акустических преобразователей блока 1 акустических преобразователей. Акустические преобразователи излучают ультразвуковые колебания, которые отражаются от неоднородностей металла контролируемого изделия. Отраженные импульсы принимаются преобразователями, в которых преобразуются в электрические импульсы. С выходов акустических преобразователей электрические импульсы поступают на входы программно управляемого усилителя 3, где принятые сигналы усиливаются и преобразуются к виду, удобному для их дальнейшей обработки. В частности, осуществляется подавление шумов и помех, причем усиливаются те сигналы которые превышают установленный уровень отсечки. С выхода программно управляемого усилителя 3 усиленные сигналы поступают на второй вход блока 5 формирования сигналов синхронизации и предварительной обработки информации, где в канале обработки сигналов осуществляется предварительная обработка сигналов и приведение их к виду, удобному для их дальнейшей обработки и анализа с помощью центрального процессора 4. На первый вход блока 5 формирования сигналов синхронизации и предварительной обработки информации поступает сигнал с датчика 6 перемещения. Сигналы от датчика 6 перемещений позволяют осуществить привязку обнаруженных дефектов по координате (по длине от начала контроля изделия). Задания параметров функционирования программно-аппаратного комплекса осуществляется путем ввода требуемых данных в центральный процессор 4, сигналы управления от
которого через блок 5 и блок 7 согласования поступают на управляющие входы программно управляемого усилителя 3, блока 1 акустических преобразователей и блока 2 генераторов. При этом можно задавать частоты ультразвуковых колебаний используемых каналов, частоты следования зондирующих импульсов, параметры программно управляемого усилителя 3 и блока 1 акустических преобразователей. Обработанная в центральном процессоре 4 информация поступает в устройство 9 отображения информации, где на дисплее отображается информация о сигналах контроля, дефектах контролируемого изделия, его координате в реальном масштабе времени, а также другая информация. С помощью устройства 8 вывода информации можно осуществлять запись и последующее хранение обработанной информации на внешних носителях, с целью их просмотра оператором, например, на персональном компьютере. Кроме того, возможно получение документа контроля выбранного участка контролируемого объекта на бумажном носителе.
Программно-аппаратный комплекс позволяет осуществить автоматическую обработку, расшифровку сигналов по их временным статистическим данным как в процессе контроля изделия, так и по его окончанию.
Опытная эксплуатации установки показала ее эффективность по сравнению с традиционными средствами неразрушающего контроля, включая выбранный прототип.