ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ПРОВЕДЕНИЮ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ

Полезная модель относится к неразрушающему контролю, а именно, к средствам обучения дефектоскопистов методике проведения ультразвукового (УЗ) контроля различных изделий, в том числе, колесных пар подвижного состава на железнодорожном транспорте.
В настоящее время большая часть операций при проведении УЗ контроля производится вручную. Это влечет за собой высокую степень зависимости результатов контроля от квалификации дефектоскописта. Как следствие, возникает необходимость использования специальных тренажеров для формирования и совершенствования практических навыков дефектоскопистов [1].
В качестве прототипа заявляемого технического решения выбран тренажер для обучения проведению ультразвукового контроля, содержащий имитатор пьезопреобразователя, датчик положения имитатора, устройство формирования виртуальных УЗ сигналов, включающий блок математической модели УЗ сигналов и блок базы данных, устройство управления (компьютер) и монитор [2].
Указанный тренажер работает следующим образом. Дефектоскопист перемещает имитатор пьезопреобразователя по контролируемому изделию. Датчик положения имитатора отслеживает его пространственные координаты и передает данные на компьютер. С выхода блока базы данных на компьютер поступает информация о заранее заданной карте изделия - распределении виртуальных УЗ эхо-сигналов по его поверхности в функции распределения виртуальных дефектов. В результате компьютер формирует УЗ эхо-сигналы (дефектограмму), соответствующие текущим координатам
имитатора и отображаемые на экране дисплея; при этом форма наблюдаемых УЗ эхо-сигналов аналогична форме реальных УЗ эхо-сигналов, регистрируемых УЗ дефектоскопом при контроле изделия.
Известный тренажер имеет следующие недостатки. В устройстве формирования виртуальных УЗ сигналов осуществляется моделирование УЗ эхо-сигналов, форма которых обусловлена формой и расположением в изделии различных дефектов (раковин, трещин и др.). Но, кроме указанных УЗ эхо-сигналов, при УЗ контроле всегда присутствуют импульсы помех, от которого надо отделить «истинные» эхо-сигналы - эхо-сигналы от дефектов. В известном тренажере моделирование импульсов помех отсутствует. Как следствие, навыки дефектоскописта по распознаванию «истинных» эхо-сигналов на фоне помех (особенно при значительной величине помех и небольшой амплитуде «истинного» сигнала) снижаются, и, как следствие, снижается качество обучения дефектоскописта проведению УЗ контроля.
Кроме того, в известном тренажере отсутствуют средства, позволяющие оценить качество обучения дефектоскописта.
В известном тренажере также отсутствуют средства, с помощью которых дефектоскопист может получить оперативную информацию, касающуюся различных вопросов УЗ контроля. В конечном итоге, это также снижает качество обучения проведения УЗ контроля.
Задача, решаемая полезной моделью - повышение качества обучения проведению ультразвукового контроля.
Указанная задача решается тем, что тренажер для обучения проведению ультразвукового контроля, содержащий имитатор пьезопреобразователя, связанный с датчиком положения имитатора, устройство формирования виртуальных ультразвуковых эхо-сигналов, содержащее блок математического моделирования ультразвуковых сигналов от дефектов и блок базы данных, устройство управления и монитор, при этом выход датчика положения имитатора подсоединен к первому входу
устройства управления; первый вход-выход которого подсоединен к выходу блока базы данных, вход которого подключен к выходу блока математического моделирования ультразвуковых эхо-сигналов от дефектов, а выход устройства управления подсоединен к монитору, снабжен блоком оценки, вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом устройства управления, и информационным блоком, подключенным ко второму входу устройства управления, а в устройство формирования виртуальных ультразвуковых эхо-сигналов введен блок задания начальных условий, первый выход которого подключен к первому входу блока математического моделирования ультразвуковых эхо-сигналов от дефектов, второй выход соединен с входом блока математического моделирования импульсов помех, выход которого связан со вторым входом блока математического моделирования ультразвуковых эхо-сигналов от дефектов, а вход блока задания начальных условий соединен с выходом устройства ввода данных.
Полезная модель иллюстрируется чертежом. На фиг.1 приведена блок-схема заявляемого тренажера.
Тренажер включает имитатор пьезопреобразователя 1, связанный с датчиком положения имитатора 2, устройство управления, выполненное в виде центрального процессора 3, устройство формирования виртуальных УЗ эхо-сигналов 4, содержащее блок математического моделирования УЗ эхо-сигналов от дефектов 5, блок математического моделирования импульсов помех 6, блок задания начальных условий 7 и блок базы данных 8, устройство ввода данных 9, информационный блок 10, блок оценки 11 и монитор 12. Первый вход устройства управления 3 соединен с датчиком 2, первый вход-выход подсоединен к выходу блока базы данных 8, второй вход соединен с информационным блоком 10, второй вход-выход подключен к блоку оценки 11, а выход устройства 3 соединен с монитором 12. Первый выход блока задания начальных условий 7 соединен с первым входом блока
5, второй выход блока 7 подключен к входу блока 6, выходом соединенного со вторым входом блока 5, выход которого подсоединен к входу блока базы данных 8, а вход блока 7 подсоединен к выходу устройства ввода данных 9.
Работа заявляемого тренажера иллюстрируется на примере обучения дефектоскописта проведению УЗ контроля колесной пары подвижного состава, например, колесной пары вагона.
Обучаемый (дефектоскопист) располагает имитатор пьезопреобразователя 1 на выбранном участке колесной пары 13, например, на оси или на колесе. Затем он при помощи устройства 9 вводит в блок 7 совокупность параметров, характеризующих работу УЗ дефектоскопа и процесс УЗ контроля (объект контроля, характеристики пьезопреобразователя, зона контроля, уровни поисковой и браковочной чувствительности и др.), а также информацию об уровне (степени сложности) обучения (1-ый, 2-ой и т.д.). В соответствии с выходным сигналом блока 7 в блоках 5 и 6 формируется диаграмма направленности УЗ волны при текущем значении угла ее раскрытия, а также математические модели акустического тракта излучателя пьезопреобразователя.
На следующем этапе дефектоскопист перемещает имитатор пьезопреобразователя 1 по выбранному участку колесной пары 13. Датчик 2 отслеживает положение имитатора 1 и передает данные об его координатах в устройство управления 3, которые затем поступают в блок 8. Блоки 5 и 6, используя информацию о характеристиках дефектов и источниках помех, содержащуюся в блоке 8, в соответствии с текущим значением координат имитатора 1 на колесной паре 13, формируют дефектограмму УЗ эхо-сигналов от дефектов и импульсов помех, характерную для данного положения имитатора 1 на колесной паре 13. На мониторе 12 появляется изображение дефектограммы. Анализируя дефектограмму, дефектоскопист принимает решение об отсутствии или наличии дефекта и его характеристиках. На заключительном этапе блок 11 производит оценку
решений, принятых дефектоскопистом в процессе контроля. Качество оценки различается в случае уверенного обнаружения виртуального дефекта или в том случае, когда дефектоскопист не смог обнаружить виртуальный дефект в месте расположения имитатора 1 (например, ввиду низкой исходной чувствительности дефектоскопа или неправильного расположения имитатора на колесной паре).
Перед началом работы и в процессе обучения дефектоскопист может воспользоваться информацией об устройстве различных дефектоскопов и физических основах УЗ контроля, поступающей на устройство управления 3 с блока 10.
ЛИТЕРАТУРА
1. А.З.Венедиктов, М.А.Кованин, А.Б.Белов и др. Тренажер для обучения дефектоскопистов проведению ультразвукового контроля. Железнодорожный транспорт, 2006 г., №3, С.96-97.
2. Патент США №5337611, кл. G 01 N 29/00, 1994 г., (прототип).