Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП С НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП С НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП С НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Ультразвуковой дефектоскоп с непрерывным излучением упругих колебаний относится к ультразвуковому контролю материалов и изделий при значительных скоростях сканирования и может быть применен, в частности, при контроле железнодорожных рельсов вагонами-дефектоскопами. Цель - повышение помехоустойчивости контроля, расширение функциональных возможностей и увеличение технологичности изготовления узлов дефектоскопа. В дефектоскоп, содержащий генератор непрерывных зондирующих колебаний, электроакустический преобразователь, усилитель, фильтр, детектор, индикатор, датчик скорости перемещения и блок управления, включают дополнительные смеситель, гетеродин с управляемой частотой, переключатель и усилитель промежуточной частоты. Фильтр выполняется с фиксированными параметрами. С целью компенсации ухода частоты генератора зондирующих колебаний и изменения частоты гетеродина синхронно со скоростью перемещения преобразователя гетеродин выполнен из двух смесителей, трех фильтров боковых частот, второго переключателя, генератора промежуточной частоты и генератора доплеровских частот, управляемого блоком управления. Кроме повышения помехоустойчивости и реализации двух методов ультразвукового контроля, дефектоскоп позволяет выполнять контроль изделий при непрерывном излучении упругих колебаний эхо-методом и отсутствии доплеровского сдвига частоты эхо - сигнала, т.е. при неподвижном положении электроакустического преобразователя. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2052807
Класс(ы) патента: G01N29/04
Номер заявки: 5048063/28
Дата подачи заявки: 02.06.1992
Дата публикации: 20.01.1996
Заявитель(и): Марков Анатолий Аркадьевич; Прокофьев Александр Борисович; Миронов Федор Сергеевич
Автор(ы): Марков Анатолий Аркадьевич; Прокофьев Александр Борисович; Миронов Федор Сергеевич
Патентообладатель(и): Марков Анатолий Аркадьевич; Прокофьев Александр Борисович; Миронов Федор Сергеевич
Описание изобретения: Изобретение относится к ультразвуковой дефектоскопии, а более конкретно к ультразвуковому контролю материалов и изделий при значительных скоростях перемещения искателей и при воздействии различного рода помех, и может быть применено, в частности, в скоростных ультразвуковых вагонах-дефектоскопах для контроля железнодорожных рельсов.
Известны дефектоскопы с непрерывным излучением ультразвуковых колебаний, использующие теневой метод контроля, при котором необходим двусторонний доступ к контролируемому изделию [1]
Известны устройства дефектоскопов с непрерывным излучением, позволяющие контролировать изделия при одностороннем доступе к ним. При взаимном перемещении электроакустических преобразователей и контролируемого изделия признаком обнаружения дефекта является прием отраженного от дефекта сигнала, имеющего доплеровский сдвиг частоты относительно излученного сигнала [2] Дефектоскоп предназначен для контроля труб и содержит генератор непрерывных колебаний, излучающий и приемный электроакустический преобразователи, приемное устройство с фильтром выделения доплеровского сдвига частоты, детектор и индикатор дефектов. Приемно-излучающие преобразователи (или один преобразователь) находятся на поверхности контролируемой трубы неподвижно, а труба движется (вращается) относительно преобразователя. При вращении трубы расстояние между преобразователем и дефектом в трубе непрерывно изменяется. При этом наблюдается эффект Доплера, заключающийся в изменении частоты отраженных ультразвуковых колебаний от излученного сигнала на величину, пропорциональную скорости движения. Разность частот излучаемого и отраженного сигналов Fд определяется по известной формуле:
Fд 2 fV/C˙sinα (1) где V скорость движения преобразователя;
С скорость ультразвуковых колебаний в контролируемом изделии;
α угол ввода луча;
fo частота излучаемых колебаний.
Фильтр для выделения доплеровского сдвига частот в известном устройстве настроен на частоту Fд и имеет определенную полосу пропускания, зависящую от параметров искателя и от диапазона скоростей взаимного движения пьезопреобразователей и контролируемого изделия. Признаком обнаружения дефекта является появление сигнала на выходе фильтра.
Недостатком данного устройства является то, что при значительных изменениях скорости движения фильтр для выделения доплеровского сдвига частот вследствие изменения доплеровской частоты и спектра эхо-сигнала должен иметь широкую полосу пропускания, что значительно снижает помехозащищенность дефектоскопа.
Известен ультразвуковой дефектоскоп [3] содержащий последовательно соединенные генератор непрерывных зондирующих колебаний, наклонный электроакустический преобразователь, усилитель, фильтр доплеровских частот и индикатор, а также соединенный с преобразователем датчик скорости перемещения преобразователя и блок управления фильтром. Дефектоскоп предназначен для неразрушающего контроля длинномерных изделий со скоростями перемещения преобразователя, изменяющимися в широком диапазоне. В соответствии с выражением (1) синхронно меняется доплеровский сдвиг частоты эхо-сигнала от выявленных дефектов. С целью повышения помехоустойчивости дефектоскопа в известном устройстве фильтр выделения доплеровских частот выполнен с переменными параметрами (центральной частотой fф var и полосой Δfф var), управляемыми синхронно с изменением скорости сканирования. Данное устройство по технической сущности и достигаемому результату наиболее близко к предлагаемому изобретению.
Недостатки устройства, принятого за прототип:
низкая помехоустойчивость дефектоскопа и, как следствие, недостаточная надежность и достоверность ультразвукового контроля изделий. Это связано с тем, что фильтр известного дефектоскопа выполнен с регулируемыми параметрами. При построении этого фильтра не удается одновременно удовлетворить требованиям высокой селективности и регулируемости параметров в широком диапазоне. В частности, в этом случае исключается возможность применения кварцевых или электромеханических фильтров, отличающихся высокой добротностью и стабильностью параметров. Не удается сохранить постоянным коэффициент пропускания фильтра во всем диапазоне регулируемых частот. В то же время, диапазон изменения доплеровских частот, например, при скоростном контроле рельсов вагонами-дефектоскопами, достаточно широк и составляет 30 кГц и более при изменении скорости контроля от 1 до 70 км/ч. В результате селективные свойства доплеровского фильтра оказываются весьма низкими и на индикатор дефектоскопа, кроме эхо-сигналов от дефектов с доплеровской частотой, проникают и различные помехи. Это снижает достоверность и надежность контроля;
известный дефектоскоп обладает ограниченными возможностями т.к. позволяет реализовать только эхо-метод ультразвукового контроля изделий. В то же время некоторые дефекты при озвучивании упругими колебаниями не отражают их и могут быть выявлены только при реализации зеркально-теневого метода контроля. При этом методе признаком обнаружения дефекта в изделии является ослабление прошедшего через контролируемое изделие и отраженного от его противоположной поверхности (донного) сигнала. При этом отсутствует изменение расстояния между преобразователем и отражателем (донной поверхностью) и, как следствие, доплеровский сдвиг частоты донного сигнала равен нулю;
при серийном производстве ультразвукового дефектоскопа, принятого за прототип, возникают сложности изготовления регулируемых в широком диапазоне фильтров, т. к. они, как правило, содержат регулируемые индуктивности или емкости, или же элементы управления магнитной проницаемостью сердечника катушек. При любом построении регулируемый фильтр в схеме дефектоскопа является достаточно трудно изготавливаемым и сложно настраиваемым узлом.
Таким образом, ультразвуковой дефектоскоп, принятый за прототип, обладает низкой помехоустойчивостью, недостаточной надежностью и достоверностью контроля, имеет ограниченные функциональные возможности и низкую технологичность изготовления отдельных узлов.
Цель изобретения повышение помехоустойчивости, надежности и достоверности ультра звукового контроля изделий со скоростями сканирования, изменяющимися в широком диапазоне, расширения функциональных возможностей дефектоскопа и повышения технологичности изготовления его узлов при серийном производстве.
Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковой дефектоскоп с непрерывным излучением упругих колебаний, состоящий из последовательно соединенных генератора непрерывных зондирующих колебаний, электроакустического преобразователя, усилителя, фильтра, детектора, а также включенного между преобразователем и фильтром датчика скорости перемещения преобразователя и блока управления дополнительно включены между усилителем и фильтром первый смеситель, между фильтром и детектором усилитель промежуточной частоты, между блоком управления и вторым выходом смесителя последовательно соединенные первый переключатель и гетеродин с управляемой частотой. Фильтр выполнен с постоянными параметрами и с высоким коэффициентом прямоугольности. Гетеродин с управляемой частотой выполнен в виде последовательно соединенных управляемого генератора доплеровских частот, второго смесителя, параллельно включенных первого и второго фильтров боковых частот, второго переключателя, третьего смесителя и третьего фильтра боковых частот. Вход генератора доплеровских частот подключен к выходу первого переключателя. Ко второму входу второго смесителя подключен генератор промежуточной частоты. Второй вход третьего смесителя соединен с вторым выходом генератора непрерывных зондирующих колебаний. Выход генератора промежуточной частоты соединен с третьим входом второго переключателя.
На фиг. 1 представлена функциональная схема ультразвукового дефектоскопа; на фиг. 2 частоты входных и выходных сигналов на входах всех трех смесителей дефектоскопа. На выходах смесителей из всех возможных частотных компонентов показаны только те частотные составляющие, которые с помощью соответствующих фильтров подвергаются дальнейшей селекции и используются в работе дефектоскопа.
Ультразвуковой дефектоскоп с непрерывным излучением состоит из последовательно соединенных генератора 1 непрерывных зондирующих колебаний, наклонного электроакустического преобразователя 2, состоящего из излучающей 3 и приемной 4 пьезопластин, усилителя 5, первого смесителя 6, фильтра 7, усилителя 8 промежуточной частоты, детектора 9 и индикатора 10, а также включенных между преобразователем 2 и вторым входом первого смесителя 6, последовательно соединенных датчика 11 скорости перемещения преобразователя, блока 12 управления, первого переключателя 13 и гетеродина 14 с управляемой частотой. Гетеродин 14 выполнен состоящим из последовательно соединенных генератора 15 доплеровских частот, второго смесителя 16, параллельно включенных первого и второго фильтров 17 и 18 боковых частот, второго переключателя 19, третьего смесителя 20 и третьего фильтра 21 боковых частот. Ко второму входу второго смесителя 16 подключен выход генератора 12 промежуточной частоты. Этот же выход соединен с третьим входом переключателя 19, а к второму входу третьего смесителя 20 второй выход генератора 1. Электроакустический преобразователь 2 установлен на контролируемом изделии 23 с несплошностью (дефектом) 24.
Ультразвуковой дефектоскоп с непрерывным излучением упругих колебаний работает следующим образом.
Генератор 1 непрерывных зондирующих колебаний вырабатывает немодулированные электрические колебания ультразвуковой частоты, которые поступают на преобразователь 2. Вследствие обратного пьезоэффекта, электрические колебания на пьезопластине 3 преобразователя 2 преобразуются в упругие колебания ультразвуковой частоты и под углом α распространяются в контролируемом изделии. При наличии в изделии 23 несплошностей (дефектов) 24, часть ультразвуковых колебаний отражается от них и поступает на приемную пьезопластину 4, где вследствие прямого пьезоэффекта, преобразуется в электрические колебания. При движении преобразователя 2 по поверхности изделия 23 со скоростью V частота fэпринятых колебаний (эхо-сигналов) отличается от частоты fо излученных колебаний на величину Fд доплеровского сдвига:
fэ fo±Fo (2)
Здесь верхний знак (+) соответствует случаю, когда направление движения преобразователя 2 совпадает с направлением излучения ультразвуковых колебаний, а нижний знак (-) когда они противоположны. В дальнейшем для обозначения этих двух случав приняты обозначения и соответственно.
Эхо-сигналы с частотой fэ усиливаются усилителем 5 высокой частоты и поступают на первый вход первого смесителя 6. На второй вход смесителя 6 подаются гармонические колебания с гетеродина 14 с частотой:
fгет fo + fпр + Fд.с., где fпр промежуточная частота;
Fд.с. частота колебаний напряжения, вырабатываемого генератором доплеровских частот 15.
В результате преобразования частоты на выходе смесителя 6 наблюдаются суммарные и разностные колебания входных частот. Фильтром 7 производится выделение разностной составляющей (фиг. 2)
fэ fгет (fo±Fo) (fo + fпр±Fд.c) ≈ fпр, равной промежуточной частоте fпр, вследствие того, что доплеровская частота Fд эхо-сигнала равна частоте Fд.с генератора 15. Эти частотные составляющие подвергаются дальнейшему усилению в усилителе промежуточной частоты 8, амплитудному детектированию в детекторе 9 и поступают на индикатор 10 дефектоскопа. При отсутствии эхо-сигнала на приемной пьезопластине 4 на входе смесителя 6 сигнал с частотой fэ, отсутствует и индикатор дефектоскопа не срабатывает.
В предлагаемом устройстве полосовой фильтр 7 выполнен с фиксированными параметрами, т.е. со стабильной центральной частотой fф и неизменной полосой пропускания Δfф. В то же время ультразвуковой контроль реальных изделий осуществляется при переменной скорости сканирования V, что приводит к изменению в соответствии с выражением (1) доплеровского приращения частоты Fд эхо-сигнала. Для сохранения на выходе смесителя 6 промежуточной частоты fпр постоянной необходимо изменение частоты fгет гетеродина 14 синхронно со скоростью V. С этой целью формирование результирующей частоты гетеродина производится с использованием управляемого напряжения датчика 11 скорости, напряжений стабильного генератора 22 промежуточной частоты и излучаемых колебаний генератора 1.
Генератор 15 вырабатывает гармонические колебания, частота Fд.с.которых соответствует согласно выражению (1) доплеровскому сдвигу Fдэхо-сигналов. При изменении скорости сканирования, по сигналу датчика скорости перемещения преобразователя 11 изменяется управляющее напряжение блока 12, которое через переключатель 13 воздействует на частотно-задающие цепи генератора 15, изменяя его частоту Fд.спропорционально изменению скорости. Колебания с генератором 15 поступают на один из входов второго смесителя 16. На другой вход этого смесителя подаются колебания с генератора 22 промежуточной частоты с частотой fпр. В процессе преобразования этих частот на выходе смесителя 16 наблюдаются суммарные и разностные составляющие этих колебаний (fпр + Fд.c) и (fпр- Fд.c). Эти составляющие выделяются соответствующими фильтрами 17 и 18 боковых частот и подаются на первый и второй входы переключателя 19 направления движения. При совпадении направлений движения преобразователя 2 и излучения ультразвуковых колебаний, т.е. в случае, когда угол между векторами скоростей и меньше 90о, переключатель 19 устанавливается в положение (на фиг. 1 верхнее положение), а когда этот угол больше 90о в положение . Таким образом, в зависимости от направления движения преобразователя 2 на один из входов третьего смесителя 20 подаются колебания с выходов фильтров 17 и 18. Как это следует из фиг. 1, фильтр 18 выделяет частоту fпр + +Fд.с.фильтр 17 fпр Fд.с.На второй вход смесителя 20 поступают колебания с генератора 1 с частотой fо. Из результирующих колебаний, наблюдаемых на выходе смесителя 20, только суммарные составляющие входных частот fo + (fпр±Fд.с) выделяются третьим фильтром боковых частот 21 и подаются на второй вход смесителя 6.
В результате гетеродином 14, состоящим из двух смесителей 16 и 20, трех фильтров 17, 18 и 21 боковых частот, двух генераторов 15 и 22 и переключателя 19, формируется частота fгет, позволяющая поддерживать промежуточную частоту fпр на выходе смесителя 6 при различных изменениях:
скорости движения преобразователя 2 в широком диапазоне;
направлении движения преобразователя (вперед или назад);
при регулировке частоты генератора 1 зондирующих колебаний (например при подстройке частоты fo на резонансную частоту излучающей пьезопластины 3);
при температурной или иной нестабильности излучаемой частоты генератора 1 зондирующих колебаний.
Естественно, гетеродин 14 можно выполнить и по более простой схеме, например, в виде маломощного автогенератора на частоту fo + fпр + Fд с варикапом в часстотно-задающей цепи, и с управлением последнего от блока 12. Однако, при этом отсутствует автоматическая компенсация ухода частоты излучающего генератора 1 и сужаются функциональные возможности дефектоскопа.
Ультразвуковой дефектоскоп, выполненный по предложенной схеме (фиг. 1), в отличие от прототипа, может реализовать не только эхо-метод, но и зеркально-теневой метод (ЗТМ) ультразвукового контроля при непрерывном излучении упругих колебаний. При этом могут быть использованы известные способы зеркально-теневого метода контроля. Реализация их с помощью предлагаемого устройства будет способствовать дальнейшему повышению помехоустойчивости известных способов.
Для реализации зеркально-теневого метода контроля излучающую и приемную пьезопластины 3 и 4 преобразователя 2 необходимо установить так, чтобы направления излучения и приема упругих колебаний обеспечивали получение максимальных отражений от противоположной (донной) поверхности контролируемого изделия с плоско-параллельными поверхностями ориентация пьезопластин 3 и 4 при реализации зеркально-теневого метода показана пунктирными линиями на фиг. 1. При этом переключатель 13 устанавливается в положение ЗТМ и вход генератора 15 заземляется. Переключатель 19 также устанавливается в положение ЗТМ и к первому входу смесителя 20 непосредственно с генератора 22 промежуточной частоты подводятся колебания с частотой fпр. В связи с тем, что при реализации зеркально-теневого метода отсутствует изменение расстояний между приемно-излучающей системой преобразователя 2 и отражателем (донной поверхностью), то при любой скорости сканирования эхо-сигнал от донной поверхности (донный сигнал) имеет ту же частоту, что и излучаемый. Другими словами, при реализации зеркально-теневого метода доплеровский сдвиг частоты Fд 0 и частота донного сигнала fэ, в соответствии с выражением (2) равна излучаемый частоте fo (fэ fo). В связи с этим, на втором входе смесителя 6 формируется частота fгет fo + fпр и на его выходе образуется разностная частота, точно равная промежуточной:
fгет fэ fo + fпр fo fпр.
Видно, что и при зеркально-теневом методе производится выделение фильтром 7 донного сигнала и его последующая передача (после усиления и детектирования) на индикатор 10. Режим ЗТМ может оказаться полезным и при реализации эхо-метода контроля, т.к. позволяет наблюдать, в отличие от прототипа, эхо-сигнал от обнаруженного дефекта при отсутствии движения преобразователя 2. Для этого после обнаружения дефекта в эхо-режиме (переключатель 19 в положении или преобразователь 2 необходимо установить над дефектным участком и переключатели 13 и 19 перевести в положение ЗТМ. Вследствие отсутствия скорости (V 0), доплеровский сдвиг эхо-сигнала также будет равен нулю, однако ввиду вышеотмеченных особенностей работы схемы в режиме ЗТМ перенесенный на промежуточную частоту спектр эхо-сигнала будет пропущен фильтром 7 на индикатор дефектоскопа. Наблюдая за уровнем сигнала на индикаторе можно установить преобразователь 2 в положение, соответствующее максимуму эхо-сигнала.
Таким образом, построение функциональной схемы изложенным способом устраняет один из основных недостатков доплеровских дефектоскопов невозможность наблюдения эхо-сигналов при неподвижном преобразователе. Как следует из изложенного, предлагаемое техническое решение устраняет этот недостаток, сохраняя высокую частотную селективность дефектоскопа.
В дефектоскопе предусмотрен также режим настройки (переключатель 13 в положении Н, а переключатель 19 в положении или Подавая постоянное напряжение Енастр на клемму переключателя 13, а, следовательно, и на вход генератора 15, можно устанавливать любую желаемую частоту генератора 15 в рабочем диапазоне доплеровских частот и проверять прохождение сигналов по приемному тракту при неподвижном преобразователе. Этот режим необходим также при контроле изделий с постоянной и стабильной скоростью сканирования V const. В этом случае в дефектоскопе блоки 11 и 12 могут отсутствовать, а установка необходимой частоты генератора 15 производится с помощью соответствующего напряжения Енастр.
Реализация ультразвукового дефектоскопа по предложенной функциональной схеме не вызывает особых затруднений, т.к. основные блоки представляют собой типовые радиотехнические узлы. Смесители 16, 20, и 6 могут быть выполнены по схеме балансного смесителя например, на микросхемах К526ПС1 или К174ПС1. (Радиоприемные устройства). Под ред. А. П. Жуковского. М. Высшая школа, 1989, с. 93-96. Фильтры боковых частот 17, 18 и 21 представляют собой полосовые фильтры на активных RC цепях или многозвенные LC фильтры с соответствующей полосой пропускания (см. там же, с. 68-72). Возможно также применение электромеханических и пьезомеханических фильтров. Что частотная селективность дефектоскопа определяется, в основном, селективными свойствами фильтра 7. Поэтому этот фильтр целесообразно выполнить на основе пьезоэлектрики, например, кварца. Резонансная частота fф этого фильтра определяется величиной, выбранной промежуточной частоты fпр, а полоса пропускания Δfф должна обеспечить прохождение максимальной ширины доплеровского спектра Δfд эхо-сигнала, определяемого по выражению (Дефектоскопия, 1987, N 1, с. 3-9).
Δfд= 4fo cos α·sinϕp (3) где Vmax максимальная скорость сканирования;
ϕр угол раскрытия диаграммы направленности преобразователя 2 (на практике 2 ϕр ≈ 6-12о).
Кварцевый фильтр, обладая высокой стабильностью и добротностью (высоким коэффициентом прямоугольности) может обеспечить достаточную частотную селективность дефектоскопа.
Генератор 22 промежуточной частоты представляет собой маломощный автогенератор с частотной нестабильностью не хуже Δfпр/fпр 10-4, и может быть собран как на транзисторах, так и на интегральных микросхемах (Горшков В. И. Элементы радиоэлектронных устройств. М. Радио и связь, 1989).Генератор доплеровских частот 15 вырабатывает напряжение с частотой Fд.с, равной средней частоте доплеровского сдвига Fдэхо-сигнала (Fд.с Fд). При изменении скорости V это равенство обеспечивается за счет управления частотой генератора 15 с помощью блока 12 управления. В типовых датчиках 11 скорости, обычно устанавливаемых на колесо подвижной единицы (например вагона-дефектоскопа), перемещаемый преобразователь 2, выходным напряжением является последовательность прямоугольных импульсов (меандр), частота следования которых пропорциональна скорости V сканирования. Это последовательность в блоке 12 управления преобразуется (с помощью известных преобразователей частота-напряжение) в напряжение, пропорциональное скорости V, и используются для изменения параметров частотно-зависимой цепи генератора 15. (Богданович Б. М. Ваксер Э. Б.) Краткий радиотехнический справочник. Минск, Беларусь. 1976).
Усилитель промежуточной частоты 8 реализуется по известной схеме узкополосного усилителя с сосредоточенной избирательностью и обеспечивает усиление выделенного эхо-сигнала до уровня, необходимого для эффективной работы детектора.
Остальные узлы дефектоскопа (генератор 1, усилитель, детектор 9 и индикатор 10) выполняют те же функции, что и в устройстве, принятом за прототип и реализуется аналогично.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости.
Для примера приведем числовые значения частотных параметров излучаемых, принимаемых и вспомогательных сигналов при использовании заявляемого дефектоскопа для скоростного ультразвукового контроля рельсов с помощью вагонов-дефектоскопов. При скоростях сканирования 10-72 км/ч, частоте излучаемых колебаний fo 3 МГц, скорости распространения поперечных ультразвуковых колебаний С 3260 м/с и угле ввода α 50о доплеровский сдвиг частоты Fд эхо-сигналов, рассчитанный по выражению (1), составит 4-30 кГц. Максимальная ширина спектра эхо-сигналов согласно (2) не превышает Δfд 3 кГц. Чтобы удовлетворить условию Fд Fд.с, частота генератора 15 должна изменяться в пределах 4-30 кГц синхронно со скоростью сканирования. Примем величину промежуточной частоты fпр, равной 300 кГц. Тогда на выходе смесителя 16 при максимальной скорости V наблюдаются комбинационные составляющие fпр+ Fд.с 0,33 МГц и fпр Fд.с 0,27 МГц. На выходе смесителя 20 формируются колебания с частотой fo + (fпр±Fд.с) 3,33 или 3,27 МГц, в зависимости от направления движения. Эхо-сигнал при принятых условиях будет иметь частоту, равную 3,03 МГц при или 2,97 при . В обоих случаях выходной сигнал смесителя 6 будет иметь центральную частоту, точно равную промежуточной fвых.см fпр 0,03 МГц.
При данных условиях и получаемых центральных частотах фильтры 17, 18 и 21 боковых частот должны иметь полосы пропускания во всем диапазоне изменения доплеровской частоты, т.е. около 30 кГц, а фильтр 7 должен пропустить максимальную ширину доплеровского спектра сигнала, не превышающую 3 кГц.
Преимущества предлагаемого ультразвукового дефектоскопа по сравнению с прототипом, приемная часть которого собрана по схеме прямого усиления, очевидны. Уже само построение приемника дефектоскопа и по супергетерогенной структуре дает следующие преимущества над прототипом:
высокая избирательность и чувствительность, а значит, и помехоустойчивость, и достоверность результатов контроля;
постоянство чувствительности и избирательности дефектоскопа во всем диапазоне скоростей сканирования;
повышенная устойчивость в результате распределения усиления по трем каналам частот (усилитель 5 высокочастотный; усилитель 7 промежуточной частоты и детектор усилитель 9 низкочастотный) вместо двух в прототипе, что повышает надежность контроля изделий.
Существенно расширены функциональные возможности дефектоскопа: эхо-метод ультразвукового контроля при непрерывном излучении упругих колебаний может быть реализован как в широком диапазоне скоростей сканирования, так и при неподвижном преобразователе. Эта же схема обеспечивает реализацию зеркально-теневого метода контроля. За счет применения электромеханических и пьезоэлектрических фильтров с фиксированными параметрами обеспечивается высокая технологичность изготовления отдельных узлов дефектоскопа.
Таким образом, заявляемое техническое решение решает задачу повышения помехоустойчивости, надежности, достоверности контроля, расширения функциональных возможностей и повышения технологичности изготовления основных узлов дефектоскопа.
Формула изобретения: 1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП С НЕПРЕРЫВНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих непрерывных колебаний, электроакустический преобразователь, усилитель, фильтр, детектор и индикатор и последовательно соединенные датчик скорости перемещения электроакустического преобразователя и блок управления, отличающийся тем, что он снабжен первым смесителем, включенным между выходом усилителя и входом фильтра, усилитель промежуточной частоты, включенным между фильтром и детектором, и последовательно соединенными первым переключателем, вход которого связан с выходом блока управления, и гетеродином с управляемой частотой, выход которого подключен к второму входу первого смесителя, а фильтр выполнен с фиксированной настройкой.
2. Дефектоскоп по п. 1, отличающийся тем, что гетеродин с управляемой частотой выполнен из последовательно соединенных управляемого генератора доплеровских частот, вход которого является управляемым входом гетеродина с управляемой частотой, второго смесителя, первого фильтра боковых частот, второго переключателя, третьего смесителя, второй вход которого подключен к выходу генератора зондирующих непрерывных колебаний, и второго фильтра боковых частот, выход которого является выходом гетеродина с управляемой частотой, из генератора промежуточной частоты, выходом подключенного к вторым входам второго смесителя и второго переключателя и из третьего фильтра боковых частот, включенного между выходом второго смесителя и третьим входом второго переключателя.