Функциональная схема дефектоскопа общего назначения

Вопрос 2. Функциональная схема дефектоскопа общего назначения.

Функциональная схема цифрового микропроцессорного дефектоскопа представлена на рис. 5.1. В дефектоскопе можно условно выделить два ос­новных блока: блок управления и памяти и собственно дефектоскопичес­кий блок.

Дефектоскоп работает следующим образом. По команде с пульта уп­равления (ПУ) центральный процессор (ЦП) включает дефектоскоп. По сигналу центрального процессора производится самотестирование дефек­тоскопа, после чего он устанавливается в исходное состояние. В различных типах приборов исходное состояние обычно характеризуется одним из двух режимов:

- рабочий режим, использовавшийся перед последним выключением;

- начальный диалоговый режим, используя который оператор устанавли­вает необходимый рабочий режим.

Генератор импульсов синхронизации (ГИС) через определенные промежутки времени вырабатывает электрические импульсы, которые со­гласовывают во времени работу различных блоков прибора.

Генератор импульсов возбуждения (ГИВ) вырабатывает короткий элек­трический импульс, который через разъем Р1 подается на пьезоэлемент ПЭП1. На схеме показан ключ К в разомкнутом положении. Это означает, что ПЭП1 работает только в режиме излучения, а ПЭП2 - только в режиме приема. Вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта пьезоэлемент ПЭП1 преобразует электрический импульс в упругое колебание, которое распространяется в объекте контроля (ОК), формируя ультразвуковую волну. Колебания, отраженные от противоположной поверхности ОК или от дефектов, возвращаются к поверхности контроля. Вследствие явления прямого пьезоэлектрического эффекта пьезоэлемент ПЭП2 преобразует упругое колебание в электрический импульс, который через разъем Р2 пос­тупает в приемно-усилительный тракт (ПУТ).

Рекомендуемые материалы

Режим работы, при котором к дефектоскопу подключены два пьезоэлемента, один из которых работает только в режиме излучения, а второй - только в режиме приема (ключ К разомкнут), называется раздельным.

Режим работы, при котором к дефектоскопу под­ключен один пьезоэлемент, работающий как в режиме излучения, так и в режиме приема (ключ К замкнут) называется совмещенным.

Далее сигнал усиливается и преобразуется в приемно-усилительном тракте, а затем подается на амплитудно-цифровой преобразователь (АЦП). АЦП преобразует аналоговый сигнал (в данном случае - электрический импульс, прошедший приемно-усилительный тракт) в цифровой код. Закодированный сигнал поступает на дисплей (Д), где формирует установ­ленный тип развертки.

В постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) записаны и хранятся блоки базовой настройки дефектоскопа. Пользователи дефектоскопов, как правило, не имеют доступа к этим параметрам, следовательно, не имеют возможности изменять их случайно или по собственному желанию.

В оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) накапливается, обра­батывается, хранится в цифровом виде и используется текущая информа­ция о режимах настройки и параметрах поступающих сигналов.

Микропроцессорный дефектоскоп имеет интерфейс - устройство для обмена информацией с персональным компьютером.

Рассмотрим более подробно работу отдельных блоков.

Генератор синхронизирующих импульсов

Он обеспечивает согласование во времени работы блоков дефектоскопа, реализуя импульсный режим излучения-приема колебаний. В частности, он обеспечивает одновременный (или задержанный на опре­деленный временной интервал) запуск генератора импульсов возбуждения и формирования развертки. При ручном контроле синхронизатор работает в режиме самовозбуждения, а при использовании дефектоскопа в много­канальной аппаратуре механизированного и автоматизированного конт­роля может переключаться в режим внешнего запуска. Число импульсов, генерируемых синхронизатором в единицу времени (частота синхрониза­ции), в различных модификациях дефектоскопов изменяется в пределах 25 - 8000 Гц. Эта частота определяет частоту следования зондирующих импульсов, то есть акустических импульсов, посылаемых в объект контроля,

Частотой следования зондирующих импуль­сов называется количество импульсов упругих колебаний, вводимых дефектоскопом в объект контроля в единицу времени.

Частота следования выбирается в зависимости от задач контроля, затуха­ния в объекте контроля, геометрических размеров и формы объекта контроля.

В большинстве дефектоскопов общего назначения частота следования переключается авто­матически с переключением диапазона контроля (увеличивается с умень­шением диапазона контроля). В некоторых приборах предусмотрена регу­лировка частоты следования. С точки зрения увеличения скорости контро­ля на автоматизированных установках (а, следовательно, и его производи­тельности) частоту следования желательно выбирать возможно большей. При ручном контроле этот фактор не имеет значения, поскольку скорость сканирования ограничена другими причинами.

Лекция "3 Дофилософские исторические типы мировоззрения" также может быть Вам полезна.

Генератор импульсов возбуждения

ГИВ вырабатывает высокочастот­ные электрические импульсы, возбуждающие излучающую часть ПЭП. Несущая частота импульсов (частота высокочастотных колебаний, запол­няющих импульс) подстраивается индуктивностью, монтируемой либо в приборе, либо в преобразователе. Генерируются экспоненциальные затуха­ющие или, более рациональные энергетически, колоколообразные импуль­сы. В некоторых дефектоскопах предусмотрена возможность регулировки мощности генерируемого импульса. Это осуществляется путем изменения его амплитуды и длительности.

Управляющий сигнал от синхронизатора поступает в генератор импуль­сов возбуждения несколько позднее, чем начинается развертка изображе­ния на дисплее для того, чтобы возрастание зондирующего импульса было видно на дисплее уже несколько правее начала нулевой линии.

В современных дефектоскопах используют программируемый генера­тор высокочастотных импульсов и высокочастотный усилитель, позволяю­щие создавать импульсы различной частоты и формы (ударный, синусои­дальный, меандр и др.)

Длительность возбуждаемого электрического импульса не превышает единиц микросекунд. Амплитуду импульса можно регулировать путем из­менения напряжения на генераторе или изменением нагрузочного сопро­тивления на выходе излучателя. При этом одновременно оказывается воз­действие на демпфирование подключенного колебательного контура, что, в свою очередь, вызывает изменение ширины импульса. Однако во многих случаях практического контроля этот дополнительный эффект не является недостатком: при работе с импульсами большой мощности чаще всего мож­но примириться и с большой длительностью импульса, так как в этих слу­чаях речь пойдет о больших глубинах, а разрешающая способность будет иметь второстепенное значение. И, наоборот, для меньшей глубины конт­роля, особенно вблизи поверхности, можно использовать ослабленный, но зато более короткий импульс. Амплитуда электрического импульса может достигать 400 - 500 В на 1 мм толщины пьезоэлемента из пьезокерамики. Дальнейшее увеличение напряжения может привести к пробою и разруше­нию пьезопластины.

Если кабель недостаточно хорошо согласован с волновыми сопротивле­ниями прибора и ПЭП, то частота будет зависеть от его емкости. По этой причине кабель не может иметь произ­вольную длину. Для получения максимальной мощности от данного генера­тора возбуждения необходимо правильно согласовать и реактивное сопро­тивление ПЭП. Для этой цели в ПЭП встраивают катушку индуктивности.