Студопедия — ультразвукового дефектоскопа типа УД2-12
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

ультразвукового дефектоскопа типа УД2-12






 

Конструктивно дефектоскоп выполнен в виде десяти блоков (табл. П.1), каркаса и съемных верхнего и нижнего кожухов (рис. П.1).

Вставленные в разъемы коммутационные блоки А5 – А10 плотно прилегают друг к другу и образуют пульт управления, на верхнюю панель (ВП) дефектоскопа выведены настроечные органы управления, а на переднюю панель (ПП) (с помощью легкосъемных ручек и кнопок) – основные оперативные органы управления (рис. П.2): 1 – сенсорный переключатель режима БЦО; 2, 3 – кнопки «Накал» и «Работа» (при нажатии одновременно обеих кнопок включается дефектоскоп); 4 – кнопки аттенюатора для ввода соответствующего ослабления; 5 – ручка для ручного стробирования сигнала на экране ЭЛТ; 6 – экран ЭЛТ; 7 – цифровой индикатор БЦО; 8 – индикатор «Накал»; 9 – индикатор режима БЦО; 10 – световой индикатор АСД: I – красная, II – желтая, III – зеленая лампы; 11 и 12 – выходной и входной разъемы дефектоскопа для подключения ПЭП.

На задней стенке панели (рис. П.3) размещены кнопки установки частоты внутренней синхронизации (125 или 500 Гц); кнопка «×2», при нажатии которой данные частоты увеличиваются вдвое (250 или 1000 Гц); кнопка переключения режима синхронизации «внеш./внутр.»; разъемы выхода и входа внешней синхронизации; клемма заземления и плавкие вставки.

По конструктивному исполнению дефектоскоп УД2-12 относится к переносным приборам. Комплектуется он тринадцатью пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП) конструкции «Приз», среди которых есть прямые и наклонные ПЭП с углами ввода α = 40, 50, 65 и 70°, работающие на частотах 1,25; 1,8; 2,5; 5,0; 10,0 МГц. Дефектоскоп УД2-12 способен прозвучивать объект контроля на глубину до 5 м, обеспечивает чувствительность до 102 дБ. Все это позволяет обнаруживать дефекты типа нарушения сплошности, измерять глубину и координаты их залегания.

Таблица П.1

Основные блоки дефектоскопа

  Название блока   Обозначение на ВП Функциональные узлы, содержащиеся в блоке и не отраженные в его названии
Блок цифрового отсчета (БЦО)
Блок электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) А5 Калибратор глубиномера (часть)
Блок развертки (БР) или генератор напряжения развертки А6 Калибратор глубиномера (часть), БЦО (часть)
Генератор импульсов возбуждения (ГИВ), генератор зондирующих импульсов (ГЗИ) А7
Измеритель отношений (ИО) А8 ВРЧ
устройство приемное (УП), приемно-усилительный тракт (ПУТ) А9 Компенсированная отсечка
Блок автоматического сигнализатора дефектов (АСД) А10
Выпрямитель (может быть заменен аккумулятором)
Стабилизатор напряжения Преобразователь напряжения (часть); генератор синхронизирующих импульсов
Преобразователь

 

Дефектоскоп УД2-12 является прибором общего назначения (в маркировке дефектоскопа нет буквы «С»). В маркировке первая цифра «2» указывает на то, что прибор относится к дефектоскопам второй группы сложности, следовательно, в нем реализованы следующие функции: фиксация наличия дефекта, измерение амплитуды отраженного сигнала, определение координат отражателя. Кроме того, при определенной настройке можно определять по блоку цифрового отсчета эквивалентную площадь дефекта (т. е. выполняется функция приборов третьей группы сложности).

На практике для ультразвукового контроля деталей вагонов используются специализированные приборы. Они проще в эксплуатации, не требуют высокой квалификации операторов-дефектоскопистов. наиболее полно возможности дефектоскопа УД2-12 для контроля различных ОК с сохранением относительной простоты их использования реализуются с помощью технологических карт настройки. Например, на рис. П.3 приведена технологическая карта для настройки УД2-12 при контроле осей, которая дает возможность дефектоскописту зафиксировать положение органов управления дефектоскопа (один раз в смену, перед началом контроля и пр.) и использовать затем дефектоскоп как «спе циализированный».

Функциональная схема дефектоскопа приведена на рис. П.4, на ней показаны основные блоки: генератор синхронизирующих импульсов (ГСИ), генератор зондирующих импульсов (ГЗИ), приемно-усилительный тракт (ПУТ), генератор напряжения развертки (ГНР), блок электронно-лучевой трубки, блок временной регулировки чувствительности (ВЧР), автоматический сигнализатор дефектов, блок цифрового отсчета, включающий в себя блок отношений, глубиномер, дополнительный индикатор. В свою очередь ПУТ содержит последовательно соединенные диодный ограничитель, аттенюатор, усилитель высокой частоты (УВЧ), амплитудный детектор (АД) и видеоусилитель (ВУ). Дефектоскоп реализует эхо-метод, теневой и зеркально-теневой методы. На схеме также обозначены кнопки и ручки потенциометров настроечных органов управления ВП.

 

Рис. П.4. Функциональная схема дефектоскопа

Работа дефектоскопа. Диаграммы напряжений в основных точках дефектоскопа показаны на рис. П.5.

ГСИ обеспечивает синхронизацию работы узлов дефектоскопа, реализуя импульсный режим излучения-приема ультразвуковых колебаний. Он фактически управляет работой ГЗИ, ВРЧ, ГНР, АСД и глубиномера, обеспечивая своими синхроимпульсами их запуск. ГСИ может работать в режиме самовозбуждения (внутренняя синхронизация) или внешнего запуска. Частота внутренней синхронизации может устанавливаться на 125, 250, 500, 100 Гц. Наиболее часто ГСИ используют в режиме самовозбуждения.

Частота ГСИ ограничивается сверху условием полного затухания всех принимаемых сигналов в периоде между соседними ЗИ, снизу – скоростью сканирования ПЭП.

ГЗИ вырабатывает ЗИ высокочастотных электрических колебаний для возбуждения пьезопластины ПЭП. Форма огибающей ЗИ квазиколоколообразная (рис. П.6). Длительность зондирующего импульса ограничивается снизу условием сохранения спектральных свойств, т. е. должно иметься хотя бы несколько периодов (примерно 10 колебаний) с требуемой частотой. Но с точки зрения уменьшения «мертвой» зоны и улучшения разрешающей способности длительность ЗИ должна быть как можно меньше. Однако при этом уменьшается излучаемая в ОК энергия. Длительность ЗИ в дефектоскопе УД2-12 находится в пределах 4 – 6 мкс. Если при этом работать на частоте ультразвуковых колебаний 2,5 МГц, то в импульсе укладывается порядка 10 колебаний. Амплитуда ЗИ находится в пределах 180 – 300 В.

Импульсы высококачественных электрических колебаний с выхода ГЗИ поступают на контактные площадки пьезопластины ПЭП, которая в результате обратного пьезоэффекта преобразует их в механические. Последние при наличии акустического контакта распространяются в ОК. Дойдя до границы с какой-либо инородной средой, механические колебания переотражаются, попадают на пьезопластину ПЭП и преобразуются ею в результате прямого пьезоэффекта снова в импульсы высокочастотных электрических колебаний, которые далее поступают на вход ПУТ дефектоскопа.

Рассмотрим работу приемно-усилительного тракта. В практике контроля деталей вагонов в основном применяют совмещенный режим работы ПЭП, который излучает и принимает колебания. При этом в процессе излучения с ГЗИ на ПП поступает напряжение в десятки и сотни вольт. Оно может попасть на вход ПУТ и вывести последний из строя, поэтому на его входе устанавливают ограничитель, как правило, диодный, который ограничивает уровень электрического сигнала с ГЗИ на входе ПУТ до 1 В, а во время приема пропускает сигналы с ПП порядка десятков и сотен микровольт.

ПУТ предназначен для усиления и детектирования сигналов, регистрируемых ПЭП (от сотен микровольт до единиц и десятков милливольт).

Сигнал при приеме через диодный ограничитель поступает на вход аттенюатора. Аттенюатор представляет собой калиброванный делитель кнопочного типа. Шаг изменения – 2 дБ. Сумма децибел по нажатым кнопкам есть общее ослабление сигнала, которое позволяет сравнивать в децибелах уровни эхо-сигналов от различных отражателей и используется, что очень важно, для настройки чувствительности дефектоскопа и измерения амплитуды принятых сигналов. Причем, амплитуда сигнала является информационным признаком дефекта.

УВЧ предназначен для усиления высокочастотных импульсов колебаний до напряжения, при котором можно проводить детектирование (не менее 1В). Регулятор «Усиление» может менять усиление УВЧ на 46 дБ. Он широкополосный и работает на всех частотах, генерируемых ГЗИ.

 

ВРЧ позволяет изменять во времени коэффициент усиления УВЧ. Для этого им вырабатывается управляющее напряжение с участком экспоненциально-возрастающей формы. Это дает возможность сократить время восстановления УВЧ после перегрузки его с ЗИ (т. е. подавить ЗИ или убрать шумы ПЭП) и тем самым уменьшить мертвую зону; компенсировать в определенной степени ослабление ультразвука в ОК, обусловленное расхождением луча и, следовательно, его затуханием (т. е. выровнять чувствительность по глубине ОК). ВРЧ должна быть либо настроена, либо выключена. В практике ультразвукового контроля деталей вагонов ВРЧ не используется.

АД преобразует высокочастотный сигнал электрических колебаний в видеоимпульсный сигнал. Это позволяет улучшить качество изображения на экране ЭЛТ и упростить дальнейшую обработку сигнала. АД – это последовательная совокупность выпрямителя и сглаживающего фильтра. В результате детектирования формируется однополярная огибающая.

ВУ производит дальнейшее усиление принятого сигнала до напряжения, необходимого для наблюдения его на экране УД2-12, и дополнительно выполняет функцию подавления шумов, которая реализована в виде схемы компенсированной отсечки, т. е. отсечки с сохранением уровня полезного сигнала. При этом сигналы, превышающие определенный уровень, поступают на экран без подавления. Сигналы ниже уровня отсечки (шумы) могут быть частично или полностью подавлены. Такая отсечка позволяет корректно сравнивать амплитуды сигналов между собой. Устанавливать большой уровень отсечки не рекомендуется, так как наряду с шумами можно подавить и полезный сигнал.

В электронно-лучевой трубке в результате термоэлектрической эмиссии с катода испускается поток электронов. Благодаря модулятору и ускоряющим электродам поток электронов фокусируется в луч, устремляющийся через две пары взаимно перпендикулярных пластин к экрану. Система отклонения луча здесь электростатическая. Внутренняя поверхность экрана покрыта люминофором – веществом, способным светиться при соударении с ним потока электронов. На экране ЭЛТ в определенном масштабе воспроизводится процесс распространения ультразвуковых колебаний в ОК. Для этого вертикально отклоняющие пластины подключаются к выходу ПУТ, т. е. к выходу ВУ. На горизонтально отклоняющие пластины подаются пилообразные напряжения противоположных полярностей, вырабатываемых ГНР.

Строгая линейность прямого хода луча определяет равномерный масштаб развертки на экране по горизонтали. Для исключения наблюдения обратного хода луча ГНР формирует импульс подсвета, подаваемого на модулятор ЭЛТ. Длительность этого импульса равна длительности прямого хода луча, которая в свою очередь определяет размеры зоны контроля, т. е. толщину того участка ОК, где могут быть зарегистрированы эхо-сигналы от дефекта. Изменение длительности пилообразного напряжения обеих полярностей и импульса подсвета происходит синхронно. При этом амплитуда пилообразного напряжения остается постоянной при любой длительности развертки.

В дефектоскопе УД2-12 реализованы два режима контроля: «от поверхности» (режим синхронного запуска развертки) и «по слоям» (режим задержанной развертки). Режим по слоям целесообразно применять при контроле деталей, например, оси КП, так как в режиме от поверхности масштаб изображения по горизонтали на экране может оказаться слишком мелким, что не позволит раздельно наблюдать близко расположенные отражатели.

АСД производит временную и амплитудную селекцию поступающих с выхода ПУТ сигналов и осуществляет управление дополнительными встроенными индикаторами: звуковым и световым. Временная (т. е. по толщине ОК) селекция необходима для того, чтобы на дополнительные индикаторы не поступали ЗИ, а также эхо-сигналы от отражателей вне зоны контроля. Для этого формируют строб-импульс, параметры которого можно изменять в определенных пределах. Амплитудная селекция необходима для того, чтобы дополнительные индикаторы срабатывали только в том случае, если застробированные сигналы превышают определенный уровень (для эхо-метода) или становятся меньше данного уровня (для теневого и зеркально-теневого методов). В УД2-12 формируется три порога АСД, и к ним привязаны три индикаторные лампы: зеленая – нижний, желтая – средний, красная – верхний пороги срабатывания АСД. Уровни порогов регулируются по высоте экрана, ненужные пороги можно «загнать» вверх за экран. В МПС РФ приняты два порога чувствительности: поиска и оценки, которые можно привязать к каким-либо двум из названных индикаторных ламп, обычно красной и зеленой. При работе с использованием эхо-метода горит всегда только одна индикаторная лампа. Звуковой индикатор возбуждается только тогда, когда горит зеленый индикатор и нажата кнопка «» на блоке А10, а также в течение некоторого времени после отжатия этой кнопки или отключения зеленой лампы. Такая работа звукового индикатора исключает пропуск изменения сигнала по амплитуде нижнего уровня порога срабатывания, даже если зеленая лампа включалась на очень короткое время, и дефектоскопист зрительно не зафиксировал ее включение. При превышении желтого или красного уровня звуковой индикатор не работает. При теневом или зеркально-теневом методе звуковой индикатор не возбуждается до тех пор, пока есть превышение всех уровней, но если амплитуда станет ниже зеленого, то он возбуждается.

Глубиномер основан на измерении времени распространения ультразвуковых колебаний от момента излучения ЗИ до момента приема отраженного сигнала с пересчетом в требуемую координату. В дефектоскопе УД2-12 измерение этого времени происходит автоматически. При контроле осей колесных пар вагонов глубиномер не используется, так как зона контроля может быть определена по эхо-сигналам от характерных отражателей (например, галтелей и торцов осей, кромок напрессованных деталей и т. п.), координаты которых известны из конфигурации и геометрии оси.

ГНР вырабатывает два пилообразных напряжения противоположных полярностей и импульс подсвета, выходы для которых физически разделены. Импульс подсвета поступает на модулятор ЭЛТ, а пилообразное напряжение – каждое на свою горизонтально отклоняющую пластину.

Подготовка к работе дефектоскопа требует обеспечить его заземление, для чего гибким проводом соединяют шину защитного заземления помещения с клеммой «Корпус» на задней панели прибора. Кроме того, необходимо убедиться в наличии предохранителей в держателях на задней панели дефектоскопа. После выполнения этих операций кабель питания подключают к источнику сетевого напряжения, а кабель с преобразователем – к выходному и входному разъемам дефектоскопа, расположенным на передней панели. Перед работой с дефектоскопом необходимо усвоить назначение, обозначение и расположение основных органов управления, которые находятся на передней и верхней панелях. Органы управления выполнены в виде кнопок, потенциометров с осями, снабженных ручками и торцевыми прорезями «под шлиц».

 


 

Учебное издание

АХМЕДЖАНОВ Равиль Абдрахманович,

МАКАРОЧКИН Валерий Володарович,

СОКОЛОВ Виктор Федорович

 

ультразвуковой контроль

часть 1

 

_____________

 

Редактор Т. С. Паршикова

 

* * *

 

лицензия ИД № 01094 от 28.02.2000.

Подписано в печать 10.2004. формат 60×84 1/16.

Бумага офсетная. Плоская печать. Усл. печ. л. 3,0.

Уч.-изд. л. 3,2. Тираж 200 экз. Заказ.

 

* *

 

редакционно-издательский отдел ОмГУПСа

Типография ОмГУПСа

 

*

 

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35







Дата добавления: 2015-08-17; просмотров: 2117. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...

Мотивационная сфера личности, ее структура. Потребности и мотивы. Потребности и мотивы, их роль в организации деятельности...

Классификация ИС по признаку структурированности задач Так как основное назначение ИС – автоматизировать информационные процессы для решения определенных задач, то одна из основных классификаций – это классификация ИС по степени структурированности задач...

Внешняя политика России 1894- 1917 гг. Внешнюю политику Николая II и первый период его царствования определяли, по меньшей мере три важных фактора...

Тема: Составление цепи питания Цель: расширить знания о биотических факторах среды. Оборудование:гербарные растения...

В эволюции растений и животных. Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений. Оборудование: гербарные растения, чучела хордовых (рыб, земноводных, птиц, пресмыкающихся, млекопитающих), коллекции насекомых, влажные препараты паразитических червей, мох, хвощ, папоротник...

Типовые примеры и методы их решения. Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно. Какова должна быть годовая номинальная процентная ставка...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.014 сек.) русская версия | украинская версия