УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП

Дефектоскоп предназначен для обнаружения внутренних дефектов сварных швов (пор, трещин, несплавлений, шлаковых включений и др.) в металлах и некоторых пластмассах. Прибор позволяет определять, на какой глубине находится дефект в пределах 7...50 мм с точностью ±1 мм.

Рабочая частота дефектоскопа - 2,5 МГц. Время установки рабочего режима после включения питания - 0,5 с. Потребляемый ток - 30 мА. Время непрерывной работы дефектоскопа от девяти аккумуляторов Д-0,06-1,5 ч. Габариты - 94Х58Х18 мм, масса - 205 г.

Принцип работы дефектоскопа основан на свойстве ультразвуковых колебаний (УК) отражаться от внутренних дефектов материала, проводящего эти колебания. Короткий радиоимпульс преобразуется пьезопластинами В1-ВЗ искателя (рис. 1) в импульс УК, которые через слой контактирующей жидкости распространяются в материале в виде расходящегося пучка поперечных волн. Ультразвуковые колебания, отраженные от дефекта, в свою очередь, воздействуют на пьезопластины В1-ВЗ, возбуждая в них ЭДС, которая усиливается, преобразуется н подается на сигнализатор дефектов. Для устранения ложных сигналов (отражений от валика усиления шла и др.) наличие дефектов сигнализатором определяется только в объеме сплавления шва - "зоне контроля".

Puc.1

Дефектоскоп имеет два режима работы: "Поиск" и "Оценка". Ширина диаграммы направленности (рис. 1) в вертикальной плоскости в режиме "Поиск" - ф1=13°, а в режиме "Оценка" - ф2=8,5°. Это позволяет сначала определить наличие дефекта, а затем его расположение. Угол ввода (фо) зависит от сваренных материалов, для стали составляет 67°.

Принципиальная схема дефектоскопа изображена на рис. 2, а временная диаграмма его работы - на рис. 3.

Puc.2

Дефектоскоп состоит из генератора радиоимпульсов, сигнализатора дефектов, широкополосного усилителя, устройства временного выравнивания амплитуды, стабилизатора напряжения питания и преобразователя. Генератор радпоимпульсов собран на динисторе V1. Импульс тока, проходящий через динистор V1, возбуждает в контуре L1B3 в режиме "Поиск" или L1B1-B3R1 в режиме "Оценка" радиоимпульс. Его длительность на уровне 0,5 составляет 0,4 мкс. Чувствительность прибора в режиме "Оценка" устанавливают резистором R43. Снятый с части катушки L1 радиоимпульс преобразуется диодом V2 в положительный импульс 1 (рис. 3), который запускает одновибратор задержки сигнализатора дефектов на транзисторах V18, V19. Длительность импульса одновибратора зависит от положения движка резистора R30. Продифференцированный импульс 2 (рис. 3) одновибратора, прошедший через инвертор на транзисторе V20, включает одновибратор "зоны контроля" сигнализатора на транзисторах V22, V23. Длительность импульса 3 (рис. 3) этого одновибратора регулируют резистором R35 "Р" (расстояние до дефекта). С коллектора транзистора V22 импульс поступает на базу транзистора V6 устройства совпадения на транзисторах V6, V7 сигнализатора.

Puc.3

Если в "зоне контроля" встречается дефект, импульс, отраженный от него и преобразованный пьезопластинами В1-ВЗ, усиливается широкополосным усилителем на микросхемах A1. A2. Для защиты усилителя от перенапряжений по входу включен двусторонний ограничитель на диодах V3, V4. Далее радиоимпульс детектируется и ограничивается в каскаде на транзисторе V5 сигнализатора дефектов и воздействует на базу транзистора V7 устройства совпадения (импульс 4 на рис. 3). Резистором R12 можно изменять порог ограничения импульсов в детекторе-ограничителе. С коллектора транзистора V8 положительный импульс запускает сначала одновибратор светового (транзисторы V9, VIO), а затем одновибратор звукового (V12, V13) индикаторов, сигнализирующих о наличии дефекта в "зоне контроля". Звуковой индикатор, кроме одновибратора-расширителя импульсов, содержит мультивибратор на транзисторах V15, V16. При наличии дефекта кратковременно зажигается светодиод H1 "Д" (дефект) и звучит сигнал в телефонах В4.

Для выравнивания чувствительности прибора по глубине залегания дефектов в дефектоскоп введено устройство временного выравнивания амплитуды радиоимпульсов на элементах R3R4C3. Оно формирует импульсы отрицательного экспоненциально возрастающего напряжения, которые поступают на вход микросхемы A1,

Стабилизатор на транзисторе V29 и преобразователь на транзисторе V26 и диодах V24, V25 обеспечивают дефектоскоп необходимыми напряжениями питания.

Разьем X1 служит для подключения внешних искателя и источника питания, а также автоматизированных и полуавтоматизированных установок при работе дефектоскопа в комплекте с ними.

В дефектоскопе конденсаторы С22 и С26 должны иметь малый ТКЕ.

Трансформатор Т1 намотан на кольцевом сердечнике из феррита М1500НМ типоразмера К16Х8Х6. Обмотка I содержит 14 витков провода ПЭВ-1 0,6, обмотка II - 13 витков провода ПЭВ-1 0,12, обмотки III и IV - по 350 витков провода ПЭВ.1 0,08.

Катушка L1 намотана на оправке диаметром 5 и длиной 3 мм и содержит 40 витков провода ПЭЛШО 0,35, отвод сделан от 8-го витка, считая от вывода, соединенного с общим проводом.

Искатель дефектоскопа (рис. 4) изготовлен из органического стекла. Пьезопластины выполнены из тита-ната бария, их размеры показаны на рисунке. Предварительно подогнанные по размерам, а следовательно, и по частоте пластины приклеивают в щели эпоксидным клеем.

Puc.4

Переменный резистор R35 делают из резистора СП5-3. Его верхнюю часть спиливают напильником, регулировочный винт удаляют, а на ползунок эпоксидным клеем прикрепляют диск со шкалой.

Налаживание дефектоскопа начинают с установки устойчивой генерации в преобразователе напряжения, подбирая резистор R39. Далее получают требуемую частоту повторения (120...150 имп/с) импульсов генератора радиоимпульсов, подбирая ре-зистор R2. Амплитуды радиоимпульсов в 70...80 В добиваются подбором динистора V1. После этого подбором конденсаторов С22 и С26 устанавливают пределы изменения при вращении движков резисторов R30 и R35 длительности импульсов одновибраторов задержки (10...25 мкс) и "зоны контроля" (7...45 мкс).

Затем, расположив дефектоскоп на образце из стали или органического стекла с дефектом в виде отверстия диаметром 2,5...3 мм с глубиной 10...50 мм, просверленного перпендикулярно оси ультразвукового пучка, проверяют в контрольной точке КТ1 наличие отраженного от дефекта импульса. Амплитуду 1,8...2 В отраженного от дефекта импульса устанавливают поочередно резисторами R43 и R12. Далее вращают движок резистора R4 до тех пор, пока аплитуды отраженных сигналов от одинаковых дефектов (отверстий) на разной глубине в пределах 7...50 мм не отличались более чем на 20%.

При работе с дефектоскопом сначала смазывают поверхность около шва контактирующей жидкостью (водой, маслом или глицерином). Затем устанавливают диск "Р" резистора R35 на максимальное расстояние и, включив кнопкой S2 дефектоскоп в режим "Поиск", перемещают его вдоль шва. Появление звукового сигнала в телефоне свидетельствует о наличии дефекта в "зоне контроля". Для определения местоположения дефекта нажимают одновременно на кнопки S1 "Оценкам S2 и, перемещая дефектоскоп поперечно шву, наводят положения, при которых световой индикатор Ш "Д" гаснет. Далее дефектоскоп устанавливают посередине между найденными положениями. И наконец, вращая диск "Р" резистора R35, по шкале определяют глубину залегания дефекта по моменту, когда световой индикатор H "Д" гаснет.

А. БОНДАРЕНКО, Н. БОНДАРЕНКО, Горький

(Р11/78)