УЛЬТРАЗВУКОВОЇ ДЕФЕКТОСКОП

Дефектоскоп призначений для виявлення внутрішніх дефектів зварних швів (пор, тріщин, несплавлення, шлакових включень та ін) в металах і деяких пластмасах. Прилад дозволяє визначати, на який глибині знаходиться дефект в межах 7 … 50 мм з точністю ± 1 мм.

Робоча частота дефектоскопа – 2,5 МГц. Час встановлення робочого режиму після включення живлення – 0,5 с. Споживаний струм – 30 мА. Час безперервної роботи дефектоскопа від дев'яти акумуляторів Д-0 ,06-1, 5 ч. Габарити – 94Х58Х18 мм, маса – 205 г.

Принцип роботи дефектоскопа заснований на властивості ультразвукових коливань (КК) відбиватися від внутрішніх дефектів матеріалу, що проводить ці коливання. Короткий радіоімпульси перетворюється п'єзопластин В1-ВЗ шукача (рис. 1) в імпульс КК, які через шар контактує рідини поширюються в матеріалі у вигляді розходиться пучка поперечних хвиль. Ультразвукові коливання, відбиті від дефекту, у свою чергу, впливають на п'єзопластин В1-ВЗ, збуджуючи в них ЕРС, яка посилюється, перетворюється н подається на сигналізатор дефектів. Для усунення помилкових сигналів (відбиттів від планки посилення йшла і ін) наявність дефектів сигналізатором визначається тільки в обсязі сплавлення шва – "зоні контролю".


Puc.1

Дефектоскоп має два режими роботи: "Пошук" та "Оцінка". Ширина діаграми спрямованості (рис. 1) у вертикальній площині у режимі "Пошук" – ф1 = 13 °, а в режимі "Оцінка" – ф2 = 8,5 °. Це дозволяє спочатку визначити наявність дефекту, а потім його розташування. Кут введення (фо) залежить від зварених матеріалів, для сталі складає 67 °.

Принципова схема дефектоскопа зображена на рис. 2, а тимчасова діаграма його роботи – на рис. 3.


Puc.2

Дефектоскоп складається з генератора радіоімпульсів, сигналізатора дефектів, широкосмугового підсилювача, пристрої тимчасового вирівнювання амплітуди, стабілізатора напруги живлення і перетворювача. Генератор радпоімпульсов зібраний на діністоре V1. Імпульс струму, що проходить через діністор V1, збуджує в контурі L1B3 в режимі "Пошук" або L1B1-B3R1 в режимі "Оцінка" радіоімпульсів. Його тривалість на рівні 0,5 становить 0,4 мкс. Чутливість приладу в режимі "Оцінка" встановлюють резистором R43. Знятий з частини котушки L1 радіоімпульси перетворюється діодом V2 в позитивний імпульс 1 (рис. 3), який запускає одновібратор затримки сигналізатора дефектів на транзисторах V18, V19. Тривалість імпульсу одновібратора залежить від положення движка резистора R30. Продиференціювати імпульс 2 (рис. 3) одновібратора, що пройшов через інвертор на транзисторі V20, включає одновібратор "зони контролю" сигналізатора на транзисторах V22, V23. Тривалість імпульсу 3 (рис. 3) цього одновібратора регулюють резистором R35 "Р" (відстань до дефекту). З колектора транзистора V22 імпульс надходить на базу транзистора V6 пристрої збіги на транзисторах V6, V7 сигналізатора.


Puc.3

Якщо в "зоні контролю" зустрічається дефект, імпульс, відбитий від нього і перетворений п'єзопластин В1-ВЗ, посилюється широкосмуговим підсилювачем на мікросхемах A1. A2. Для захисту підсилювача від перенапруг по входу включений двосторонній обмежувач на діодах V3, V4. Далі радіоімпульси детектується і обмежується в каскаді на транзисторі V5 сигналізатора дефектів і впливає на базу транзистора V7 пристрої збігу (імпульс 4 на рис. 3). Резистором R12 можна змінювати поріг обмеження імпульсів у детекторі-обмежувачі. З колектора транзистора V8 позитивний імпульс запускає спочатку одновібратор світлового (Транзистори V9, VIO), а потім одновібратор звукового (V12, V13) індикаторів, що сигналізують про наявність дефекту в "зоні контролю". Звуковий індикатор, крім одновібратора-розширювача імпульсів, містить мультівібратор на транзисторах V15, V16. При наявності дефекту короткочасно запалюється світлодіод H1 "Д" (дефект) і звучить сигнал у телефонах В4.

Для вирівнювання чутливості приладу по глибині залягання дефектів у дефектоскоп введено пристрій тимчасового вирівнювання амплітуди радіоімпульсів на елементах R3R4C3. Воно формує імпульси негативного експоненціально зростаючої напруги, які надходять на вхід мікросхеми A1.

Стабілізатор на транзисторі V29 і перетворювач на транзисторі V26 і діодах V24, V25 забезпечують дефектоскоп необхідними напругами харчування.

Роз'єм X1 служить для підключення зовнішніх шукача та джерела живлення, а також автоматизованих і напівавтоматизованих установок при роботі дефектоскопа в комплекті з ними.

У дефектоскопи конденсатори С22 і С26 повинні мати малий ТКЕ.

Трансформатор Т1 намотаний на кільцевому сердечнику з фериту М1500НМ типорозміру К16Х8Х6. Обмотка I містить 14 витків дроту ПЕВ-1 0,6, обмотка II – 13 витків дроту ПЕВ-1 0,12, обмотки III і IV – по 350 витків дроту ПЕВ.1 0,08.

Котушка L1 намотана на оправці діаметром 5 і довжиною 3 мм і містить 40 витків дроту ПЕЛШО 0,35, відвід зроблений від 8-го витка, вважаючи від висновку, поєднаного з загальним проводом.

Шукач дефектоскопа (рис. 4) виготовлений з органічного скла. П'єзопластин виконані з титану-ната барію, їх розміри показані на малюнку. Попередньо підігнані по розмірах, а отже, і по частоті пластини приклеюють в щілини епоксидним клеєм.


Puc.4

Змінний резистор R35 роблять з резистора СП5-3. Його верхню частину спилюють напилком, регулювальний гвинт видаляють, а на повзунок епоксидним клеєм прикріплюють диск зі шкалою.

Налагодження дефектоскопа починають з установки стійкої генерації в перетворювачі напруги, підбираючи резистор R39. Далі отримують необхідну частоту повторення (120 … 150 імп / с) імпульсів генератора радіоімпульсів, підбираючи ре-зістор R2. Амплітуди радіоімпульсів в 70 … 80 В домагаються підбором діністора V1. Після цього підбором конденсаторів С22 і С26 встановлюють межі зміни при обертанні движків резисторів R30 і R35 тривалості імпульсів одновібраторов затримки (10 … 25 мкс) і "зони контролю" (7 … 45 мкс).

Потім, розташувавши дефектоскоп на зразку із сталі або органічного скла з дефектом у вигляді отвори діаметром 2,5 … 3 мм з глибиною 10 … 50 мм, просвердлений перпендикулярно осі ультразвукового пучка, перевіряють в контрольній точці КТ1 наявність відбитого від дефекту імпульсу. Амплітуду 1,8 … 2 У відбитого від дефекту імпульсу встановлюють по черзі резисторами R43 і R12. Далі обертають движок резистора R4 до тих пір, поки аплітуди відбитих сигналів від однакових дефектів (отворів) на різній глибині в межах 7 … 50 мм не відрізнялися більш ніж на 20%.

При роботі з дефектоскопом спочатку змащують поверхню близько шва контактує рідиною (водою, маслом або гліцерином). Потім встановлюють диск "Р" резистора R35 на максимальну відстань і, включивши кнопкою S2 дефектоскоп в режим "Пошук", переміщують його вздовж шва. Поява звукового сигналу в телефоні свідчить про наявність дефекту в "зоні контролю". Для визначення місця розташування дефекту натискають одночасно на кнопки S1 "Оцінка S2 і, переміщаючи дефектоскоп поперечно шву, наводять положення, при яких світловий індикатор Ш" Д "гасне. Далі дефектоскоп встановлюють посередині між знайденими положеннями. І нарешті, обертаючи диск "Р" резистора R35, за шкалою визначають глибину залягання дефекту по моменту, коли світловий індикатор H "Д" гасне.

А. БОНДАРЕНКО, М. БОНДАРЕНКО, Горький

(Р11/78)