CC BY
142
УДК 620.179.16:620. 79.17
Г.М. СУЧКОВ, д-р техн. наук, НТУ "ХПИ",
Е.А. АЛЕКСЕЕВ, канд. ф.-мат. наук, РИ НАНУ (г. Харьков), В.В. ЗАХАРЕНКО, канд. техн. наук, РИ НАНУ (г. Харьков), Р.А. МОТИЕНКО, РИ НАНУ (г. Харьков),
Е.Л. НОЗДРАЧЕВА, НТУ "ХПИ",
А.В. ДОНЧЕНКО, ООО "Квазар-микро" (г. Киев),
М.В. АНАНЬИНА, НТУ "ХПИ"
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ В СОВРЕМЕННЫХ ПРИБОРАХ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
Наведено приклад реалізації в ЕМА дефектоскопі алгоритму обробки інформації з використанням програмного та апаратного методів. Експериментально встановлена можливість підвищення чутливості приладу приблизно в 10 разів.
The example of realization the algorithm of treatment information with use the programming and device methods in the EMA fault detector are given. The opportunity of increase of sensitivity of the device approximately in 10 times is experimentally established.
Постановка проблемы и анализ литературы. Основные способы и методы дефектоскопии металлоизделий хорошо известны и широко применяются в промышленности Украины и других стран [і]. Одним из перспективных методов ультразвукового контроля является электромагнитно -акустический (ЭМА) [2]. Однако, ему свойственна недостаточная
чувствительность [3]. Устранить отмеченный недостаток возможно за счет применения современных методов обработки информации, получаемой при контроле изделий [4 - 7].
Анализ известных литературных источников [8 - 9] позволил установить, что для достижения поставленной цели необходим комплексный подход - обработка информации на всех стадиях формирования полезного сигнала аппаратным и программным путем.
Цель статьи - повышение чувствительности приборов неразрушающего контроля.
ЭМА дефектоскоп. Рассмотрим
современный прибор неразрушающего контроля на примере ЭМА дефектоскопа для контроля калиброванных прутков круглого и шестигранного Рж. L Внешнии вид сечения объемными сдвиговыми и
дефект°ск°па поверхностными волнами. Внешний вид
разработанного прибора приведен на рис. 1. Новый ЭМА дефектоскоп обеспечил предельную эквивалентную чувствительность по внутренним дефектам - выявляет дисковый отражатель, оптимально расположенный относительно ЭМАП, диаметром 1,2 мм, а по поверхностным дефектам -выявляет продольную канавку, оптимально расположенную относительно ЭМАП, размерами 0,5*0,5*50 мм.
Принцип работы дефектоскопа заключается в ультразвуковом зондировании образца ЭМА преобразователем с последующим анализом полученных результатов. При наличии дефектов в образце возникают
отраженные от дефектов сигналы или ослабляется амплитуда донных
импульсов. Эти признаки являются критериями оценки качества прутков.
Структурная схема дефектоскопа приведена на рис. 2. Дефектоскоп состоит из электронного блока, блока обработки на базе процессора
Sempron 2200+ и ЖК монитора. В комплект также входят ЭМА преобразователи объемных сдвиговых и поверхностных волн и датчик
наличия металла в зоне контроля. Дефектоскоп содержит два независимых канала. Канал 1 предназначен для работы датчика объемных сдвиговых волн, канал 2 -поверхностных волн.
В качестве двухканального предварительного усилителя используется каскад на основе микросхемы AD604, усилителя с управляемым коэффициентом передачи. Значение коэффициента передачи задается величиной постоянного напряжения на его входах управления. Напряжение управления усилением формируется внутренними цифроаналоговыми преобразователями микропроцессора ADuC812. Переключение каналов обеспе-
Электронный блок
Устройства индикации
4-
Приемник Канал 1 Канал 2
і * 1 і і
Канал 1 Г енера-тор Канал 2 Генератор
1 1
▼ ▼
Датчик Датчик
Рис. 2. Структурная схема дефектоскопа
чивается аналоговым коммутатором на ADG609. Сигнал выбранного канала передается на выходной усилитель на основе МС ЛВ603. Блок оцифровки (рис. 3), преобразует сигнал в цифровой код и сохраняет его в буферной памяти для пересылки в блок обработки. Он состоит из кварцевого генератора 32 МГц, RS-триггера (МС 74AC00), аналого-цифрового
преобразователя (АЦП) на основе AD9203 и буферной памяти "first in first out" (FIFO) CY7C429. Блок обработки создан на основе процессора Sempron 2200+, системной платы A7V400-MX и платы цифрового ввода-вывода PCI-1751. Данные из приемника пересылаются в блок обработки, где производится их анализ. Результаты обработки выводятся как на ЖК монитор, так и передаются в электронный блок для обеспечения работы систем автоматики, а также световой и звуковой сигнализации.
Рис. 3. Структурная схема приемника
Первый уровень индикации используется только для объемных сдвиговых волн при зеркально-теневом методе контроля - зеленый светодиод и низкий тон звуковой сигнализации соответствуют уменьшению суммы мощности первых четырех донных сигналов до уровня 84% от значения, полученного во время калибровки на стандартном образце предприятия. Он включается только при работе с датчиком объемных сдвиговых волн (канал 1). При этом происходит интегральное ослабление ("рассыпание") последовательности донных сигналов (используется при обнаружении наклонных дефектов или дефектов не оптимально ориентированных по отношению к ультразвуковому лучу).
Второму уровню срабатывания системы АСД соответствует желтый цвет и звуковой сигнал средней высоты. Срабатывание системы обуславливается наличием в зоне контроля эхо сигналов от дефектов заданного размера. Величина предельной амплитуды эхо сигнала устанавливается также при калибровке дефектоскопа на стандартном образце предприятия. Появление эхо сигналов означает, что отражение от дефекта превысило первый минимально допустимый порог. Третьему уровню срабатывания системы АСД соответствует красный цвет и самый высокий тон звуковой сигнализации. Появление этих сигналов означает, что отражение от дефекта превысило
второй допустимый порог.
Алгоритм работы дефектоскопа следующий. Блок обработки задает номер канала и формирует сигнал сброса для буферной памяти FIFO. Сигнал сброса служит одновременно и сигналом запуска измерений. Сигнал запуска обеспечивает старт формирования тестового сигнала в выбранном канале генератора. После передачи в образец тестового сигнала микропроцессор генераторного блока формирует сигнал старта для блока оцифровки. Этот сигнал устанавливает RS-триггер в блоке приемника, который разрешает тактирование запуска АЦП и синхронную запись результатов преобразования в буферную память FIFO. После заполнения буферная память формирует сигнал сброса RS-триггера, запрещая дальнейшее тактирование АЦП и FIFO. Этот же сигнал активизирует прием блоком обработки данных из буферной памяти. После усиления принятого сигнала (эхо или донного) производится первичная фильтрация посредством корреляции опорного сигнала в виде одного периода частоты зондирующего импульса и принятого пакета, имеющего ту же частоту заполнения. При этом учитывается, что частота ультразвука может изменяться оператором. Полученная реализация возводится в квадрат и сглаживается. Затем выполняется повторная корреляционная обработка с использованием в качестве опорного сигнала функции вида "синус в квадрате". При появлении импульсных помех значительной амплитуды дополнительно производится накопление заданного количества импульсов от различных зондирований объекта контроля. Экспериментально установлено, что принятый алгоритм обработки позволил повысить чувствительность прибора примерно в і0 раз.
Выводы. Показана высокая эффективность применения методов обработки информации в приборах неразрушающего контроля. Разработан новый ЭMA дефектоскоп, чувствительность которого повышена в і0 раз.
Список литератури: 1. Патон Б.Є., Троїцький В.О., Посипайко Ю.М. Неруйнівний контроль в Україні // Інформ. бюл. Українського товариства неруйнівного контролю та технічної діагностики.
- 2003. - № 2 (і8). - С. 5-9. 2. Сучков Г.М. О главном преимуществе ЭMA способа // Дефектоскопия. - 2000. - N° і0. - С. 67-70. 3. Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля. - M: Mашиноcтроение, і98і. - 240 с. 4. Сучков Г.М. Новые методы ультразвукового контроля ЭMA способом на основе адаптации радиолокационных технологий // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - К., 2005. - N° З. - С. З8-42. 5. Сучков Г.М. Обработка информации. Повышение возможностей корреляционного анализа в ЭMA приборах // Контроль. Диагностика. - M., 2004. - № і2. - С. 13-16. б. Сучков Г.М. Возможности линейной частотной фильтрации в ЭMA приборе // Контроль. Диагностика. - M., 2004. - № і0. - С. 20-21. 7. Сучков Г.М. Обработка информации. Возможности корреляционного анализа при толщинометрии ЭMA способом // Контроль. Диагностика. - M., 2002. - №8. - С. З7-40. S. Сучков Г.М. Возможности современных ЭMA-толщиномеров // Дефектоскопия. - 2004. - № 12.
- С. іб-25. 9. Сучков Г.М. Современные возможности ЭMA дефектоскопии // Дефектоскопия. -2005. - № 12. - С. 24 - 39. 10. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. З: Ультразвуковой контроль / И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. - M.: Mашиноcтроение, 2004. - 864 с.
Поступила в редакцию 10.11.2006
