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Detector ultrassônico de falhas. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Indicadores, detectores, detectores de metal

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O detector de defeitos é projetado para detectar defeitos internos em soldas (poros, trincas, não fusão, inclusões de escória, etc.) em metais e alguns plásticos. O dispositivo permite determinar a que profundidade o defeito está dentro de 7 ... 50 mm com uma precisão de ± 1 mm.

A frequência de operação do detector de falhas é de 2,5 MHz. O tempo de configuração do modo de operação após ligar é de 0,5 s. Consumo de corrente - 30 mA. O tempo de operação contínua do detector de falhas de nove baterias D-0,06-1,5 horas. Dimensões - 94X58X18 mm, peso - 205 g.

O princípio de funcionamento do detector de falhas é baseado na propriedade das vibrações ultrassônicas (UK) de serem refletidas a partir de defeitos internos do material que conduz essas vibrações. Um curto pulso de rádio é convertido pelas piezoplacas В1-ВЗ do detector (Fig. 1) em um pulso ultrassônico, que se propaga através da camada do líquido de contato no material na forma de um feixe divergente de ondas transversais. As vibrações ultrassônicas refletidas do defeito, por sua vez, atuam nas placas piezoelétricas V1-VXNUMX, excitando nelas o EMF, que é amplificado, convertido e alimentado ao detector de defeitos. Para eliminar sinais falsos (reflexões do cordão de reforço, etc.), a presença de defeitos é determinada pelo dispositivo de sinalização apenas no volume de fusão da solda - a "zona de controle".

Detector de falhas ultrassônico
Figura.1

O detector de falhas possui dois modos de operação: "Pesquisa" e "Avaliação". A largura do padrão de radiação (Fig. 1) no plano vertical no modo "Pesquisa" - φ1=13°, e no modo "Avaliação" - φ2=8,5°. Isso permite que você determine primeiro a presença de um defeito e, em seguida, sua localização. O ângulo de entrada (pho) depende dos materiais soldados, para aço é de 67°.

O diagrama esquemático do detector de falhas é mostrado na fig. 2, e o diagrama de temporização de sua operação é mostrado na Fig. 3.

Detector de falhas ultrassônico
Fig.2 (clique para ampliar)

O detector de falhas consiste em um gerador de pulsos de rádio, um detector de defeitos, um amplificador de banda larga, um dispositivo de equalização de amplitude temporária, um estabilizador de tensão de alimentação e um conversor. O gerador de pulsos de rádio é montado em um dinistor V1. Um pulso de corrente passando pelo dinistor V1 excita um pulso de rádio no circuito L1B3 no modo "Pesquisa" ou L1B1-B3R1 no modo "Avaliação". Sua duração no nível 0,5 é de 0,4 µs. A sensibilidade do dispositivo no modo "Avaliação" é definida pelo resistor R43. O pulso de rádio retirado da parte da bobina L1 é convertido pelo diodo V2 em um pulso positivo 1 (Fig. 3), que aciona o vibrador único de atraso do detector de defeitos nos transistores V18, V19. A duração do único pulso do vibrador depende da posição do controle deslizante do resistor R30. O pulso diferenciado 2 (Fig. 3) do vibrador único, que passou pelo inversor no transistor V20, liga o vibrador único da "zona de controle" do dispositivo de sinalização nos transistores V22, V23. A duração do pulso 3 (Fig. 3) deste único vibrador é regulada pelo resistor R35 "P" (distância ao defeito). Do coletor do transistor V22, o pulso entra na base do transistor V6 do dispositivo de coincidência nos transistores V6, V7 do dispositivo de sinalização.

Detector de falhas ultrassônico
Figura.3

Se ocorrer um defeito na "zona de controle", o pulso refletido a partir dela e convertido pelas placas piezoelétricas V1-VZ é amplificado por um amplificador de banda larga nos microcircuitos A1. A2. Para proteger o amplificador de sobretensões na entrada, um limitador bidirecional está incluído nos diodos V3, V4. Em seguida, o pulso de rádio é detectado e limitado em cascata no transistor V5 do detector de defeitos e atua na base do transistor V7 do dispositivo de coincidência (pulso 4 na Fig. 3). O resistor R12 pode alterar o limite de pulso no detector-limitador. Do coletor do transistor V8, um pulso positivo aciona primeiro um único vibrador de luz (transistores V9, VIO) e, em seguida, um único vibrador de indicadores sonoros (V12, V13), sinalizando a presença de um defeito na "zona de controle" . O indicador de som, além do expansor de pulso vibratório único, contém um multivibrador nos transistores V15, V16. Se houver um defeito, o LED H1 "D" (defeito) acende por um curto período de tempo e um sinal soa nos telefones B4.

Para equalizar a sensibilidade do dispositivo pela profundidade dos defeitos, um dispositivo para equalização temporal da amplitude dos pulsos de rádio nos elementos R3R4C3 foi introduzido no detector de defeitos. Gera pulsos de tensão negativa exponencialmente crescente, que são alimentados na entrada do chip A1,

O estabilizador no transistor V29 e o conversor no transistor V26 e os diodos V24, V25 fornecem ao detector de falhas as tensões de alimentação necessárias.

O conector X1 é usado para conectar um detector externo e fonte de alimentação, bem como instalações automatizadas e semi-automáticas ao operar um detector de falhas em conjunto com eles.

No detector de falhas, os capacitores C22 e C26 devem ter um TKE pequeno.

O transformador T1 é enrolado em um núcleo de anel feito de ferrite M1500NM, tamanho K16X8X6. O enrolamento I contém 14 espiras de fio PEV-1 0,6, enrolamento II - 13 espiras de fio PEV-1 0,12, enrolamentos III e IV - 350 espiras de fio PEV.1 0,08 cada.

A bobina L1 é enrolada em um mandril com diâmetro de 5 e comprimento de 3 mm e contém 40 voltas de fio PELSHO 0,35, a derivação é feita a partir da 8ª volta, contando a partir da saída conectada ao fio comum.

O localizador do detector de defeitos (Fig. 4) é feito de vidro orgânico. As piezoplacas são feitas de titanato de bário, suas dimensões são mostradas na figura. Pré-montadas em tamanho e, portanto, em frequência, as placas são coladas nas ranhuras com cola epóxi.

Detector de falhas ultrassônico
Figura.4

O resistor variável R35 é feito do resistor SP5-3. Sua parte superior é cortada com uma lima, o parafuso de ajuste é removido e um mostrador com escala é preso ao controle deslizante com cola epóxi.

O estabelecimento de um detector de falhas começa com a instalação de geração estável no conversor de tensão, selecionando o resistor R39. Em seguida, a taxa de repetição necessária (120 ... 150 pulsos / s) dos pulsos do gerador de pulsos de rádio é obtida selecionando o resistor R2. As amplitudes dos pulsos de rádio de 70 ... 80 V são alcançadas selecionando um dinistor V1. Depois disso, selecionando os capacitores C22 e C26, os limites de mudança durante a rotação dos motores dos resistores R30 e R35 são definidos para a duração dos pulsos dos vibradores simples de atraso (10 ... 25 μs) e o "controle zona" (7 ... 45 μs).

Em seguida, colocando o detector de falhas em uma amostra de aço ou vidro orgânico com defeito na forma de um orifício com diâmetro de 2,5 ... 3 mm e profundidade de 10 ... 50 mm, perfurado perpendicularmente ao eixo de o feixe ultrassônico, a presença de um pulso refletido do defeito é verificada no ponto de controle KT1. A amplitude de 1,8 ... 2 V do pulso refletido do defeito é definida alternadamente pelos resistores R43 e R12. Em seguida, o controle deslizante do resistor R4 é girado até que as amplitudes dos sinais refletidos dos mesmos defeitos (furos) em diferentes profundidades dentro de 7 ... 50 mm não difiram mais de 20%.

Ao trabalhar com um detector de defeitos, primeiro lubrifique a superfície próxima à costura com um líquido de contato (água, óleo ou glicerina). Em seguida, ajuste o disco "P" do resistor R35 para a distância máxima e, ligando o detector de falhas com o botão S2 no modo "Search", mova-o ao longo da costura. O aparecimento de um sinal sonoro no telefone indica a presença de um defeito na "zona de controle". Para determinar a localização do defeito, pressione simultaneamente os botões S1 "Estimar S2" e, movendo o detector de defeitos pela costura, aponte as posições em que o indicador luminoso W "D" se apaga. o meio entre as posições encontradas e, finalmente, girando o disco "P" do resistor R35 , a escala determina a profundidade do defeito no momento em que o indicador luminoso H "D" se apaga.

Autores: A. Bondarenko, N. Bondarenko; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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