1. В настоящее время отсутствуют эффективные методики, позволяющие достоверно настраивать параметры врч.

2. Во многих специализированных дефектоскопах вообще отсутствуют, какие либо органы управления ВРЧ т.к. схема ВРЧ используется только для подавления реверберационных шумов ПЭП и имеет постоянные параметры, задаваемые производителем дефектоскопа.

3. Органы управления врч должны быть недоступны оператору никакой квалификации, так как неправильная настройка врч может быть причиной попусков дефектов даже при всех корректных настройках.

Усилитель высокой частоты (основной) (УВЧ)

УВЧ Предназначен для усиления эхо-сигналов, до уровня достаточного для нормальной работы амплитудного детектора (0,3 ÷ 0,5 В).

В универсальных дефектоскопах, как правило, реализуется возможность работы в широком диапазоне частот. Для отечественных дефектоскопов: f=1,25; 1,8; 2,5; 5; 10 МГц. При этом возможна реализация двух вариантов УВЧ:

1. Широкополосный (апериодический усилитель)

2. Узкополосный (резонансный усилитель)

Таким образом, для f=2,5 МГц и τ = 5 мкс, ширина АЧХ приемника должна быть не менее 400 кГц. Чем короче импульс, тем шире АЧХ.

Наиболее простой вариант реализации АЧХ многочастотного дефектоскопа – это построение широкополосного (ШП) усилителя. Однако такой усилитель обладает низкой помехоустойчивостью, так как усиление производится не только в области частотного спектра эхо-сигнала, но и в прилежащих областях.

	Для наилучшего усиления эхо-сигнала необходимо, чтобы АЧХ УВЧ была несколько шире, чем ширина активного спектра эхоимпульса. Активный спектр эхоимпульса (радиоимпульса) с длительностью можно посчитать по формуле.

Резонансные усилители (узкополосные) как правило, содержат элементы колебательного контура (катушки индуктивности) требуют изготовления индивидуальных намоточных комплектующих, предусматривающих настройку приемного тракта при заводской сборке. То есть являются более трудоемкими при изготовлении и эксплуатации, в то же время такие системы являются более помехозащищенными и для работы в производственных условиях.

В радиотехнике считается узкополосным УВЧ, если f / Δf > 10......100

Возможно, что амплитуда сигналов на входе УВЧ окажется достаточно высокой такие сигналы в процессе усиления УВЧ входят в ограничение.

Запомни:

1. Основное назначение увч усиление слабых эхо-сигналов от дефектов линейно, без искажений.

2. Схема ВРЧ предназначена для выравнивания чувствительности по глубине или для подавления реверберационных шумов с целью уменьшения мертвой зоны.

Амплитудный детектор

Усиленные ВЧ сигналы поступают на детектор, на нагрузке которого выделяется однополярная огибающая радиоимпульса. Во многих приборах детектор можно отключать, чтобы на экране наблюдать истинную форму принимаемых сигналов.

Детектор предназначен для выделения амплитудной огибающей, то есть превращает радиоимпульсы в видеоимпульсы, что упрощает восприятие сигналов оператором и позволяет более экономно использовать площадь индикатора (экрана).

Естественно амплитудный детектор не усиливает сигнал, а ослабляет их (в 1,5-2 раза). При выделении амплитудной огибающей происходит потеря несущей информации эхо-сигнала о дефекте.

Конструктивно амплитудный детектор представляет собой простейший узел из полупроводниковых диодов и пары радиоэлементов (емкость и индуктивность). Однако, в универсальных дефектоскопах амплитудный детектор выполняют по более сложной схеме и предусматривают 4 режима работы:

1. Выпрямление положительных полуволн (+)

2. Выпрямление отрицательных полуволн (-)

3. Двухполупериодное выпрямление 2х

4. Отсутствие детектирование RF (радиоимпульс)

Наиболее предпочтительным является двухполупериодное выпрямление.

Наиболее информативным является режим RF (фазовый анализ положительных и отрицательных полуволн).

Кроме указанного переключения режимов предусмотрена еще регулировка постоянной детектирования - τ _дет. При большом значении τ _дет эхо-сигналы на экране отображаются в виде гладких импульсов, удобных для анализа, однако при этом ухудшается разрешающая способность по дальности.

Важное значение выбор τ _дет играет при контроле изделий большой толщины (оси, валы) для улучшения условий наблюдения эхо-сигналов на экране.

Сигнал на выходе (видеоимпульс) меньше.

Видеоусилитель Предназначен для дополнительного усиления детектированных сигналов до уровней достаточных для срабатывания индикаторов дефектоскопа. Детектор или ви­деоусилитель снабжают регулируемой отсечкой шумов, исключающей прохождение на выход дефектоскопа сигналов небольшой амплитуды (в том числе шумов). Особенно эффективна компенсированная отсеч­ка, при которой восстанавливается амплитуда оставшихся после отсечки сигналов. В процессе амплитудного детектирования эхо-сигнал, представляющий собой радиоимпульс с высокочастотным ультразвуковым заполнением превращается в видеоимпульс (только огибающая высокочастотного импульса). При этом происходит не только визуальные изменения на временной оси формы импульса, но и происходит существенные изменения на частотной оси: частотный спектр смещается к нулю (в низкочастотную область), активная ширина спектра уменьшается в 2 раза, а значит полоса пропускания видеоусилителя может быть в 2 раза уже, чем полоса пропускания усилителя высокой частоты и смещение в низкочастотной области. Таким образом, видеоусилитель - это низкочастотный усилитель с К_ус -1000 раз.

Частотная характеристика радиоимпульса и видеоимпульса.

Как правило, в видеоусилителе предусматривается режим «отсечки шумов», сигналов, имеющих маленькую амплитуду. В простейшем случае это ограничитель снизу, однако, такое ограничение хотя и улучшает наблюдение сигналов с большими амплитудами, но в то же время приводит к значительным погрешностям при измерении амплитуд сигналов путем сравнения, то есть ограничение снизу нарушает соотношение амплитуд наблюдаемых сигналов.

С целью исключения такого искажения применяют так называемую схему «компенсированной отсечки», при которой соотношение амплитуд наблюдаемых сигналов сохраняется.

Отсечка выключена

Отсечка включена

Определенными недостатками схемы компенсированной отсечки являются:

1. Искажение формы эхо-сигнала ниже порогового уровня.

2. В процессе анализа сигнала оператор не видит момент зарождения и исчезновения эхо-сигнала, то есть огибающие амплитуд эхо-сигнала в процессе перемещения ПЭП получается существенно уже. В связи с этим в процессе контроля, в зависимости от производственных условий, необходимо устанавливать уровень отсечки как можно ниже.

Схема селекции и автоматической сигнализации дефекта АСД - пред­назначена для подачи звукового или светового сигнала при одновремен­ном поступлении на каскад совпадений селектирующего (Строба) сигнала и видеосигналов, что освобождает оператора от необходимости одновре­менного наблюдения за экраном дефектоскопа и перемещаемым преоб­разователем. Временное положение относительно ЗИ и длительность строба определяют зону контроля (зона АСД, селекции).

Временная селекция эхо-сигналов.

На выходе ВУ наблюдается последовательность импульсов: зондирующего, эхо-сигналов от дефектов, отражения от конструктивных элементов (донный) и т.д. Прежде, чем подавать эти сигналы на пороговый индикатор необходимо осуществлять временную селекцию, то есть выделять только те сигналы, которые могут поступать от потенциальных дефектов в ожидаемой временной зоне.

Функциональная схема временного селектора:

1 задача временного селектора: это формирование зоны, в которой ожидается эхо-сигнал от дефекта.

2 задача временного селектора: это формирование импульса свидетельствующего о появлении эхо-сигнала с амплитудой выше заданного уровня.

В качестве селектирующего импульса обычно реализуется строб. Временное положение строба относительно ЗИ и его длительность обеспечивают заданную зону контроля или зону АСД. Параметры зоны АСД или зоны временной селекции устанавливаются двумя регуляторами 1-задержка строба, 2-длительность строба или 1- начало строба, 2- окончание строба.

Селектирующий импульс поступает на один из входов схемы «И». На второй вход подается последовательность видеосигналов с выхода ВУ. При временном совпадении строба и эхо-сигналов на выходе схемы «И» появляется импульс, запускающий пороговый индикатор.

Функциональная схема АСД

Временная диаграмма работы схемы АСД

Глубиномер - предназначен для определения координат дефектов и толщины изделия путем измерения интервала времени между моментами излучения зондирующего импульса и приходом отраженного сигнала.

Первичной измеряемой величиной при измерении координат дефектов является время между излученным зондирующим импульсом и принятым эхо сигналом. Затем это время пересчитывается в координаты дефекта с учетом:

1. Времени распространения ультразвука в призме или протекторе ПЭП.

2. Скорости распространения ультразвука в материале контролируемого изделия.

3. Угла ввода луча.

R = C_t x (2t - 2tп)/2 Y = R x cos X = R x sin

Где: R – расстояние до дефекта по лучу.

C_t - скорость распространения ультразвука в материале контролируемого изделия.

2t – время между излученным зондирующим импульсом и принятым эхо сигналом от дефекта.

2tп – время распространения ультразвука в призме или протекторе ПЭП.

 - угол ввода луча.

Принцип измерения координат дефектов

Временные диаграммы, поясняющие приборную реализацию принципа измерения координат дефектов.

1 – сигналы с выхода видеоусилителя.

2 – установка нуля глубиномера пропорционально - 2tп.

3 – измерительное устройство - (2t - 2tп).

4 – генератор счетных импульсов генерирует последовательность импульсов с регулируемой частотой следования пропорционально - C_t и 

5 – блок цифрового отсчета.