ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Определение параметров временной регулировки чувствительности

Немного общей информацииВременная регулировка чувствительности – ВРЧ (в англоязычной литературе Time-varied Automatic Gain Control – TAGC), как правило, предназначена для выравнивания чувствительности по глубине контролируемого материала (изделия). В этом случае параметры ВРЧ регулируются в зависимости от задач контроля.

Большинство дефектоскопов общего назначения позволяют регулировать (устанавливать) следующие параметры временной регулировки чувствительности: начало зоны действия ВРЧ, конец зоны действия ВРЧ, динамический диапазон (глубина) ВРЧ, форма изменения чувствительности в зоне действия ВРЧ (линейная, логарифмическая, экспоненциальная, произвольная по точкам). Максимальный динамический диапазон ВРЧ в этих дефектоскопах, как правило, определяется текущим усилением дефектоскопа. То есть ВРЧ в течение цикла работы имеет возможность изменять усиление в пределах от 0дБ до установленного на данный момент общего усиления. В общем-то это логично, так как нижний предел регулировки усиления составляет 0дБ (меньше мы не можем установить), а верхний предел ограничен усилением, установленным нами для опорного отражателя, находящемся, как правило, на наибольшей глубине (в «дальней» зоне). Зона действия ВРЧ регулируется от начала зондирующего импульса (0мкс) до установленной в данный момент конечной точки развертки (задержка плюс длительность). Для наглядности в этих дефектоскопах имеется возможность вывода на экран «кривой» ВРЧ – графика (по-другому – закона) изменения чувствительности в течение рабочего цикла развертки дефектоскопа.

Пример изображения экрана дефектоскопа УД2-102 «Пеленг» при включенной индикации ВРЧ.

В специализированных дефектоскопах регулировка ВРЧ может быть ограничена двумя параметрами – задержка, глубина, или даже одним параметром – только задержка. Например, в специализированном дефектоскопе РДМ-33 регулируются два параметра – задержка ВРЧ от 0 до 8мкс (отсчет ведется от начала зондирующего импульса, и глубина (динамический диапазон) ВРЧ от 0дБ до установленного усиления. В дефектоскопе АВИКОН-02 подлежит регулировке только один параметр ВРЧ – задержка. В этом случае ВРЧ используется для уменьшения усиления в зоне реверберационных шумов преобразователя и, таким образом, уменьшая уровень этих шумов, но одновременно и с уменьшением уровня полезного сигнала (сигнала от отражателей на небольшой глубине). Индикация формы ВРЧ в этих дефектоскопах не предусмотрена.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Определение динамического диапазона временной регулировки чувствительности и построение графика зависимости усиления дефектоскопа от задержки тест сигнала относительно зондирующего импульса.

Определим указанные параметры ВРЧ на примере настройки дефектоскопа по трем плоскодонным отражателям (ПДО) на разной глубине. Такая настройка дефектоскопа используется при контроле колесных пар (метод AR2). При настройке используем прямой совмещенный преобразователь с рабочей частотой 5МГц – П111-5,0, дефектоскоп УД2-102 «Пеленг», ультразвуковой тестер УЗТ-РДМ, образец ОСО №1 из комплекта ОСО 32.008-09, соединительные кабели Lemo1-Lemo1 и Lemo1-СР-50.

Эскиз передней панели дефектоскопа УД2-102 «Пеленг».

Эскиз меры ОСО №1 из комплекта ОСО 32.008-09.

Внешний вид меры ОСО №1.

Внешний вид соединительных кабелей.

Lemo1-СР-50 (BNC)

Lemo1-Lemo1

Создаем новую настройку, в меню «НАСТРОЙКА» выбираем пункт «ОБЩИЕ ПАР-РЫ» и устанавливаем следующие значения ~~в меню «общие параметры»~~:
ЧАСТОТА - 5.0 МГц
ВКЛ. ПЭП - СОВМЕЩ.
АМПЛ. ЗОНД. - ВЫС
УГОЛ ВВОДА – 0°
ВС 1 : НАЧ. – 8Y
ВС 1 : КОН. – 193Y
СКОР–ТЬ - 5900м/с

С помощью кабеля Lemo1-Lemo1 подключаем прямой преобразователь к разъему на верхней панели дефектоскопа.

Вид верхней панели дефектоскопа.

Разъем для подключения совмещенного ПЭП.

При настройке по плоскодонному отражателю (ПДО) практически всегда ~~помимо сигнала~~ рядом с сигналом от отверстия присутствует сигнал от плоскости поверхности образца. Это связано с технологией изготовления образцов с ПДО и характерно для настройки, как прямых преобразователей, так и наклонных. На больших глубинах, когда площадь УЗ пучка преобразователя заметно больше, чем ПДО, амплитуда сигнала от плоскости может быть намного больше, чем от ПДО. На меньших глубинах, когда площадь ПДО соизмерима с площадью УЗ пучка преобразователя, амплитуда сигнала от ПДО может быть больше амплитуды сигнала от плоскости. Поэтому, чтобы не перепутать при настройке сигналы от плоскости и плоскодонного отверстия, крайне важно правильно настроить глубиномер для контроля глубины залегания отражателей. Делаем это классическим способом: устанавливаем прямой ПЭП на поверхность образца СО-3Р или СО-2 в зоне < 20µs(мкс) >, выделяем стробом первый донный сигнал. С помощью кнопки YRT переводим дефектоскоп в режим измерения времени T и, плавно изменяя параметр «ВР. ПЭП», добиваемся показаний T = 20 (мкс). Проверяем значение параметра «СКОР–ТЬ»: для продольной волны в стали ~~оно~~ это значение должно быть 5900 м/с. Переводим дефектоскоп в режим измерения глубины залегания Y и убеждаемся, что показания Y равны 59.0 (мм).

Из меню «ОБЩИЕ ПАР-РЫ» возвращаемся в меню «НАСТРОЙКА» и выбираем пункт «ВРЧ». В меню «ВРЧ» устанавливаем следующие значения:
ИНДИКАЦИЯ ВРЧ - +
РЕЖИМ - РУЧН. ВРЧ
ВРЧ: НАЧ. - 15.0 Y
ВРЧ: КОН. - 184 Y

Устанавливаем ПЭП на поверхность верхней ступеньки меры ОСО №1. Плавно перемещая ПЭП в небольших пределах относительно центра ступеньки, добиваемся максимума амплитуды эхо-сигнала от ~~плоскодонного отверстия~~ ПДО на глубине 184мм.

Мера ОСО №1 с установленным преобразователем.

Изменяя усиление дефектоскопа, доводим амплитуду эхо сигнала от плоскодонного отверстия до уровня срабатывания сигнализатора дефекта (уровня строба).

Снимок экрана дефектоскопа УД2-102 «Пеленг» в момент настройки чувствительности по плоскодонному отражателю (ПДО) на глубине 184мм с комментариями.

Контролируем координаты сигнала от плоскодонного отверстия.

Далее устанавливаем преобразователь на ступеньку меры ОСО №1, соответствующую ПДО с глубиной залегания 15мм (для уточнения смотрите эскиз меры ОСО №1).

Мера ОСО №1 с установленным преобразователем.

На снимке экрана дефектоскопа до регулировки ВРЧ, когда усиление дефектоскопа равномерно в течение всей развертки, можно увидеть, что амплитуда сигнала от ПДО на меньшей глубине (15мм) заметно больше, чем амплитуда сигнала от ПДО на глубине 184мм (эта амплитуда соответствует уровню строба).

Снимок экрана дефектоскопа с сигналами от отражателя на меньшей глубине до регулировки ВРЧ.

В меню «ВРЧ» изменяя параметр ВРЧ: АМПЛ. добиваемся того, чтобы амплитуда сигнала от ПДО не глубине 15мм опустилась ниже верхней границы экрана. Плавно перемещая ПЭП в небольших пределах относительно центра ступеньки, добиваемся максимума амплитуды эхо-сигнала и регулировкой параметра ВРЧ: АМПЛ. доводим амплитуду до порога срабатывания сигнализатора дефекта (уровня строба).

Снимок экрана дефектоскопа с сигналами от отражателя на меньшей глубине после регулировки ВРЧ. Обратите внимание, что теперь, когда сигнал находится на уровне строба, координата глубины залегания отражателя отображается точнее.

Далее устанавливаем преобразователь на ступеньку меры ОСО №1, соответствующую ПДО с глубиной залегания 70мм (для уточнения смотрите эскиз меры ОСО №1).

Мера ОСО №1 с установленным преобразователем.

Плавно перемещая ПЭП в небольших пределах относительно центра ступеньки, добиваемся максимума амплитуды эхо-сигнала от ПДО на глубине 70мм.

Ниже приводится снимок экрана дефектоскопа с сигналами от ПДО на глубине 70мм до окончательной регулировки ВРЧ. На данном этапе форма ВРЧ – линейная. При этой форме ВРЧ сигнал от ПДО в средней части контролируемого участка (на глубине 70мм) превышает уровень строба. Для выравнивания чувствительности по глубине в средней части участка требуется изменение формы «кривой» ВРЧ. Для контроля глубины залегания отражателя может возникнуть необходимость временно уменьшить длительность строба так, чтобы в него не попадал сигнал от плоскости (донный сигнал).

Регулировкой параметра ВРЧ: ФОРМА доводим амплитуду до порога срабатывания сигнализатора дефекта (уровня строба).

Ниже приведен снимок экрана дефектоскопа с сигналами от ПДО на глубине 70мм после регулировки формы ВРЧ. С помощью регулировки формы ВРЧ мы выровняли чувствительность в средней части контролируемого диапазона.

Вопрос: почему в зоне наклона ВРЧ координаты отражателя могут немного отличаться от фактических в большую сторону? Ответ – потому что при поиске максимума для более дальнего положения ПЭП усиление получается несколько больше и максимум амплитуды может немного сместиться в сторону большей глубины залегания отражателя.

Если в процессе настройки изменялись параметры положения строба, не забываем вернуть ~~его~~ исходные параметры.

Вид экрана с включенной индикацией ВРЧ после окончания настройки и перевода режима измерения координат (кнопка YRT) в режим измерения времени T для дальнейших измерений.

Для построения графика зависимости усиления дефектоскопа от задержки тест сигнала относительно зондирующего импульса переводим дефектоскоп в режим раздельного подключения ПЭП. Это необходимо для корректного подключения УЗ тестера к дефектоскопу. Дело в том, что аттенюатор тестера не допускает воздействия мощного зондирующего импульса. Поэтому мы разделяем каналы подключения тестера к дефектоскопу. Выход генератора зондирующих импульсов дефектоскопа мы подключаем к входу синхронизации УЗ тестера. Это необходимо для синхронизации задержки тест сигнала относительно зондирующего импульса. Выход аттенюатора тестера подключаем ко входу дефектоскопа и таким образом избегаем воздействия зондирующего импульса на аттенюатор тестера.

В меню «ОБЩИЕ ПАР-РЫ» устанавливаем
ВКЛ. ПЭП - РАЗД.

Собираем следующую схему:

K1 – соединительный кабель Lemo1 - СР-50.

K2 – соединительный кабель Lemo1 - Lemo1.

Нагрузка – стандартная нагрузка из комплекта тестера УЗТ-РДМ.

Т1 – коаксиальный тройник из комплекта УЗТ-РДМ..

Вид верхних панелей дефектоскопа УД2-102 и тестера УЗТ-РДМ с подключенными соединительными кабелями.

На тестере выбираем режим «Параметры ЭБ» (режим измерения параметров электронных блоков дефектоскопов). В меню устанавливаем следующие параметры:
Синхр. - внешн.
ГРИ2 → Частота, кГц - 5000
ГРИ1 → Задержка, мкс - 70
в строке ГРИ1 → N периодов оставляем значение по умолчанию - 4.

Вид УЗ-тестера в момент установки параметра «Задержка, мкс».

Далее переходим к параметру «Аттен.» и, изменяя значение в строке «Затухание, дБ», как можно точнее устанавливаем уровень сигнала на пороге срабатывания дефектоскопа. Для этого можно ориентироваться на световой (светодиодный) индикатор срабатывания на передней панели дефектоскопа. Момент перехода от «дрожащего», мигающего свечения к постоянному позволяет наиболее точно установить амплитуду на пороге срабатывания.

Оптический (светодиодный) индикатор сигнализатора дефекта.

Вид УЗ-тестера в момент установки параметра «Затухание, дБ».

Последовательно изменяя параметр УЗ-тестера «Задержка, мкс» от 70 до 1мкс с шагом 1мкс, с помощью параметра УЗ-тестера «Затухание, дБ» устанавливаем амплитуду сигнала на пороге срабатывания сигнализатора дефекта (уровне строба дефектоскопа). значение затухания в таблицу.

Ниже приведены значения затухания аттенюатора тестера, полученные при достижении сигналом порога срабатывания на дефектоскопе. Для экономии места таблица приведена в несколько строк.

Задержка, мкс
Атт., дБ	10,1	10,1	10,1	10,1	10,1	10,1	10,2	10,3	10,5	10,7	10,9	11,1	11,3	11,5	11,7	11,9

Задержка, мкс
Атт., дБ	12,0	12,3	12,6	12,9	13,2	13,5	13,8	14,0	14,3	14,6	14,9	15,3	15,7	16,1	16,3	16,5

Задержка, мкс
Атт., дБ	16,7	17,0	17,4	17,7	18,1	18,5	18,9	19,3	19,7	20,1	20,5	20,9	21,4	21,8	22,2	22,6

Задержка, мкс
Атт., дБ	22,8	23,2	23,7	24,1	24,5	25,0	25,5	26,0	26,5	27,0	27,5	28,1	28,5	29,1	29,4	29,6

Задержка, мкс
Атт., дБ	29,6	29,6	29,6	29,6	29,6	29,6

Для наглядности представления данных и удобства работы с ~~полученным~~ графиком ВРЧ, переведем значения затухания аттенюатора УЗ тестера в значения усиления дефектоскопа. В области после окончания действия ВРЧ (от 64 до 70мкс) значения затухания аттенюатора тестера одинаковы и составляют 29,6дБ. Эта область соответствует усилению 32дБ дефектоскопа.
Тогда ΔN = Nдефектоскопа - Nатт, для полученных значений ΔN = 32 -29,6 = 2,4дБ. Если мы прибавим к каждому значению параметра Атт., дБ таблицы значение ΔN (в данном случае 2,4дБ), то получим значение усиления дефектоскопа в данной точке. Это очень легко сделать, если таблица создана в Excel. Вводим в любую свободную ячейку значение 2,4. Копируем эту ячейку, выделяем столбец или строку со значениями Атт., дБ. Выбираем Правка → Специальная вставка → Значения Сложить.

Вид экрана Excel в момент выполнения операции «Специальная вставка» для сложения значений

В результате к каждому значению в выделенном диапазоне будет добавлено значение 2,4 (ΔN). Получим следующую таблицу для построения графика ВРЧ (для экономии места таблица снова приведена в несколько строк):

Задержка, мкс
Усиление, дБ	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5	12,6	12,7	12,9	13,1	13,3	13,5	13,7	13,9	14,1	14,3

Задержка, мкс
Усиление, дБ	14,4	14,7	15,0	15,3	15,6	15,9	16,2	16,4	16,7	17,0	17,3	17,7	18,1	18,5	18,7	18,9

Задержка, мкс
Усиление, дБ	19,1	19,4	19,8	20,1	20,5	20,9	21,3	21,7	22,1	22,5	22,9	23,3	23,8	24,2	24,6	25,0

Задержка, мкс
Усиление, дБ	25,2	25,6	26,1	26,5	26,9	27,4	27,9	28,4	28,9	29,4	29,9	30,5	30,9	31,5	31,8	32,0

Задержка, мкс
Усиление, дБ	32,0	32,0	32,0	32,0	32,0	32,0

На основании полученных данных в любом удобном редакторе строим график ВРЧ – график зависимости усиления от времени задержки сигнала. Пример графика, построенного в Excel, приведен на следующей странице.

Для отчета по этому разделу лабораторной работы №26 выполнить следующее:

– По приведенным данным измерений построить график ВРЧ в любом удобном редакторе (Excel, MATLAB, и т.д.) или миллиметровой бумаге. Пример графика, созданного в Excel, приведен выше.

– Определить динамический диапазон ВРЧ при данной настройке.

– Определить максимальный динамический диапазон ВРЧ, возможный при данной настройке чувствительности.

– Определить длительность измерительного импульса УЗ-тестера при указанных параметрах ГРИ 2 и ГРИ 1.

– Ответить, какая форма измерительного импульса будет на экране дефектоскопа при увеличении длительности до 10 периодов, если сигнал находится в зоне наклона ВРЧ. По какой точке импульса в этом случае будет происходить измерение координат, если дефектоскоп измеряет координаты по максимуму сигнала?

– *Необходимость изменения формы (изгиба) ВРЧ относительно линейной усложняет аппаратную реализацию разрабатываемого дефектоскопа. Если мы разрабатываем дефектоскоп только для этой настройки, можно ли обойтись линейной формой наклона ВРЧ, если допустимое отклонение чувствительности будет, к примеру, ±2дБ?

Вариант для бригады 2.

Определим указанные параметры ВРЧ на примере настройки дефектоскопа по трем плоскодонным отражателям (ПДО) на разной глубине. Такая настройка дефектоскопа используется при контроле колесных пар (метод AR2). При настройке используем прямой совмещенный преобразователь с рабочей частотой 5МГц – П111-5,0, дефектоскоп УД2-70, ультразвуковой тестер УЗТ-РДМ, образец ОСО №1 из комплекта ОСО 32.008-09, соединительные кабели Lemo1-BNC2, Lemo1- СР50 и СР50 - СР50.

Эскиз передней панели дефектоскопа УД2-70.

Эскиз меры ОСО №1 из комплекта ОСО 32.008-09.

Внешний вид меры ОСО №1.

Внешний вид соединительных кабелей.

Lemo1 - СР-50

СР-50 - СР-50

Lemo1 - BNC2

Устанавливаем следующие параметры настройки дефектоскопа УД2-70:

Меню «ПРИЕМНИК»
«Частота ПЭП» - 5,00МГц

Меню «ДИАПАЗОН»
       «Ед. измерения» - мм
       «Диапазон» - 220мм
       «Задержка» - 0мм
       «Толщ. Изделия» - выкл

Меню «ГЕНЕРАТОР»
«Развертка» - Автомат.
«Отсечка» - 0%

Меню «СТРОБ 1»
       «Начало» - 8мм
       «Ширина» - 210мм
       «Уровень» - 50%
       «Полярность» - +

Меню «СТРОБ 2»
«Ширина» - 0мм

Меню «ТОЛЩИНОМЕР»
       «Режим» - 0-1
       «Скорость УЗК» - 5900м/с
       «Угол ввода» - 0°

Меню «ФИЛЬТР»
       «Частота ПЭП» - 5,00МГц
       «Полоса» - Узкая
       «Подавление шума» - слабое
       «Сглаживание» - выпр.

С помощью кабеля Lemo1-BNC2 подключаем прямой преобразователь к разъемам на верхней панели дефектоскопа. Перед настройкой чувствительности крайне важно точно настроить глубиномер для контроля глубины залегания отражателей (почему это важно – смотрите на стр.4).

Для настройки глубиномера устанавливаем прямой ПЭП на поверхность образца СО-3Р или СО-2 в зоне < 20µs(мкс) >, выделяем стробом первый донный сигнал, регулировкой усиления устанавливаем амплитуду сигнала примерно на 2/3 высоты экрана. В меню «ТОЛЩИНОМЕР» изменением параметра «Призма» добиваемся показаний H=59.0мм.

В меню «ВРЧ» устанавливаем следующие параметры:
       «ВРЧ» - вкл+кривая
       «Сброс» - в строке выбора значений последовательно нажимаем -, затем + для сброса
       предыдущих параметров ВРЧ, если они были установлены
       «Положение» - 184мм
       «Уровень» - в строке выбора значений последовательно нажимаем +, затем - для       фиксации        конечной точки зоны действия ВРЧ. При этом значение параметра меняет цвет с желтого на
       красный и должно быть равно 0дБ.

Мера ОСО №1 с установленным преобразователем.

Изменяя усиление дефектоскопа, доводим амплитуду эхо сигнала от плоскодонного отражателя до уровня срабатывания сигнализатора дефекта (уровня строба). При необходимости корректируем положение и длительность строба для выделения сигнала от ПДО.

Снимок экрана дефектоскопа УД2-70 в момент настройки чувствительности по плоскодонному отражателю (ПДО) на глубине 184мм ~~с комментариями~~.

Контролируем координаты сигнала от плоскодонного отражателя.

В меню «ВРЧ» устанавливаем значение параметра «Положение» равным 15мм. При этом маркер ВРЧ (вертикальная линия) переместится в левую часть экрана. Фиксируем начальную точку зоны действия ВРЧ последовательно нажимая +, затем – в строке параметра «Уровень».

Мера ОСО №1 с установленным преобразователем.

Последовательно нажимая на кнопку + параметра «Уровень» добиваемся того, чтобы амплитуда сигнала от ПДО не глубине 15мм опустилась ниже верхней границы экрана. При необходимости корректируем положение строба для выделения нужного сигнала. Плавно перемещая ПЭП в небольших пределах относительно центра ступеньки, добиваемся максимума амплитуды эхо-сигнала и регулировкой параметра «Уровень» доводим амплитуду сигнала до порога срабатывания сигнализатора дефекта (уровня строба).

Снимок экрана дефектоскопа с сигналами от отражателя на меньшей глубине (15мм) после регулировки ВРЧ.

Мера ОСО №1 с установленным преобразователем.

Плавно перемещая ПЭП в небольших пределах относительно центра ступеньки, добиваемся максимума амплитуды эхо-сигнала от ПДО на глубине 70мм. Регулировкой параметра «Положение» меню «ВРЧ» совмещаем строб ВРЧ (вертикальную линию) с центром эхо сигнала от ПДО. Регулировкой параметра «Уровень» доводим амплитуду сигнала до порога срабатывания сигнализатора дефекта (уровня строба).

Снимок экрана дефектоскопа с сигналами от ПДО на глубине 70мм после регулировки ВРЧ. С помощью регулировки ВРЧ мы выровняли чувствительность в средней части контролируемого диапазона.

Так как в процессе настройки изменялись параметры строба, не забываем вернуть его исходные параметры.

Снимок экрана дефектоскопа после настройки ВРЧ с включенной индикацией кривой ВРЧ.

Для построения графика зависимости усиления дефектоскопа от задержки тест сигнала относительно зондирующего импульса устанавливаем следующие параметры настройки:

Меню «ДИАПАЗОН»
«Ед. измерения» - мкс

Меню «СТРОБ 1»
       «Начало» - 0мкс
       «Ширина» - 73мкс
Меню «ВРЧ»
       «ВРЧ» - вкл
       «Положение» - максимально возможное значение, таким образом, уводим маркер ВРЧ за        пределы экрана.

Собираем следующую схему:

K1 – соединительный кабель СР-50 – СР-50.

K2 – соединительный кабель Lemo1 – СР-50.

Нагрузка – стандартная нагрузка из комплекта тестера УЗТ-РДМ.

Т1 – коаксиальный тройник из комплекта УЗТ-РДМ..

Вид верхних панелей дефектоскопа УД2-102 и тестера УЗТ-РДМ с подключенными соединительными кабелями.

Вид УЗ-тестера в момент установки параметра «Задержка, мкс».

Снимок экрана дефектоскопа с тест сигналом установленном на пороге срабатывания.

При установке амплитуды сигнала точно на пороге срабатывания, параметр Δ равен 0.0дБ.

Вид УЗ-тестера в момент установки параметра «Затухание, дБ».

Последовательно изменяя параметр УЗ-тестера «Задержка, мкс» от 70 до 1мкс с шагом 1мкс, с помощью параметра УЗ-тестера «Затухание, дБ» устанавливаем амплитуду сигнала на пороге срабатывания сигнализатора дефекта (уровне строба дефектоскопа). Записываем значение затухания аттенюатора тестера в таблицу.

Снимок экрана дефектоскопа с тест сигналом в середине участка ~~(или зоны)~~ измерений.

Снимок экрана дефектоскопа с тест сигналом в начале участка ~~(или зоны)~~ измерений.

Таблица с полученными в процессе измерения значениями.

12 Следующая ⇒