Современные компьютерные дефектоскопы для ультразвуковых исследований и неразрушающего контроля

Министерство образования и науки Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

А. Ф. Зацепин, Д. Ю. Бирюков

Современные 
компьютерные дефектоскопы 
для ультразвуковых исследований 
и неразрушающего контроля

Учебно-методическое пособие

Рекомендовано методическим советом УрФУ
для студентов, обучающихся по программе бакалавриата 
по направлениям подготовки «Стандартизация и метрология» 
и «Приборостроение»

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2016

УДК 620.179.16.05(075.8)
ББК 34.204.013.2-5я73
          З-38
Рецензенты: 
кафедра «Путь и железнодорожное строительство» УрГУПС,  
(зав кафедрой д-р техн. наук, проф. Г. Л. Аккерман);
канд. физ.-мат. наук, доц. Ю. В. Щапова (ИГГ УрО РАН)
Научный редактор — д-р техн. наук, проф. В. Н. Костин

 
Зацепин, А. Ф.
З-38    Современные компьютерные дефектоскопы для ультразвуковых исследований и неразрушающего контроля : учеб.-метод. пособие / A. Ф. Зацепин, Д. Ю. Бирюков. — Екатеринбург : Изд-во 
Урал. ун-та, 2016. — 120 с.

ISBN 978-5-7996-1939-8

Учебно-методическое пособие предназначено для изучения аппаратурной базы в курсах «Методы и средства измерений и контроля», «Акустический контроль», «Методы и средства контроля качества». В работе описаны 
основные характеристики и информационные возможности ультразвуковых 
систем измерения PCUS-10, ИНТРОТЕСТ-1 М и УД2 В-П45, предназначенных для выполнения акустических измерений с накоплением и последующей цифровой обработкой результатов. Изложены практические основы 
использования систем PCUS-10, ИНТРОТЕСТ-1 М и УД2 В-П45 для измерений акустических параметров материалов и ультразвуковых датчиков.

Библиогр.: 8 назв. Табл. 10. Рис. 31.
УДК 620.179.16.05(075.8)
ББК 34.204.013.2-5я73

ISBN 978-5-7996-1939-8 
© Уральский федеральный
 
     университет, 2016

Введение

Р

азвитие современных технологий неразрушающего контроля требует усовершенствования существующей аппаратурной базы. В области ультразвуковой 
дефектоскопии важнейшей тенденцией такого развития является компьютеризация не только процесса обработки получаемой информации, но и самой процедуры УЗ-измерений. Новое 
поколение ультразвуковых дефектоскопов представляет собой 
электронную микропроцессорную систему, позволяющую осуществлять акустические измерения, накопление и последующую обработку результатов. В принципе, такой УЗ-дефектоскоп 
общего назначения может быть получен посредством установки в обычный персональный компьютер специальной платы.
Ультразвуковые компьютерные системы представляют собой электронные устройства, предназначенные для формирования лабораторного исследовательского комплекса для акустических измерений. Достоинства таких комплексов состоят 
в возможности представления информации в цифровом виде, 
большом объеме памяти, высокой скорости обработки данных, 
хранении нескольких подпрограмм одновременно и трансляции полученных результатов в другие исследовательские подпрограммы и технические или аналитические пакеты. В связи 
с этим становится возможным более эффективное применение ультразвуковых систем подобного типа для исследования 
свойств материалов.

Введение

Знание акустических характеристик исследуемых образцов 
позволяет получить важные сведения о структуре и физико-механических свойствах вещества, из которого они состоят. С помощью данной системы можно получать детальную информацию о скорости звука, коэффициенте затухания, акустическом 
импедансе материала при использовании УЗ-колебаний различного вида. Как показывает опыт, возможно изучение параметров акустических шумов в зависимости от плотности, микроструктуры (размера зерна), пористости и других свойств 
материала. Можно полагать, что в ближайшей перспективе ультразвуковые компьютерные системы получат достаточно широкое распространение в исследовательской практике.
Изучение ультразвуковых компьютерных систем, физических основ и принципов экспериментальной реализации акустического контроля с их помощью, а также приобретение 
практических навыков работы, являются необходимой частью 
освоения курсов «Методы и средства измерений и контроля», 
«Акустический контроль», «Методы и средства контроля качества».

1. Дефектоскоп PCUS‑10

1.1. Технические характеристики
П

лата инсталлируется как устройство в персональный компьютер. В состав платы входит аналоговая 
часть УЗД, то есть генератор зондирующих импульсов и приемное устройство. Кроме того, она содержит аналогово-цифровой преобразователь, сигнальный процессор, блок 
памяти и другие устройства.
Характеристики системы PCUS-10:
· интервал частот — 0,5…20 МГц, причем могут быть использованы как широкая полоса, так и три полосовых 
фильтра;
· генератор зондирующих импульсов с двумя значениями 
амплитуды обеспечивает время нарастания импульса менее 20 нс;
· коэффициент усиления изменяется от –20 до 90 дБ с шагом 0,1 дБ;
· встроенная система ВРЧ с настройкой по 256 точкам имеет диапазон 40 дБ;
· диапазон контроля стали до 2,45 м.
Аналогово-цифровое преобразование ведется с частотой 
80 МГц. В системе предусмотрена возможность усреднения 
изображения развертки по 2, 4, 8, 16, 32 периодам. Рабочий 
экран системы PCUS-10 показан на рис. 1.1.

1.ДефектоскопPCUS‑10

Рис. 1.1. Рабочий экран программы

Частота повторения — от 4 Гц до 4 КГц, причем используется как внутренний, так и внешний запуск. Пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) подключается снаружи через 
разъем типа Lemo.

1.2.Интерфейсуправления

1.2. Интерфейс управления

Для работы с программой необходимо запустить файл 
PCUSWARE.EXE в установленном подкаталоге или ярлык 
PCUSWARE на рабочем столе.
После запуска файла вы увидите рабочее окно программы 
(рис. 1.1).
В верхней части рабочего окна располагается меню программы. Меню содержит следующие пункты: Файл, Параметры, Настройки, Контроль, Отчеты, Окно, Экран.

1.2.1. Пункт меню «ФАЙЛ»

В этом меню находятся команды управления файлами измерений. (Исключение — печатные функции).

В частности:
· команда для создания нового файла измерений — Создать новый (пустой) файл измерений;
· команда для открытия файла измерений — Открыть существующий файл измерений;
· команды для сохранения файлов измерений — Сохранить 
и Сохранить как;
· команда для задания каталога хранения данных — Структура каталога;
· команды для приема, передачи и копирования данных — 
Импортировать; Экспортировать;
· команды управления печатью — выбрать Печатный шаблон протокола; Предварительный просмотр протокола; 
Настройка принтера, выбор и конфигурация принтера; Печать протокола.

1.ДефектоскопPCUS‑10

С помощью команды СОЗДАТЬ создается новый пустой 
файл измерений. Ему присваивается имя «Без имени». Если 
ранее уже был открыт файл измерений, то он закрывается. Если 
в это время предприняты изменения, то появляется запрос о сохранении файла.
Для настройки и проведения измерений должен быть открыт 
файл измерений. Командой ОТКРЫТЬ выбирается файл измерений, записанный ранее.
Может быть открыт только один файл измерений.
Для открытия другого файла измерений необходимо закрыть 
активный файл. Если в это время проведены изменения, то появится запрос о сохранении файла.
PCUSware3 поддерживает загрузку файлов измерений любых версий PCUSware-1.XX. Более старые форматы файла распознаются автоматически и импортируются. Сохранение возможно только в PCUSware3-формате.
Все файлы измерений могут сохраняться на жестком диске 
или дискете в специальном формате. Вместе с тем они доступны для сохранения более поздних измерений. Команда СОХРАНИТЬ записывает активный файл измерений на жесткий диск.

ВНИМАНИЕ:
Если открывались более старые PCUSware1 или PCUSware2файлы измерений, они преобразовываются при сохранении 
в PCUSware3‑формат. PCUSware1 и PCUSware2 не смогут прочитать этот формат файла!

Результаты измерений открытого файла PCUSware3 хранит 
в оперативной памяти. Рекомендуется при измерениях периодически использовать команду СОХРАНИТЬ, чтобы записать 
файл измерений на жесткий диск. Иначе (например, при нарушении электропитания) измерения, осуществленные после 
операции сохранения, будут потеряны!

1.2.Интерфейсуправления

Команда СОХРАНИТЬ КАК используется, чтобы присвоить имя и сохранить новый файл «Без имени» или изменить 
каталог, имя или дисковод. При этом должен выбираться новый полный путь.
Команда СТРуКТуРА КАТАлОгА может задавать каталог 
из перечня. Каталоги используются PCUSware3 для сохранения созданных файлов.
ФАЙЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ: Путь для файлов измерений (*.usm).
ФАЙЛЫ РАБОЧЕГО СТОЛА: Путь для данных рабочего 
стола (*.mdt) и печатных шаблонов (*.ptm).
ВРЕМЕННЫЕ ФАЙЛЫ: Путь для служебных файлов 
PCUSware3.

Импортирование данных ПЭП может осуществляться с использованием команд ИмпОРТИРОвАТЬ, ЭКСпОРТИРОвАТЬ.
База данных ПЭП может импортироваться дискетой. При 
этом необходимо выбрать — заменять имеющуюся базу данных ПЭП или добавить импортируемую базу данных к существующей.
Импортирование файла измерений: файлы измерений могут импортироваться в PCUSware — каталог данных. При вызове этой команды показываются (при необходимости) модули импорта.
Экспорт данных ПЭП на дискету: база данных ПЭП может 
экспортироваться на дискету и переноситься посредством импорта на другую PCUSware-систему.
Чужие форматы данных: имеющиеся в распоряжении экспортные модули показываются в списке выбора, включая короткое описание. В пределах меню «Обработать», «Опции», 
«Расширенный» устанавливается, должны ли предлагаться экспортные модули только стандартного языка или все для выбора.
Оригинальный формат данных на дискету: оригинальные 
PCUSware-файлы измерений могут сохраняться на дискете 
и переноситься посредством импорта на другие PCUSwareсистемы.