[其他]包括裂隙門的超聲信號處理系統

無效

• 申請號: 87104401
• 申請日: 1987-06-25
• 公開（公告）號: CN87104401A
• 公開（公告）日: 1988-04-27
• 發明（設計）人: 勞倫斯D·諾丁漢;湯馬斯E·米歇爾;詹尼弗·E·米歇爾
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 張衛民

本發明涉及一個高速超聲信號處理系統，該系統捕捉對于超聲探傷所必須的所有超聲信號，更具體地說，本發明涉及的系統采用了成對的裂隙門，其中每一裂隙門處理與被探傷材料內部的深度相對應的一個時間窗口內的數據，并且由該對中的某一裂隙門將收集的數據傳遞到一個中央控制和裂隙門定位計算機中，而該對中的另一裂隙門則處理到來的超聲信號數據。

總的來說，在一個計算機化的超聲探傷系統中，對于輸入信號處理速度的限制同樣限制著對一個物體（例如一個發電廠的汽輪機轉子）進行探傷的速度。立體超聲探傷必須將一個超聲波束掃穿整個被探傷的材料以獲得完整的覆蓋。如果被探測的裂隙尺寸很小，則要求用很小的超聲波束，導致用相當數目的波束穿透該材料以檢出所有的裂隙，進行一次探傷所要求的總時間是檢查象汽輪機和轉子孔徑這類物體時成本中的主要因素。在制造過程結束時以及在定期的例行維護中的汽輪機轉子孔徑探傷要求對孔表面附近可通過再加工去掉的裂隙進行檢測，或者對更深的必須進行監測的裂隙進行檢測以確定它們的變化，這樣可在一次災難性事故發生之前換下該轉子不再使用。減少探傷時間是發電產業所特別希望的事情。

限制轉子探傷速度的一個關鍵因素是記錄與超聲顯示（ultrasonic????indications）相關的數據所需要的時間，發現該顯示可指示出一個裂隙。一個超聲顯示是由換能接收到的一個反射信號，它超過了在定標過程中確定的一個幅度閾值水平。一個裂隙門被用于確定最小的和最大的轉換時間間隔，在兩者之間將對數據進行處理同時將返回信號的數據與幅度閾值相比較。對于每一個顯示，必須記錄下該顯示的幅值，產生該顯示的脈沖的傳輸時間（the????time????of????flight），和該顯示被測出時換能器在轉子參考系中的位置座標。當把以上數據與關于超聲波幾何通道的知識結合起來時，該反射體或裂隙的位置及其大小即可確定。

在常規的計算機操作的超聲探傷系統中，該計算機必須不僅要讀出超聲測量裝置的狀態，還要讀出換能器的位置。如果記錄到一個顯示，這一單個計算機要把該顯示的時間記錄和掃描器的位置一起存儲起來。如果掃描速度太快以致主計算機不能跟上來自換能器的數據的速率，這一常規方案就會變得極不準確并且會丟失數據。

本發明的一個目的是提供一個用于確定物體中裂隙大小和位置的高速超聲信號處理系統。

因此，鑒于這一目的，本發明在于一個超聲信號處理系統，包括一個控制處理器;一個與上述控制處理器相連的定時控制單元，它產生包括窗口信號的定時控制信號;一個與上述定時控制單元相連并受其控制的脈沖控制單元;一個與上述脈沖控制單元相連和受其控制并產生接收信號的探傷換能器;一個與上述探傷換能器相連并產生其位置的解算器;一個與上述定時控制單元和探傷換能器相連并根據窗口信號來衰減接收信號的模擬多路轉接器;以及一個與上述模擬多路轉接器相連并將衰減了的接，收信號數字化的數字轉換器;其特征在于同上述數字轉換器、定時控制單元和解算器相連的多個裂隙門，每一個門根據一個窗口信號通過將一個閾值波形根據一個測距補償（ranging????offset）進行移位來存儲并處理數字化的衰減接收信號，并將其與移位的閾值波形相比較，當該數字化接的信號超過閾值波形時產生裂隙顯示并存儲位置，上述控制處理器在上述探傷換能器的一次掃描結束時檢索裂隙顯示和相應的位置并以該位置和裂隙顯示來確定裂隙的定位。

本發明的另一個方面在于在一個用探傷換能器和測距換能器進行探傷的材料中確定裂隙顯示的一種方法，包括的步驟有：在一個位置上從測距換能器獲得該材料的測距補償;觸發探傷換能器以產生該位置的一個探傷信號;在一個采樣窗口中對返回的探傷信號進行采樣以產生一個數字返回信號的采樣波形，其特征為：用測距補償對數字返回信號的采樣波形進行移位;將移位的返回信號采樣波形與一個閾值波形進行比較;存儲移位的返回信號采樣波形超過閾值波形的偏差的高峰幅值和高峰時間;在不同位置上重復步驟（b）-（f）;將高峰幅值，高峰時間和位置傳遞給一個裂隙定位確定裝置。

本發明的優選實施方案將參考附圖予以說明，其中：

圖1是本發明的部件框圖;

圖2A示出圖1中定時控制單元26的細節;

圖2B和2C是圖2A中數據和控制總線30的信號和狀態計數器54的輸出時序圖;

圖3示出圖1中脈沖控制單元28的細節;

圖4示出圖1中模擬輸入多路轉接器32的部件;

圖5示出圖1中的數字轉換器34細節;

圖6示出圖1中裂隙門36-42的部件;