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 ультразвуко-
вых исследований и неразрушающего контроля : учеб.-метод. по-
собие / 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 аппаратур-
ной базы в курсах «Методы и средства измерений и контроля», «Акустиче-
ский 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, предназна-
ченных для выполнения акустических измерений с накоплением и последу-
ющей цифровой обработкой результатов. Изложены практические основы 
использования систем PCUS-10, ИНТРОТЕСТ-1 М и УД2 В-П45 для из-
мерений 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 неразрушающе-
го контроля требует усовершенствования существу-
ющей аппаратурной базы. В области ультразвуковой 
дефектоскопии важнейшей тенденцией такого развития явля-
ется компьютеризация не только процесса обработки получае-
мой информации, но и самой процедуры УЗ-измерений. Новое 
поколение ультразвуковых дефектоскопов представляет собой 
электронную микропроцессорную систему, позволяющую осу-
ществлять акустические измерения, накопление и последую-
щую обработку результатов. В принципе, такой УЗ-дефектоскоп 
общего назначения может быть получен посредством установ-
ки в обычный персональный компьютер специальной платы.
Ультразвуковые компьютерные системы представляют со-
бой электронные устройства, предназначенные для формиро-
вания лабораторного исследовательского комплекса для аку-
стических измерений. Достоинства таких комплексов состоят 
в возможности представления информации в цифровом виде, 
большом объеме памяти, высокой скорости обработки данных, 
хранении нескольких подпрограмм одновременно и трансля-
ции полученных результатов в другие исследовательские под-
программы и технические или аналитические пакеты. В связи 
с этим становится возможным более эффективное примене-
ние ультразвуковых систем подобного типа для исследования 
свойств материалов.

Введение

Знание акустических характеристик исследуемых образцов 
позволяет получить важные сведения о структуре и физико-ме-
ханических свойствах вещества, из которого они состоят. С по-
мощью данной системы можно получать детальную информа-
цию о скорости звука, коэффициенте затухания, акустическом 
импедансе материала при использовании УЗ-колебаний раз-
личного вида. Как показывает опыт, возможно изучение пара-
метров акустических шумов в зависимости от плотности, ми-
кроструктуры (размера зерна), пористости и других свойств 
материала. Можно полагать, что в ближайшей перспективе уль-
тразвуковые компьютерные системы получат достаточно ши-
рокое распространение в исследовательской практике.
Изучение ультразвуковых компьютерных систем, физиче-
ских основ и принципов экспериментальной реализации аку-
стического 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 ка-
чества».

1. Дефектоскоп PCUS‑10

1.1. Технические характеристики
П

лата инсталлируется как устройство в персональ-
ный компьютер. В состав платы входит аналоговая 
часть УЗД, то есть генератор зондирующих импуль-
сов и приемное устройство. Кроме того, она содержит анало-
гово-цифровой преобразователь, сигнальный процессор, блок 
памяти и другие устройства.
Характеристики системы PCUS-10:
· интервал частот — 0,5…20 МГц, причем могут быть ис-
пользованы как широкая полоса, так и три полосовых 
фильтра;
· генератор зондирующих импульсов с двумя значениями 
амплитуды обеспечивает время нарастания импульса ме-
нее 20 нс;
· коэффициент усиления изменяется от –20 до 90 дБ с ша-
гом 0,1 дБ;
· встроенная система ВРЧ с настройкой по 256 точкам име-
ет 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 использу-
ется как внутренний, так и внешний запуск. Пьезоэлектри-
ческий 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 програм-
мы. Меню содержит следующие пункты: Файл, Параметры, На-
стройки, Контроль, Отчеты, Окно, Экран.

1.2.1. Пункт меню «ФАЙЛ»

В этом меню находятся команды управления файлами изме-
рений. (Исключение — печатные функции).

В частности:
· команда для создания нового файла измерений — Соз-
дать новый (пустой) файл измерений;
· команда для открытия файла измерений — Открыть су-
ществующий файл измерений;
· команды для сохранения файлов измерений — Сохранить 
и Сохранить как;
· команда для задания каталога хранения данных — Струк-
тура каталога;
· команды для приема, передачи и копирования данных — 
Импортировать; Экспортировать;
· команды управления печатью — выбрать Печатный ша-
блон протокола; Предварительный просмотр протокола; 
Настройка принтера, выбор и конфигурация принтера; Пе-
чать 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 со-
хранении файла.
Для настройки и проведения измерений должен быть открыт 
файл измерений. Командой ОТКРЫТЬ выбирается файл изме-
рений, 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 по-
явится запрос о сохранении файла.
PCUSware3 поддерживает загрузку файлов измерений лю-
бых версий PCUSware-1.XX. Более старые форматы файла рас-
познаются автоматически и импортируются. Сохранение воз-
можно только в PCUSware3-формате.
Все файлы измерений могут сохраняться на жестком диске 
или дискете в специальном формате. Вместе с тем они доступ-
ны для сохранения более поздних измерений. Команда СОХРА‑
НИТЬ записывает активный файл измерений на жесткий диск.

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

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

1.2.Интерфейсуправления

Команда СОХРАНИТЬ КАК используется, чтобы присво-
ить имя и сохранить новый файл «Без имени» или изменить 
каталог, имя или дисковод. При этом должен выбираться но-
вый полный путь.
Команда СТРуКТуРА КАТАлОгА может задавать каталог 
из перечня. Каталоги используются PCUSware3 для сохране-
ния 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 исполь-
зованием команд ИмпОРТИРОвАТЬ, ЭКСпОРТИРОвАТЬ.
База данных ПЭП может импортироваться дискетой. При 
этом необходимо выбрать — заменять имеющуюся базу дан-
ных ПЭП или добавить импортируемую базу данных к суще-
ствующей.
Импортирование файла измерений: файлы измерений мо-
гут импортироваться в PCUSware — каталог данных. При вы-
зове этой команды показываются (при необходимости) моду-
ли импорта.
Экспорт данных ПЭП на дискету: база данных ПЭП может 
экспортироваться на дискету и переноситься посредством им-
порта на другую PCUSware-систему.
Чужие форматы данных: имеющиеся в распоряжении экс-
портные модули показываются в списке выбора, включая ко-
роткое описание. В пределах меню «Обработать», «Опции», 
«Расширенный» устанавливается, должны ли предлагаться экс-
портные 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 PCUSware-
системы.