Пристрій для дистанційної дефектоскопії

Изобретение относится к области дистанционного контроля дефектов и может найти применение в машиностроении, в промышленном производстве, в строительной индустрии, а также для контроля peльсов и рельсовых путей на железнодорожном транспорте. Известно устройство для дистанционного обнаружения дефектов в контролируемом изделии, содержащее импульсный лазер, с помощью которого возбуждаются ультразвуковые колебания в изделии, которые при отражении от дефектов, создают на поверхности изделия микроколебания. Вторым лазером облучают поверхность контролируемого изделия. Отраженные от поверхности световые колебания, промодули-рованные ультразвуковыми колебаниями, принимают с помощью интерферометра Фабри-Перо и индицируют их наличие по интерференционной картине, образующейся на выходе интерферометра (1). Недостаток известного устройства состоит в сравнительно низкой пороговой чувствительности индикации изза воздействия на принимаемые акустические сигналы помех, обусловленных шероховатостями и вибрациями поверхности контролируемого изделия. Наиболее близким по технической сущности является устройство для дистанционной дефектоскопии, которое содержит блок возбуждения ультразвуковых волн, представляющий собой лазер импульсного излучения и систему малых зеркал или стекловолокон-ных световодов, делящи х излучение на 5-10 пучков и блок для съема информации, содержащий лазер непрерывного излучения, оптический гетеродин и фотодетектор (2). Недостатком известного устройства является невысокая пороговая чувствительность, обусловленная тем, что на формирование зондирующего акустического сигнала влияют неровности и шероховатости поверхности контролируемого изделия. Неровности поверхности приводят к частотной модуляции зондирующего акустического сигнала, а наличие неоднородностей различных покрытий на поверхности контролируемого изделия приводит к амплитудной модуляции зондирующи х акустических сигналов. Частотная и амплитудная модуляции зондирующих акустических сигналов в конечном итоге проявляются в виде помех при индикации сигналов, отраженных от де фектов, и, соотве тственно, ухудшают пороговую чувствительность приемного тракта. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства дистанционной дефектоскопии, путем уменьшения помех при индикации зондирующего акустического сигнала повышается пороговая чувствительность приемного тракта, в результате чего повышется чувствительность обнаружения дефектов. Поставленная задача решается тем, что устройство для дефектоскопии, содержащее импульсный лазер, блок световодов, лазер непрерывного излучения, первый когерентный квадратурный детектор и индикатор, согласно изобретению, снабжено модулятором, размещенным на пути потока импульсного лазера перед блоком световодов, установленным за последним первым фокусирующим элементом, установленным на пути потока лазера непрерывного излучения полупрозрачным зеркалом, предназначенным для деления излучения на два направления, размещенным на первом направлении вторым фокусирующим элементом, на втором последовательно установленным зеркалом, фазосдвигающим элементом, третьим фокусирующим элементом и двумя диафрагмами, вторым когерентным квадратурным детектором, подключенным к выходам первого и второго когерентных квадратурных детекторов последовательно соединенным частотным детектором, узкополосным усилителем и амплитудным детектором, подключенным к индикатору, датчиком местоположения, подключенным ко второму входу индикатора, и синхронизатором, выход которого соединен с управляющими входами импульсного лазера, модулятора, датчика местоположения и индикатора, а входы первого и второго когерентных квадратурных детекторов оптически соединены с диафрагмами. Кроме того, устройство имеет частотный детектор, содержащий две дифференцирующие цепи, два перемножительных элемента и. элемент вычитания, выход которого является выходом частотного детектора, входы первой дифференцирующей цепи и второго перемножительного элемента, второй дифференцирующей цепи и первого перемножительного элемента объединены и являются соответственно первым и вторым входами частотного детектора, а выходы первой и второй дифференцирующи х цепей подключены ко вторым входам соответствующи х перемножительных элементов, вы ходами соединенных с элементом вычитания. На чертеже приведена структурная схема заявляемого устройства. Устройство для дистанционной дефектоскопии содержит импульсный лазер 1, модулятор светового потока 2, размещенный между импульсным лазером 1 и блоком световодов 3, а также первый фокусирующий элемент 4, оптически связанный с выходом блока световодов 3, контролируемое изделие 5, лазер непрерывного излучения 6. Первый фокусирующий элемент 4 оптически соединен со вторым фокусирующим элементом 7, который оптически связан через полупрозрачное зеркало 8 с третьим фокусирующим элементом 9, который в свою очередь оптически связан с полупрозрачным зеркалом 8, зеркалом 10, фазосдвигающим элементом 11 и через первую 12 и вторую 13 диафрагмы, соответственно, с первым 14 и вторым 15 когерентным квадратурным детектором. Выходы когерентных квадратурных детекторов 14 и 15 подключены, соответственно, к первому и второму входам частотного детектора 16. Частотный детектор 16 включает две дифференцирующие цепочки 17 и 18, перемножители 19 и 20, элемент вычитания 21. Первая дифференцирующая цепь 17, вход которой является первым входом частотного детектора 16, подключена выходом к первому входу первого перемножающего элемента 20. Вторая дифференцирующая цепь 18, вход которой является вторым входом частотного детектора 16, подключена выходом ко второму входу второго перемножающего элемента 20 и входом - ко второму входу первого перемножающего элемента 19. Элемент вычитания 21 подключен первым и вторым входам к выходам, соответственно, первого 19 и второго 20 перемножающих элементов. Выход элемента вычитания 21, который является выходом частотного детектора 16, соединен со входом узкополосного усилителя 22, выход которого соединен со входом амплитудного детектора 23. Выход амплитудного детектора 23 подключен к информационному входу индикатора 24, адресный вход которого соединен с выходом датчика местоположения 25, а управляющий вход индикатора 24 подключен к выходу синхронизатора 26. Выход синхронизатора 26 подключен к управляющим входам импульсного лазера 1 и модулятора светового потока 2, а также ко входу датчика местоположения 25. Устройство работает следующим образом. Импульсный лазер 1 генерирует импульсы света, которые с помощью модулятора светового потока 2 преобразовывают в меандры и меандрами через блок световодов 3 и первый фокусирующий элемент 4 облучают контролируемый объект 5, возбуждая в нем ультразвуковые колебания. Лазером непрерывного излучения 6 через полупрозрачное зеркало 8 и второй фокусирующий элемент 7 облучают поверхность контролируемого объекта 5. Отраженные от контролируемого объекта 5 световые колебания принимают с помощью второго фокусирующего элемента 7, направляют их на полупрозрачное зеркало 8 и от него через третий фокусирующий элемент 9 на диафрагмы 12 и 13. Отраженные от полупрозрачного зеркала 8 световые колебания, излучаемые лазером 6, направляют на зеркало 10, половина световых колебаний отражается зеркалом 10 минуя фазосдвигающий элемент 11, а вторую половину пропускают через фазосдвигающий элемент 11, формируют таким образом два луча,отличающийся по фазе на угол p / 2 . Направляют эти два луча через третий фокусирующий элемент, соответственно, на диафрагмы 12 и 13. Прошедшие через диафрагмы 12 и 13 световые колебания, отраженные от контролируемого объекта 5 и от зеркала 10, когерентно детектируют когерентными квадратурными детекторами 14 и 15, выделяя две квадратурные составляющие сигнала. Производят частотное детектирование сигналов, отраженных от объекта 5, в частотном детекторе 16. Для этого каждую из квадратурных составляющи х ди фференцируют с помощью дифференцирующи х цепочек 17 и 18, затем производят перемножение каждой из квадратурных составляющи х сигналов с производной другой квадратурной составляющей сигналов в перемножающих элементах 19, 20. Сигналы с выхода перемножителей подают на вычитающий элемент 21. В результате напряжение с выхода частотного детектора представляет собой колебания со средней частотой, равной частоте модуляции лазера 1, с помощью модулятора светового потока 2. Сигналы с выхода частотного детектора 16 фильтруют, усиливают в узкополосном усилителе 22 и детектируют по амплитуде в амплитудном детекторе 23. Импульсный сигнал с выхода амплитудного детектора 23 подают на информационный вход индикатора 24, в котором осуществляют обнаружение дефекта по наличию импульсного сигнала и осуществляют привязку местоположения дефекта к координатам контролируемого изделия путем подачи на адресный вход индикатора 24 сигналов от датчика местоположения 25. Осуществляют синхронизацию импульса запуска лазера 1, импульсов модулятора 2, датчиком местоположения 25 с работой индикатора 24, подавая генерируемые синхронизатором 26 импульсы, соответственно, на импульсный лазер 1, модулятор светового потока 2, датчик местоположения 25 и управляющий вход индикатора 24. Использование заявляемого устройства обеспечивает чувствительность около одной десятой нанометра, то есть на порядок лучше, чем можно получить при использовании устройства - прототипа.