Устройство для бесконтактного дистанционного измерения параметров ультразвуковых колебаний

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю акустическими методами. Цель изобретения - повышение точности измерений параметров ультразвуковых колебаний объектов с переменным коэффициентом отражения достигается путем устранения погрешностей, связанных с нестабильностью интенсивности излучения источника и нестабильностью коэффициента отражения объекта за счет автоматической регулировки интенсивности выходного сигнала измерительного интерферометра с отрицательной обратной связью на заданной частоте. Источник излучения 1 формирует поток излучения, который, попадая в интерферометр, образованный светоделительным кубиком 4, отражающей поверхностью электромеханического преобразователя 5 и поверхностью 6, связываемой с объектом, формирует интерференционную картину в плоскости чувствительного элемента фотоприемника 7. Для компенсации нестабильностей оптическая длина опорного плеча интерферометра модулируется с помощью колебаний отражающей поверхности электромеханического преобразователя 5, который возбуждается через сумматор 13 генератором 12 на заданной частоте. Сигнал этой частоты выделяется на выходе интерферометра с помощью полосового фильтра 15 и служит для управления коэффициентом передачи блока 17 восстановления амплитуды так что он пропускает на вход блока 18 регистрации полезный сигнал с амплитудой, не зависящей от нестабильностей отражающей поверхности и источника 1 излучения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 01 11 29 06

В"..ЕГС Г :m. Л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCK0IVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4400335/24-28 (22) 31,03,88 (46) 23.10.89, Бюл. N 39 (71) Научно-производственное объединение по автоматизации горнорудных, металлургических предприятий и энергетических объектов черной металлургии "Днепрчерметавтоматика" (72) С.А.Малинка, Ю.К.Тараненко и Ю.Г.Гончаров (53) 532.538 (088.8) (56) Бондаренко А,Н ° и др. Оптическая установка для измерения сверхмалых акустических колебаний ПТЭ, 1975, У 6, с. 211-213.

„„80„„И169Я, А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДПЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю акустическими методами. Цель изобретения — повышение точности измерений параметров ультразвуковых колебаний объектов с переменным коэффициентом отражения достигается путем устранения погрешностей, связанных с нестабильностью интенсивности излучения источника и нестабильностью коэффициента отражения объекта sa счет автоматической регулировки интенсивности выходного

1516968 сигнала измерительного интерферометра с отрицательной обратной связью на заданной частоте. Источник излучения 1 формирует поток излучения, который, попадая в интерферометр, образованный светоделительным кубиком 4, отражающей поверхностью электромеханического преобразователя 5 и поверхностью 6, связываемой с объектом, формирует интерференционную картину в плоскости чувствительного элемента фотоприемника 7. Для компенсации нестабильностей оптическая длина опорного плеча интерферометра модулируется с помощью коле5

l0

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2— блок-схема одного из вариантоз выполнения блока восстановления амплиИзобретение относится к неразрушающему контролю акустическими ме-, тодами и может быть использовано для дефектоскопии изделий в медицине.

Цель изобретения — повышение точности измерения параметров ультразвуковых колебаний объектов с переменным коэффициентом отражения путем устранения погрешностей, связанных с нестабильностью интенсивности излучения источника и с нестабильностью коэффициента отражения объе«та за счет автоматической регулировки интенсивности выходного сигнала измерительного интерферометра с помощью отрицательной обратной связи на заданной частоте. туды.

Устройство содержит источник 1 оптического излучения, диафрагму 2, длиннофокусную линзу 3, измерительный интерферометр, состояший из светоделительноro кубика 4, отражающей поверхности электромеханического преобразователя 5 и отражающей поверхности 6 (например, объекта), первый 7 и второй 8 фотоприемники, дифференциальный усилитель 9, первый фильтр 10 нижних частот, усилитель

11 автоподстройки, генератор 12, сумматор 13, светоделитель 14, полосовой фильтр 15, второй фильтр !6 нижних частот, блок 17 восстановления амплитуды и блок 18 регистрации.

55 б аний отражающей поверхности электромеханического преобразователя 5, который возбуждается через сумматор

13 генератором 12 на заданной частоте. Сигнал этой частоты выделяется на выходе интерферометра с помощью полосового фильтра 15 и служит для управления коэффициентом передачи блока 17 восстановления амплитуды так, что он пропускает на вход блока 18 регистрции полезный сигнал с амплитудой, не зависящей от нестабильностеи отражающей поверхности и источника 1 излучения.

2 ил.

Блок 17 восстанов»пения амплитуды может быт» выполнен в варианте, содержащем детектор 19 огибающей, аналогG-öèôðoâîé преобразовател». (АЦП) 20, постоянный запоминающий блок . .:1 представляющий собой постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)> и ум»»ожающий цифроаналоговый преобразователь 22 УЦАП).

Устройство работает следующим абр; зом, Сфокусированное линзой 3 из»»учен е лазера 1 вводится в образованный светоделительным кубиком 4, отражающей поверхностью >лектромеханического преобразоваче»»я 5 и поверхностью

6, связываемой с объектом> интерферометр.

Интенсивность света »» интерференционной картине фотоприемник 7 преобразует в электрический сигнал, в котором наряду с полезными составляющими, несущими информацию о ультразвуковых колебаниях, присутствует помеха, источниками которой являются флук»уация интенсивности излучения лазера 1 и вибрация оптических элементов установки совместно со смещениями и вибрацией поверхности 6. При прохождении этого сигнала через дифференциальный усилитель 9 иэ него вычитается поданный на второй вход дифференциального усилителя 9 сигнал с выхода второго фотоприемника 8, регистрирующего флуктуации интенсив»»ости излучения лазера 1, что обеспечивает подавление помехи, связанной с флуктуацией интенсивности излучения лазера 1, 1 51

5

Сигнал с выхода дифференциального усилителя 9 через фильтр 10 нижних частот, задерживающий полезный сигнал и пропускающий вторую из названных составляющую помехи, поступает на вход усилителя 11 автоподстройки, который приводит поданный на его вход сигнал к уровню, необходимому для управления электромеханическим преобразователем 5 так, что смещение его зеркально отражающей поверхности под действием этого сигнала компенсировало фазовый сдвиг, возникающий из-эа неинформативных смещений контролируемой поверхности

6, а также из-эа вибраций оптических элементов установки. Выходной сигнал дифференциального усилителя

9 содержит информацию только о контролируемых ультразвуковых колебаниях и о колебаниях отражающей поверхности электромеханического преобразователя 5 под действием сигнала генератора 12. Эти сигналы промодулированы по амплитуде вследствие изменения коэффициента передачи интерферометра, вызываемого перемещением из-эа изменения коэффициента отражения контролируемой поверхности 6 рабочей точки интерферометра по передаточной характеристике.

Поэтому для поддержания постоянного масштаба пр образования амплитуды ультразвуковых колебаний в электрический сигнал осуществляется компенсация изменения коэффициента передачи интерферометра, Поскольку отражающая поверхность электромеханического преобразователя 5 колеблется с постоянной амплитудой, определяемой сигналом, вырабатываемым генератором 12, то отношение значения амплитуды, зарегистрированного фотоприемником 7 и выделенного полосовым фильтром 15 контрольного сигнала, в случае нахождения рабочей точки интерферметра на максимально крутом участке передаточной характеристики, к текущему значению амплитуды контрольного

I сигнала, представляет собой коэффициент, н который необходимо умножить амплитуду сигнала, соответствующего ультразвуковым колебаниям контролируемой поверхности 6, чтобы сохранить неизменным масштаб преобразования амплитуды ультразвуковых колебаний в электрический сигнал, 6968 о отображаемый блоком 18 регистрации.

Формирование названного коэффициента и умножение на него информационного сигнала выполняет блок 17 восстановления амплитуды сигнала.

Вариант реализации блока 17 функционирует следующим образом, Контрольный сигнал, выделенный полосовым фильтром 15, поступает на вход детектора 19 огибающей, вход которого является также вторым входом блока 17 восстановления ампли.туды сигнала. Продетектированный сигнал преобразуется АЦП 20 в цифровой код, являющийся адресом для ПЗУ

21 в котором хранится заранее сформированная таблица корректирующих коэффициентов управляющих УЦАП 22, 20 на вход опорного напряжения которого, являющийся также первым входом блока

17 восстановления амплитуды сигнала, подается выделенный вторым фильтром

16 низких частот информационный сиг25 нал, который, умножаясь в УЦАП 22 на корректирующий коэффициент, приводится к заданному масштабу преобразования амплитуды ультразвуковых колебаний в электрический сигнал, регистрируемый Подключенным к выходу

УЦАП 22 блоком 18 регистрации.

Таблица корректирующих коэффициентов, хранящаяся в ПЗУ 21, формируется так, чтобы при подключении к обоим входам блока 17 восстановления ампли35 туды сигнала выхода полосового фильтра 15 второй фильтр 16 нижних частот при этом отключается от блока

)7 восстановления амплитуды сигнала

40 и при изменении коэффициента отражения контролируемой поверхности в диапазоне, характерном для данного класса поверхностей, измерительный прибор 18 регистрировал сигнал не.изменной амплитуды.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для бесконтактного дистанционного измерения параметров ультразвуковых колебаний, содержащее источник оптического излучения, выполненный в виде лазера, установленные по ходу луча диафрагму, длиннофокусную линзу, измерительный интерферометр и первый фотоприемник, второй фотоприемник, оптически связанный с выхоДом источника оптического излучения, электромеханический преоб1516968

Фиг.2

Составитель В.Чулков редактор И,Горная ТехредЛ,Олийнык КоРРектоР И ° КоРоль

Заказ 6386/48 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 разователь, поверхность которого является зеркалом опорного канала измерительного интерферометра, фильтр нижних частот блок регист5 рации, дифференциальный усилитель, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго фотоприемников, а выход соединен с входом фильтра нижних частот, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьлпения точности измерения параметров ультразвуковых колебаний объектов с переменным коэффициентом отражения, оно снабжено усилителем автоподстройки, генератором, сумматором, входы которого соединены с выходами усилителя автоподстройки и генератора, а выход - с входом электромеханнческого преобразователя, полосовым фильтром, вторым фильтром нижних частот и блоком восстановления амплитуды, первый вход которого соединен с выходом второго фильтра нижних частот, второй вход — с выходом полосового фильтра, а выход— с входом блока регистрации, входы второго фильтра нижних частот и полосового фильтра соединены с выходом дифференциального усилителя, вход усилителя автоподстройки соединен с выходом первого фильтра нижних частот.

Устройство для бесконтактного дистанционного измерения параметров ультразвуковых колебаний Устройство для бесконтактного дистанционного измерения параметров ультразвуковых колебаний Устройство для бесконтактного дистанционного измерения параметров ультразвуковых колебаний Устройство для бесконтактного дистанционного измерения параметров ультразвуковых колебаний 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к исследованию твердотельных материалов акустическими методами и может найти применение в физических исследованиях, а также при неразрушающем контроле материалов и изделий

Изобретение относится к фотоакустической микроскопии

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике

Изобретение относится к акустической технике и может быть использовано при ультразвуковой интроскопии внутренней структуры акустически прозрачных сред

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля качества материалов и изделий в различных областях промьшшенности

Изобретение относится к ультразвуковой дефектоскопии изделий и материалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности для определения качества продукции при контроле

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и используется для обнаружения, визуализации и определения размеров дефектов

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля толстолистового проката

Изобретение относится к медицинской ультразвуковой диагностической аппаратуре, более конкретно к ультразвуковым средствам формирования и визуализации трехмерных изображений строения костных структур при неинвазивных медицинских обследований пациентов

Изобретение относится к области контроля качества листового стекла и может быть использовано для контроля структуры листового стекла при его производстве и последующей эксплуатации

Изобретение относится к области физической оптики и акустоэлектронике и может быть использовано для контроля качества многослойных плоских пластин на предмет выявления дислокации и формы внутренних неоднородностей в таких объектах путем визуализации неоднородностей в видимом свете

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для эхолокации подводных объектов при задачах ультразвукового неразрушающего контроля и ультразвуковой медицинской диагностики внутренних органов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при ультразвуковой диагностике плоских металлоконструкций определенной толщины
Наверх