Ультразвуковое устройство для контроля акустических параметров материалов

 

Изобретение относится к неразрушающим методам испытаний и может быть использовано для контроля акустических параметров материалов. Цель изобретения - повышение информативности контроля за счет расширения динамического диапазона измерений скорости и поглощения ультразвука. В устройстве осуществляется измерение амплитуды и полного сдвига фазы на выходе электроакустического тракта при помещении в него образца материала, для чего в устройство введены два синхронных детектора, счетчик целых фазовых циклов и блок вычислений, обеспечивающий определение искомых параметров по заданному алгоритму. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4384731/25-28 (22) 29.02.88 (46) 15.08.90. Бюл. N 30 (71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Ю.В. Снегур-Грабовский и В.С. Еременко (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1213410, кл. G 01 N 29/00, 1983. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

КОНТРОЛЯ АКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к неразрушающим методам испытаний и может быть использовано для контроля акустических параметров материалов.

Цель изобретения — повышение информативности контроля за счет расширения динамического диапазона измерений скорости и поглощения ультразвука.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — пример реализации счетчика целых фазовых цикIl0B, Устройство содержит последовательно электрически соединенные генератор 1 синусоидального напряжения, первый фазовращатель 2, ключ 3, аттенюатор 4, излучатель 5, приемник 6 и усилитель 7, подключенный к выходу генератора 1 синусоидального напряжения, второй фазовращатель 8 и синхронизатор 9, первым выходом подключенный к второму входу ключа 3, первый 10 и второй 11 синхронные детекторы, последовательно,, Ы„„1585744 А1 (57) Изобретение относится к неразрушающим методам испытаний и может быть использовано для контроля акустических параметров материалов. Цель изобретения — повышение информативности контроля за счет расширения динамического диа, пазона измерений скорости и поглощения ультразвука. В устройстве осуществляется измерение амплитуды и полного сдвига фазы на выходе электроакустического тракта при помещении в него образца материала, для чего в устройство введены два синхронных детектора, счетчик целых фазовых циклов и блок вычислений, обеспечивающий определение искомых параметров по заданному алгоритму. 2 ил, соединенные вычислительный блок 12 и индикатор 13 и счетчик 14 целых фазовых циклов, первые входы первого 10 и второго 11 синхронных детекторов подключены к выходу усилителя 7, а вторые — к выходу генератора 1 синусоидального напряжения и второго фазовращателя 8 соответственно, первый и второй входы вычислительного блока 12 соединены с выходами первого 10 и второго 11 синхронных детекторов соответственно, второй вход индикатора 13 — с . выходом счетчика 14 целых фазовых циклов, первый и второй входы которого соединены с выходом генератора 1 синусоидального напряжения и усилителя 7 соответственно, а второй, третий и четвертый выходы синхронизатора 9 соединены с управляющими входами счетчика 14 целых фазовых циклов, вычислительного блока 12 и индикатора 13 соответственно. Позицией 15 обозначен образец исследуемого материала, Счетчик 14 целых фазовых циклов может быть выполнен из первого 16 и второго

1585744

17 формирователей импульсов, входы которых служат соответственно первым и вторым входами счетчика 14 целых фазовых циклов, счетчика 18 импульсов, триггера 19, одновибратора 20 и регистра 21 памяти, выход которого служит выходом счетчика 14 целых фазовых циклов, выход первого формирователя 16 импульсов подключен к информационному входу счетчика 18 импульсов, выход второго формирователя

12 — к входу установки в состояние логической "1" триггера 19, вход установки в состояние логического "0" триггера 19 и вход обнуления счетчика 18 импульсов объединены и предназначены для подключения к второму выходу. синхронизатора 9, выход триггера 19 подключен к входу управления счетчика 18 импульсов и к входу одновибратора 20, выход которого подключен к входу разрешения записи регистра 21, информационный вход которого подключен к.выходу счетчика 18 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода генератора 1 синусоидального напряжения через первый фазовращатель 2 поступает на информационный вход ключа 3. При подаче на управляющий вход ключа 3 сигналов со второго выхода синхронизатора 9 на выходе ключа 3 формируются зондирующие радиоимпульсы длительностью х и частотой м, задаваемой генератором 1 синусоидального напряжения, .Радиоимпульсы с выхода ключа 3 поступают на излучающий электроакустический преобразователь (излучатель) 5, излучающий ультразвуковую волну в исследуемый образец 15. Ультразвуковая волна, прошедшая через образец, принимается приемным электроакустическим преобразователем (приемником) 6. Время хф прохождения ультразвуковой волны в образце можно выразить в виде хф =©Й=(2лп +р)Ь, где

n — целое число фазовых циклов; а — круговая частота, Принятый сигнал усиливается в усилителе 7 и поступает на второй вход счетчика

14 целых фазовых циклов и первые входы первого 10 и второго 11 синхронных детекторов. Счетчик 14 целых фазовых циклов подсчитывает число и целых фазовых циклов сигнала с выхода генератора 1 синусоидального напряжения за время прохождения ультразвукового импульса в образце 15. Синхронные детекторы 10 и 11 перемножают принятые радиоимпульсы с опорными сигналами, поступающими на их вторые входы, и интегрирование полученных произведений, В качестве опорных сигналов используют сдвинутые между собой на 90 с помощью второго фазовращателя 8

5 сигналы синусоидального напряжения, вырабатываемые генератором 1. Сигналы на выходах первого 10 и второго 11 синхронных детекторов можно представить в виде

1 т

10 Z1 = f Опр Ao slnNtdt; (1)

Т о

1 т

Zz = †. Опр Ао созсм dt (2) т о

15 0о з!п(ол+ср), 0 <т (х (5) — принятый радиоимпульсный сигнал;

Up u х — амплитуда и длительность ра20 диоимпульса соответственно;

Apslncut u Apcoscot — синусоидальные опорные сигналы, частота которых совпадает с несущей:частотой радиоимпульсного сигнала;

25 Ао — амплитуда зондирующего сигнала.

Вычисление информативных параметров Up и росуществляется вычислительным блоком 12 по формулам

30 Ор Ао Zz + Zz (3)

(4)

Результаты измерения амплитуды Up u фазы р принятого радиоимпульса с выхода вычислительного блока 12 и результат счета

35 целых фазовых циклов и с выхода счетчика

14 целых фазовых циклов поступают на вход индикатора 13. При подаче на управляющий вход индикатора 13 сигнала с четвертого выхода синхронизатора 9 нэ выход индика40 тора 13 выводятся результаты измерения амплитуды Up и значение полного фазового сдвига ф =2 г. и+ р

Коэффициент поглощения а и скорость

V ультразвука в исследуемом объекте дли45 ной L определяются по формулам а; =, In —; ,1 L4 .

Ао

V =2N — (6) ф

Фаза и амплитуда зондирующего сигнала в необходимых пределах регулируются фазовращателем 2 и аттенюатором 4, Счетчик 14 целых фазовых циклов работает следующим образом. Первый 16 и второй 17 формирователи формируют короткие импульсы в моменты равенства нулю фаз зондирующего и приня .oro радиоимпульсных сигналов соответственно. Интегрирование полученных импульсов зондирующего

1585744 сигнала производится счетчиком 18 импульсов, Момент начала интегрирования задается путем установки в нуль счетчика 18 импульсов управляющим сигналом с второго выхода синхронизатора, Сигнал "конец интегрирования" вырабатывается с помощью триггера 19 при поступлении на него импульсов принятого сигнала. Считывание выходного кода счетчика 18 в регистр 21 памяти происходит при поступлении на его вход разрешения записи управляющего сигнала, вырабатываемого одновибрэтором 20.

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для контроля акустических параметров материалов, содержащее последовательно злектроакустически соединенные генератор синусоидального напряжения, первый фазовращатель, ключ, аттенюатор, излучатель, приемник и усилитель, подключенный к выходу генератора синусоидального напряжения, второй фазовращатель и синхронизатор, первым выходом подключенный к второму входу ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности контроля, оно снабжено первым и

5 вторым синхронными детекторами, последовательно соединенными вычислительным блоком и индикатором и счетчиком целых фазовых циклов, первые входы первого и второго синхронных детекторов подключе10 ны к выходу усилителя, а вторые — к выходу генератора синусоидального напряжения и второго фазовращателя соответственно, первый и второй входы вычислительного блока соединены с выходами первого и вто15 рого синхронных детекторов соответственно, второй вход индикатора — с выходом счетчика целых фазовых циклов, первый и второй входы которого соединены с выходом генератора синусоидального напряже20 ния и усилителя соответственно, а второй, третий и четвертый выходы синхронизатора соединены с управляющими входами счетчика целых фазовых циклов, вычислительно. го блока и индикатора соответственно..1585744.

Составитель Г,Максимочкин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О. Кравцова Редактор А.Ревин

Заказ 2324 Тираж 504 Подписное

ВНИМПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101