Способ измерения коэффициента затухания ультразвука в материале

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля физико-механических свойств материалов и изделий по затуханию ультразвуковых колебаний. Задача изобретения - повышение точности и информативности измерений за счет увеличения соотношения полезный сигнал-шум. Задача решается путем определения коэффицента затухания по величине отношения амплитуд сигналов, получившихся в результате сложения колебаний переднего и заднего фронтов эхо-импульсов с многократно отраженными импульсами. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля физико-механических свойств материала изделий по затуханию ультразвуковых колебаний.

Известен способ измерения коэффициента затухания ультразвука в материале [1] заключающийся в том, что в плоскопараллельном образце из исследуемого материала возбуждают импульс ультразвуковых колебаний, принимают серию многократно отраженных эхоимпульсов, измеряют их амплитуды и по относительной величине этих амплитуд определяют коэффициент затухания ультразвука. Причем измерения амплитуд эхо-сигналов проводятся в течение промежутка времени τ 0,01 d²/a, где а коэффициент температуропроводности; d поперечный размер образца.

Предварительно измеряют температуру боковой поверхности образца на величину ΔT где С скорость ультразвука в материале; β- температурный коэффициент; f частота ультразвука; D диаметр пьезопреобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ измерения коэффициента затухания ультразвука в материале [2] заключающийся в том, что в плоскопараллельном образце возбуждают импульс ультразвуковых колебаний, принимают серию многократно отраженных эхо-импульсов, измеряют их амплитуду и определяют коэффициент затухания.

Недостатком указанного способа является низкая точность измерения коэффициента затухания, малая информативность измеряемых импульсов, вследствие малых значений амплитуд эхо-сигналов.

Задачей изобретения является повышение точности, информативности измерения за счет увеличения отношения величины полезного сигнала к шуму.

Это достигается тем, что измеряют период следования отраженных эхо-импульсов, повторно зондируют образец ультразвуковым сигналом с длительностью, равной периоду следования отраженных эхо-импульсов, изменяют длительность зондирующего импульса до совпадения по периоду следования эхо-импульсов, возбуждаемых передним и задним фронтом зондирующего импульса, и максимального увеличения амплитуды эхо-импульсов и измеряют ее, а коэффициент затухания определяют по величине отношения амплитуд сигналов, получившихся в результате сложения колебаний переднего и заднего фронтов эхо-импульсов с многократно отраженными импульсами.

На чертеже показана схема реализации предлагаемого способа.

Указанный способ реализуется следующим образом: на образец 1 из исследуемого материала пьезопреобразователем 2 воздействуют акустическим сигналом. Предварительно на генераторе устанавливают начальную длительность зондирующего импульса, амплитуду и период следования, настраиваемые осциллографом 4. Позицией 5 показан усилитель для устойчивого наблюдения. С помощью осциллографа 4 измеряют период следования отраженных импульсов, устанавливают на генераторе 3 длительность зондирующего импульса, равную периоду следования эхо-импульсов, в результате чего получают два упругих колебания от переднего и заднего фронта зондирующего импульса, отраженные эхо-импульсы этих упругих колебаний совпадают по периоду следования и их амплитуды увеличиваются, наблюдают на осциллографе 4 за амплитудой эхо-импульсов, добиваясь максимального ее увеличения, и измеряют ее, а коэффициент затухания определяют по величине отношения амплитуд сигналов, получившихся в результате сложения колебаний переднего и заднего фронтов эхо-импульсов с многократно отраженными импульсами.

Зная длительность зондирующего импульса и период следования можно определить скорость ультразвука.

Способ улучшает отношение сигнал-шум в 2 раза по сравнению с прототипом, что приводит к снижению погрешности измерения коэффициента затухания ультразвука до 3-5% а скорости ультразвука в материале до 1%

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ УЛЬТРАЗВУКА В МАТЕРИАЛЕ, заключающийся в том, что в плоскопараллельном образе из исследуемого материала возбуждают импульс ультразвуковых колебаний, принимают серию многократно отраженных эхо-импульсов, измеряют их амплитуду и определяют коэффициент затухания, отличающийся тем, что измеряют период следования отраженных эхо-импульсов, повторно зондируют образец ультразвуковым импульсом с длительностью, равной периоду следования отраженных эхо-импульсов, изменяют длительность зондирующего импульса до совпадения по периоду следования эхо-импульсов, возбуждаемых передним и задним фронтами зондирующего импульса, и максимального увеличения амплитуды эхо-импульсов и измеряют ее, а коэффициент затухания определяют по величине отношения амплитуд сигналов, получившихся в результате колебаний переднего и заднего фронтов эхо-импульсов с многократно отраженными импульсами.

РИСУНКИ

Рисунок 1