Способ измерения коэффициента затухания ультразвука

Авторы патента:

Павлов Александр Васильевич (RU)

Шуткин Сергей Германович (RU)

G01N29/00 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2587536:

Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" (RU)

Использование: для измерения коэффициента затухания ультразвуковых волн (УЗВ) в различных средах. Сущность изобретения заключается в том, что на первую поверхность образца устанавливают первый преобразователь, совмещенно подключенный к дефектоскопу, измеряют амплитуду второго донного импульса, устанавливают на противоположной поверхности образца соосно первому второй преобразователь, не подключенный к дефектоскопу, измеряют амплитуду первого донного импульса, подключают второй преобразователь к дефектоскопу взамен первого, не меняя положения преобразователей относительно контролируемого образца, измеряют амплитуду первого донного импульса, снимают с образца первый преобразователь, измеряют амплитуду второго донного импульса и по соотношению измеренных амплитуд судят о величине коэффициента затухания. Технический результат: повышение точности измерения коэффициента затухания ультразвуковых волн. 4 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения коэффициента затухания ультразвуковых волн (УЗВ) в различных средах при исследованиях физико-механических характеристик материалов и дефектоскопии.

Известен способ измерения коэффициента затухания ультразвука (а.с. №669285), основанный на измерении отношения амплитуд сигналов, полученных в двух точках исследуемого образца при его прозвучивании в двух противоположных направлениях. Причем излучение производят из двух точек, расположенных по обе стороны от точек приема на проходящей через них прямой, при этом прозвучивание в двух противоположных направлениях осуществляют последовательно, а коэффициент поглощения определяют по формуле

где m₁ - отношение амплитуд сигналов в точках приема с координатами х₁ и х₂ при излучении со стороны точки х₁;

m₂ - отношение амплитуд сигналов в точках приема с координатами х₂ и х₁ при излучении со стороны точки х₂;

F - поправочная функция, учитывающая ослабление сигнала за счет расхождения волны (для плоской волны F=0).

К достоинству известного метода следует отнести независимость результата измерения от качества акустических контактов (достаточно, чтобы в процессе измерения акустические контакты были стабильны), к недостаткам - возможность измерения только при поверхностном прозвучивании.

Известен также способ измерения коэффициента затухания (а.с. 1147973) (прототип). При реализации данного метода на контролируемый образец с эквидистантными поверхностями, через слой контактной смазки, устанавливают преобразователь П₁, подключенный к дефектоскопу в совмещенном режиме, и измеряют амплитуду второго донного импульса A₁₂. После этого к донной поверхности образца, через слой контактной смазки, соосно преобразователю П₁ устанавливают второй преобразователь П₂, идентичный первому, не присоединенный к дефектоскопу, и измеряют амплитуду первого донного импульса А₁₁. Коэффициент затухания α₁ определяют по формуле

где Н - толщина образца;

R₁, R₂ - коэффициенты отражения УЗВ на границах образца с первым и со вторым преобразователями соответственно;

φ_(4Н), φ_(2H) - поправочные функции, учитывающие ослабление сигнала за счет расхождения волны.

Недостатком данного метода является низкая точность измерения, так как в общем случае R₁≠R₂, что связано с неполной идентичностью преобразователей П₁ и П₂ и неодинаковыми условиями их акустического контакта с контролируемым образцом.

Технической задачей данного изобретения является повышение точности измерения коэффициента затухания.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения коэффициента затухания с использованием двух преобразователей - активного П₁ (подключенного к дефектоскопу) и пассивного П₂ (не подключенного к дефектоскопу), после проведения измерения амплитуд второго и первого донных импульсов, не меняя положение преобразователей относительно контролируемого образца, преобразователь П₁ отсоединяют от дефектоскопа, подключают на его место преобразователь П₂, измеряют амплитуду первого донного импульса, убирают с образца преобразователь П₁, измеряют амплитуду второго донного импульса и по соотношению амплитуд всех измеренных импульсов судят о величине коэффициента затухания УЗВ.

Данный способ измерения коэффициента затухания УЗВ позволяет устранить ошибку, вызванную различными коэффициентами отражения УЗВ на границах образца с преобразователями П₁ и П₂.

На фигурах 1-4 показана схема проведения измерения коэффициента затухания.

Способ осуществляется следующим образом.

На контролируемый образец 1 устанавливают (через слой контактной смазки) преобразователь П₁ и подключают его в совмещенном режиме к дефектоскопу 2. Измеряют амплитуду второго донного сигнала A₁₂ (фиг. 1). После этого к донной поверхности образца 1, через слой контактной смазки, соосно преобразователю П₁ устанавливают второй преобразователь П₂, идентичный первому, не присоединенный к дефектоскопу 2, и измеряют амплитуду первого донного импульса А₁₁ (фиг. 2). Не меняя положения преобразователей относительно контролируемого образца 1, преобразователь П₁ отсоединяют от дефектоскопа 2 и вместо него подключают преобразователь П₂. Преобразователем П₂ измеряют амплитуду первого донного импульса A₂₁ (фиг. 3), после чего снимают с образца 1 преобразователь П₁ и измеряют амплитуду второго донного импульса А₂₂ (фиг. 4). Положение первого и второго донных импульсов показано на развертке дефектоскопа 3 (фиг. 1-4)

Коэффициент затухания, измеренный при активном положении преобразователя П₂, можно рассчитать по формуле

Окончательно коэффициент затухания α можно определить как среднее арифметическое значение величин α₁ и α₂

Таким образом, значения коэффициентов отражения на границах образца с преобразователями П₁ и П₂ не влияют на результат измерения коэффициента затухания, из-за чего повышается точность измерения коэффициента затухания.

Способ измерения коэффициента затухания ультразвука, заключающийся в том, что на исследуемый образец с эквидистантными поверхностями устанавливают первый преобразователь, подключенный к дефектоскопу в совмещенном режиме, измеряют амплитуду второго донного импульса, после чего на противоположной стороне образца соосно первому устанавливают второй, не подключенный к дефектоскопу преобразователь, и измеряют амплитуду первого донного импульса, и по соотношению амплитуд донных импульсов судят о величине коэффициента затухания, отличающийся тем, что дополнительно к дефектоскопу подключают второй преобразователь взамен первого, не меняя положения преобразователей относительно контролируемого образца, измеряют амплитуду первого донного импульса, снимают с образца первый преобразователь, измеряют амплитуду второго донного импульса, а коэффициент затухания определяют по формуле

где H - толщина образца;
A₁₁, A₁₂ - амплитуды первого и второго донных импульсов, измеренные при активном положении первого преобразователя;
A₂₁, A₂₂ - амплитуды первого и второго донных импульсов, измеренные при активном положении второго преобразователя;
φ_(4H), φ_(2H) - поправочные функции, учитывающие ослабление сигнала за счет расхождения волны.

Использование: для определения формы индикатрисы рассеяния дефекта при ультразвуковом контроле. Сущность: заключается в том, что выполняют регистрацию пространственной огибающей эхо-сигналов от дефекта по точкам с известными координатами х точки выхода луча ПЭП и вычисляют нормированную функцию огибающей, которая связана с формой индикатрисы рассеяния, пространственную огибающую рассчитывают по времени прихода эхо-сигналов в произвольных точках.

Средство оценки // 2578368

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средству оценки рентгеновского изображения. Фантом содержит пластинчатый элемент, имеющий на виде в плане четырехугольную форму и содержащий несколько областей, обладающих разными коэффициентами поглощения рентгеновского излучения.

Оценка скорости поперечной волны с использованием центра масс // 2576338

Использование: для оценки скорости поперечной волны. Сущность изобретения заключается в том, что средневзвешенное положение во времени рассчитано на основании замеров сдвига поперечных волн вдоль пути распространения.

Определение теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды // 2575565

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды. Заявлен способ определения теплового потока (dQ/dt), исходящего от теплонесущей текучей среды (12), которая представляет собой смесь по меньшей мере двух различных текучих сред и которая протекает через пространство (11) потока от первого положения, где она имеет первую температуру (Т1), ко второму положению, где она имеет благодаря этому тепловому потоку (dQ/dt) вторую температуру (Т2), которая ниже, чем упомянутая первая температура (Т1).

Способ определения скорости распространения акустических волн в пористой среде // 2573620

Изобретение относится к области акустического анализа пористых материалов и может быть использовано для исследования образцов керна. Согласно предложенному способу определения скорости распространения акустических волн в пористой среде облучают по меньшей мере два образца пористой среды, имеющих разную длину, акустическими волнами, возбуждаемыми источником.

Оптоакустический анализатор экологического состояния среды // 2572293

Использование: для анализа экологического состояния морской среды. Сущность изобретения заключается в том, что оптоакустический анализатор экологического состояния среды содержит импульсно-модулированный лазер, выходное окно которого направлено в сторону исследуемого образца, и регистрирующие акустические сигналы акустические пьезоприемники, при этом он снабжен оптоакустической ячейкой, состоящей из входной и выходной призм, между которыми образована кювета для исследуемого образца среды, а на внешней поверхности выходной призмы установлены два акустических пьезоприемника, один из которых расположен на оси линии, проведенной через центр облучаемой области перпендикулярно к оси лазера, а второй расположен под углом 50-80 градусов к этой оси.

Способ контроля укладки бетонной смеси // 2572103

Изобретение относится к строительству, а именно к способам контроля качества укладки бетонной смеси, и может быть использовано при операционном контроле качества выполнения строительно-монтажных работ при бетонировании бетонных и железобетонных конструкций.

Устройство сбора данных при помощи акустических волн // 2571330

Изобретение относится к устройствам для сбора данных при помощи акустических волн, в частности к фотоакустической томографии. Устройство содержит детектор, включающий множество регистрирующих элементов для приема на соответствующих приемных поверхностях акустических волн от области измерения объекта, причем приемные поверхности, по меньшей мере, некоторых из регистрирующих элементов, ориентированных под различными углами, зафиксированы относительно друг друга, блок сканирования для перемещения, по меньшей мере, одного из объекта и детектора, блок управления для управления блоком сканирования так, что регистрирующие элементы принимают акустические волны от области измерения и относительное положение объекта и области с самой высокой разрешающей способностью области измерения изменяется, причем область с самой высокой разрешающей способностью определена в зависимости от размещения регистрирующих элементов.

Способ определения эрозионной стойкости твердых микро- и нанообъектов // 2568167

Использование: для определения эрозионной стойкости твердых микро- и нанообъектов при воздействии кавитации. Сущность изобретения заключается в том, что одну грань исследуемого объекта упрочняют, после чего проводят кавитационное воздействие в герметичной камере с жидкостью при избыточном гидростатическом давлении, обработку исследуемого объекта ведут гидроакустическим потоком при плотности мощности ультразвукового излучения, достаточной для нахождения исследуемого образца во взвешенном состоянии, оценивают эрозионную стойкость по состоянию рельефа поверхности, его геометрическим и объемным параметрам по сравнению с первоначальным состоянием объекта.

Волноводный ультразвуковой преобразователь расходомера // 2564954

Предлагаемое устройство относится к ультразвуковой контрольно-измерительной технике и может быть использовано в приборах контроля расхода высокотемпературных жидких и газовых потоков.

Ультразвуковой преобразователь для избирательной генерации ультразвуковых волн и тепла // 2589614

Изобретения относятся к медицинской технике, а именно к средствам применения ультразвука для бережного и быстрого нагревания образца. Способ анализа образца с использованием ультразвукового преобразователя состоит в управлении ультразвуковым преобразователем по меньшей мере на двух частотах, включающих в себя основную частоту и по меньшей мере одну альтернативную частоту, причем ультразвуковой преобразователь приводится в работу на основной частоте для генерации ультразвуковых волн, которые подлежат передаче внутрь образца, и на одной из альтернативных частот для генерации тепла в ультразвуковом преобразователе вследствие поглощения электрической мощности ультразвукового преобразователя, причем тепло используется для нагревания образца вследствие проводимости тепла, генерируемого в ультразвуковом преобразователе. Система содержит по меньшей мере один держатель образца, по меньшей мере один ультразвуковой преобразователь, который выполнен с возможностью теплопроводного соединения с образцом, вставленным в держатель образца, и блок управления ультразвуковым преобразователем, который выполнен с возможностью работать по меньшей мере на двух частотах и управлять ультразвуковым преобразователем на основной частоте и на одной из альтернативных частот для генерации тепла в ультразвуковом преобразователе. Использование изобретений позволяет обеспечить нагрев образца без повреждения и контролируемым образом. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Температурная компенсация в устройстве cmut // 2590938

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для температурной компенсации в устройстве CMUT. Устройства CMUT используют во многих применениях, например, ультразвукового формирования изображения и измерения давления. Эти устройства работают посредством считывания изменения электрической емкости, вызываемого отклонением мембраны (32), содержащей один из пары электродов в устройстве, из-за ультразвукового воздействия или давления, приложенного к мембране. Устройство CMUT может быть восприимчивым к воздействиям изменения температуры. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

Способ моделирования операций неразрушающего контроля в реальных условиях с использованием синтетических сигналов // 2594368

Использование: для моделирования операций неразрушающего контроля в реальных условиях с использованием синтетических сигналов. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют контролируемые параметры, связанные с положением зонда в пространстве, и генерируют связанные с контролируемыми параметрами синтетические сигналы, соответствующие операции неразрушающего контроля, при этом указанное генерирование синтетических сигналов частично обусловлено конфигурацией, генерируемой генератором конфигурации, которая представляет собой виртуальный макет конструкции, и устанавливают соответствие между контролируемыми параметрами и синтетическими сигналами. Технический результат: обеспечение возможности обучения операторов для осуществления сложных операций неразрушающего контроля. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для калибровки сейсмоакустических преобразователей // 2595688

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, устройствам исследований и может быть использовано для контроля характеристик преобразователей, применяющихся при мониторинге различных технических объектов. Устройство содержит излучающий элемент, монолитный блок, лазер, фотоприемное устройство, генератор, регистрирующее устройство и калибруемый сейсмоакустический преобразователь. В монолитном блоке выполнено отверстие. Калибруемый сейсмоакустический преобразователь установлен на монолитном блоке центром своей рабочей поверхности на отверстие. На центре рабочей поверхности калибруемого сейсмоакустического преобразователя закреплено зеркало. Излучающий элемент используется с отверстием и закреплен снизу монолитного блока. Отверстия монолитного блока и излучающего элемента установлены концентрично. Приемный модуль расположен в отверстии, не касаясь зеркала, а его выход соединен с помощью оптического волокна с оптическим разветвителем, фотоприемным устройством, лазером. Регистрирующие устройства подсоединены к выходу калибруемого сейсмоакустического преобразователя и фотоприемного устройства. Обеспечивается повышение достоверности и упрощение устройства. 1 ил.

Способ калибровки сейсмоакустических преобразователей // 2595693

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований и может быть использовано для калибровки характеристик сейсмоакустических преобразователей. Используют монолитный блок с двумя отверстиями малого диаметра симметрично от центра на диагонали. Устанавливают два - эталонный и калибруемый - сейсмоакустических преобразователя на монолитный блок центрами рабочих поверхностей на отверстия. Контролируют акустический контакт эталонного и калибруемого преобразователей с монолитным блоком. Определяют непосредственно смещение рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей раздельно через отверстия интерференционными измерителями линейных перемещений. В качестве измерителей линейных перемещений используют многолучевые оптические интерферометры, которые развязаны с монолитным блоком, источником излучения, установленным на монолитном блоке. Возбуждают колебания так, чтобы смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей были одинаковы в один и тот же заданный момент времени. Затем измеряют электрические сигналы с выходов эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, по которым проводят калибровку. Обеспечивается повышение достоверности калибровки сейсмоакустических преобразователей. 1 ил.

Способ проверки работоспособности внутритрубных инспекционных приборов // 2596243

Использование: для проверки работоспособности и калибровки внутритрубных инспекционных приборов на трубопроводном испытательном полигоне, а также для профилеметрии, толщинометрии и определения положения трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что проверка осуществляется путем пропуска внутритрубных инспекционных приборов по смоделированным на трубопроводном испытательном полигоне устройствам и узлам магистрального трубопровода, в том числе и по специальным вставкам с естественными и/или искусственными дефектами. Технический результат: обеспечение возможности проверки на трубопроводном испытательном полигоне работоспособности для всех типоразмеров внутритрубных инспекционных приборов. 1 ил.

Устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора // 2596907

Использование: для компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора. Сущность изобретения заключается в том, что устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора содержит два независимых канала, каждый из которых содержит генератор ультразвуковых сигналов, подключенный к излучателю, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок формирования временного интервала, блок измерения временного интервала. К первому и второму пороговому устройству подключен источник опорного напряжения, а к первому и второму блоку измерения временных интервалов подключен кварцевый генератор. Третий блок измерения временного интервала подключен к первому пороговому устройству, к кварцевому генератору и блоку управления, который связан с первым и вторым генератором, с первым и вторым блоком формирования временного интервала, с первым и вторым блоком измерения временного интервала и с блоком индикации. Технический результат: снижение погрешности измерения. 2 ил.

Устройство для сканирования контролируемых объектов // 2597147

Изобретение относится к средствам механизации и автоматизации технологических операций при проведении неразрушающего контроля объектов промышленного производства или транспорта, например сварных швов ЖД цистерн и их креплений (хомутов). Сущность: устройство имеет две стержневые опоры - левую и правую. Опоры соединены системой двойных планок (верхней и нижней), образуя в исходном состоянии прямоугольник с шарнирными углами. Снизу каждой опоры имеется башмак в виде электромагнита. Верхняя часть цилиндрического башмака является зубчатым венцом. Выше каждого башмака жестко со стержнем опоры крепятся приводы, в состав которых входят электродвигатель, червячный редуктор и шестерня. На верхних планках симметрично друг другу установлены два тяговых электромагнита. На нижних планках установлен вертикальный якорь из магнитомягкой стали. Верхняя часть якоря находится между полюсами тяговых электромагнитов с одинаковым зазором с двух сторон. Снизу нижних планок крепится индукционный или другой датчик, используемый для сканирования контролируемой поверхности объекта. Технический результат: повышение ходовых качеств устройства. 2 ил.

Способ компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора // 2599602

Использование: для измерения глубины скважин посредством ультразвукового локационного устройства. Сущность изобретения заключается в том, что способ компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора включает излучение, прием ультразвуковых сигналов и измерение временных интервалов между излученным и принятым ультразвуковыми сигналами на двух частотах с разными периодами с последующей их коррекцией. Дополнительно проводят измерение временного интервала, в котором мгновенное значение амплитуды принятого ультразвукового сигнала первой частоты превышает пороговый уровень, и по длительности этого временного интервала определяют корректирующий временной интервал, который используют для определения временной координаты начала принятого ультразвукового сигнала первой частоты и последующего определения расстояния до отражающей поверхности путем умножения скорости распространения ультразвука в контролируемой среде на половину этого полученного временного интервала. Технический результат: снижение погрешности измерений при волноводном распространении ультразвуковых сигналов. 2 ил.

Способ настройки чувствительности рельсового ультразвукового дефектоскопа // 2603332

Использование: для настройки чувствительности рельсового ультразвукового дефектоскопа. Сущность изобретения заключается в том, что настройку чувствительности ведут не по образцовым изделиям с искусственно созданными дефектами, а по конструктивным элементам дефектоскопируемого рельсового пути. Технический результат: обеспечение возможности настройки чувствительности рельсового ультразвукового дефектоскопа постоянно в процессе дефектоскопии рельсового пути, а также обеспечение возможности повышения качества и скорости настройки чувствительности рельсового ультразвукового дефектоскопа. 2 ил.