Устройство для измерения коэффициента затухания и скорости распространения ультразвука

 

(«) 438443

ОП ИСАНИтЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 15.05,72 (21) 1785002/18-10 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.08.74. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 21.01.75 (51) М, Кл. В 06b 1/06

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений н открытий (53) УДК 534.614:534.833. .53 (088.8) (72) Автор изобретения

И. А. Спинцис

Институт механики полимеров АН Латвийской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ЗАТУХАНИЯ И СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к области акустического приборостроения и может быть использовано при измерении параметров ультразвуковых колебаний в материале изделий с высоким поглощением колебаний, а также для неразрушающего контроля качества при одностороннем доступе к поверхности.

Известно устройство для измерения скорости распространения и логарифмического декремента затухания ультразвука, содержащее генераторы синусоидальных колебаний опорной и регулируемой частот, формирователь, регулируемую линию задержки, временной селектор запуска индикаторного устройства, генератор ультразвуковых частот, индикаторное устройство, усилитель принятых сигналов, излучатель и приемник колебаний. Это устройство используется для измерения акустических характеристик материалов при условии возможности создания в них гармонических отраженных волн. Однако это условие не выполняется или выполняется ограниченно для сред с высоким поглощением колебаний.

Цель изобретения — создание контролируемого акустического контакта для оценки влияния степени прижатия акустических преобразователей к исследуемой среде при измерении коэффициента поверхностного затухания ультразвука методом профилирования и обеспечение передачи широкого частотного спектра колебаний достаточной для нормальной регистрации интенсивности, сохраняя ус5 ловия для линейной деформационной области работы материала. Это достигается тем, что устройство снабжено симметрично сдвоенной, плавно регулируемой линией задержки с соединенными параллельно излучателями сос10 тавных ультразвуковых датчиков, снабженных дополнительным контактным подслоем, соединенным с усилителем.

На чертеже приведена блок-схема устрой15 ства.

Переменная, симметричная, плавно регулируемая линия задержки 1 подключена к задающему генератору ультразвукового прибора, а два выхода — к ультразвуковым генерато20 рам 2 и 3. На основные части а ультразвуковых датчиков 4, 5 и 6, выполненных в виде составных резонаторов, через переключатели

7 и 8 подают зондирующие импульсы. Пьезоэлектрические контактные подслойки b ульт25 развуковых датчиков 4 — 6, передающие зон-. дирующие и принятые от среды 9 ультразвуковые сигналы, через переключатель 10 связаны с усилителем 11, выход которого соединен с индикаторным устройством.

30 Устройство работает следующим образом.

438443

Импульсы низкой частоты следования подаются от задающего генератора ультразвукового прибора на линию задержки 1, с выхода которой снимаются с такой задержкой, которая соответствует степени ввода обеих линий, и запускают генераторы 2 и 3. Ультразвуковой генератор 2 непосредственно подключен к основной части а ультразвукового датчика 5, а выход генератора 3 в зависимости от необходимости измерений, или скорости распространения, или коэффициента затухания ультразвука, подключен через переключатели 7 и 8 соответственно к датчикам

4 и 6. Датчики 4, 5 и 6 размещены на контролируемой среде 9 с равными расстояниями 1.

Связь датчиков с исследуемой средой контролируется переводом переключателя 10 усилителя 11 из положения е до h по амплитудам сигналов, полученных с дополнительных контактных прослоек b датчиков 4, 5 и 6 при соединении с исследуемым материалом. При измерении в материале коэффициента затухания ультразвука переключатели 7 и 8 устройства переводятся в положение е, а переключатель 10 — в положение h, При этом датчики 4 и 5 служат излучателями, а 6— приемником колебаний. Разница в уровнях сигналов, принятых приемников 6 от излучателей 4 и 5, связана с коэффициентом передачи этих сигналов через контактные прослойки по среде на расстоянии 1. Коэффициент затухания ультразвука определяется по зависимости х= — 1пК, К=

1 Л, К где А4 — амплитуда сигнала от излучателя

4, фиксированная на приемном датчике 6;

А; — то же, от излучателя 5;

К, К вЂ” коэффициенты, характеризующие акустический контакт 4 и 5 датчика, в общем случае комплексные величины, определяемые из амплитудно-частотных характеристик составного вибратора. Если К =К, то степень их прижатия к исследуемой среде одинакова и К=1.

При измерении скорости распространения ультразвука переключатели 7 и 8 переводятся в положение с, а переключатель 10 в положение h, датчики 5 и 6 служат излучателями, датчик 4 — приемником ультразвука.

Приходящие к приемнику сигналы от обоих излучателей складываются по фазе, если на их прохождение затрачивается одинаковое время, что выполняется в случае контроля однородной сплошной среды. Это условие необходимо для проведения измерений в средах

30 с высоким поглощением колебаний, так как при работе только с одним излучателем из-за сильного ослабевания колебаний сигнал на базе измерений может быть недостаточным для надежного регистрирования. Но увеличение мощности излучателей обычно ограничено линейными участками деформационных характеристик сред, по которым чаще всего определяются их акустические показатели. В предлагаемом устройстве каждый из включенных параллельно излучателей может работать с учетом отмеченных условий.

Время распространения t сигнала на базе измерений, используемое для расчета скорости распространения ультразвука, определяется по следующей зависимости:

t = =t, — t „ t, == М, + а = Ы, — а, где 4 — общая задержка ультразвукового сигнала в трактах аппаратуры и исследуемой среде;

4 — поправочная задержка, обуславливаемая аппаратурой и акустическими преобразователями, определяемая после проведения измерений на исследуемой среде при поочередно сомкнутых приемнике и излучателях, сохраняя прежнюю степень ввода регулируемой линии задержки 1;

Л4ь Л4 — задержки в акустических преобразователях при сомкнутом приемнике с первым и вторым излучателями; а — величина, характеризующая различия в скоростях распространения ультразвука по направлениям прозвучивания в среде или в переходниках сменных преобразователей, определяемая аналогично 4, только при возвращении регулируемой линии задержки 1 в исходное положение.

Предмет изобретения

Устройство для измерения коэффициента затухания и скорости распространения ультразвука, содержащее линию задержки запуска задающего генератора, два ультразвуковых генератора, составные ультразвуковые датчики, переключатели в цепях ультразвуковых преобразователей и усилитель, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений в средах с повышенным поглощением колебаний, оно содержит симметрично сдвоенную, плавно регулируемую линию задержки с соединенными параллельно излучателями составных ультразвуковых датчиков, снабженных дополнительным контактным подслоем, соединенным с усилителем.

438443

Составитель Н. Фомичев

Редактор О. Филиппова Техред Т. Курилко Корректор А. Степанова

Заказ 3665/4 Изд. № 138 Тираж 565 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2