Устройство для измерения скорости ультразвука в материалах

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ П.:ЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 602791 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено16.0276 (23) 2323592/25-28 с присоединением заявки Ю—

{23) Приоритет (43) Опубликовано 150478,Бтоллетень ЭЙ14 (И) М. Кл.

6 01 Н 5/00//

G 0i N 29/00

G 01 24 3/О"

Гее9дедетеееные неметет бенета Мнннетнее GCGP

as. делам еаебретеней е етнрытей (5З) УДК620. 179, 16 (088.81 (45) Дата опубликовании описания 16.0328 (72) ) втори изобретении

В.И.Надеждин и В.И.Хмелевскнй

pl) ЗаяантЕЛЬ Ленинградский институт авиационного приборостроения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля прочности материалов.

Известны устройства для измерения скорости распространения ультразвука, основанные на преобразовании времени прохождения ультразвукового импульса через испытуемое изделие (11.

Недостатком этих устройств является 10 плохая защищенность от импульсных помех, что не позволяет вести надежный контроль в промышленных условиях.

Наиболее близким к изобретению яв ляется устройство, содержащее генератор ультразвуковых колебаний, соединенный с излучающим преобразователем и входом фазовращателя, приемный преобразователь, подключенный Ко входу усилителя, выход которого соединен с 20 первым входом фазового детектора, а второй вход фазового детектора подключен к выходу фазовращателя j2).

Измерение прочности материалов производится путем измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний. При постоянной частоте изменение времени распространения ультразвука приводит к изменению соотношения фаз опорного напряжения и сигнала, а

2 следовательно, и к изменению выходного напряжения фазового детектора.

Недостатком известного устройства является узкий диапазон однозначного измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний, что ограничивает область его применения.

Цель изобретения — расширение диапазона и повышение точности измерения.

Для этого -устройство снабжено блоком деления и модуляции, соединенным с генератором ультразвуковых колебаний, а один иэ выходов его подсоединен к излучающему преобразователю, подключенными к выходу усилителя и соединеннымн последовательно амплитудным детектором и преобразователем фазы, сумматором и блоком регистрации, один из входов сумматора подключен к преобразователю фазы, а выход — к одному из входов блока регистрации, подключенным к выходу фазового детектора преобразователем напряжения и блоком выделения разности кодов, выход которого подсоединен к второму входу блока регистрации, выход преобразователя напряжения подключен к входу блока выделения разности кодов и к второму. входу сумматора, а второй

602791 выход блока деления и модуляции подсоединен к преобразователю Фазы.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства для измерения скорости ультразвука.

Устройство содержит генератор 1 ультразвуковых колебаний, излучающий преобразователь 2, приемный преобразователь 3, усилитель 4, Фазовый детектор 5, фазовращатель б, блок 7 деления и модуляции, амплитудный детектор

8, преобразователь 9 фазы, преобразователь 10 напряжения, сумматор ll блок 12 выделения разности кодов, блок

13 регистрации. позицией 14 обозначеНо контролируемое изделие.

Устройство работает следующим образом.; Генератор 1 ультразвуковых колебаний формирует высокостабильные по частоте гармонические колебания часто ты .Гэ. С одного sa выходов генератора

1 ультразвуковых колебаний напряжение подается в блок 7 деления и модуляции где производится деление ультразвуковой частоты Рци формирование модулирующей частоты

Коэффициент деления выбирается а зависимости от точности преобразователя 9 Фазы. Форма модулирующих, колебаний частоты W> должна быть синусоидаль ной, так как синусоидальные механические колебания меньше искажаются при прохождении через материал изделия и позволяют сузить полосу пропускания усилителя 4, что улучшает помехозащищенность устройства.

В блоке 7 модулирующая частота Рм заполняется ультразвуковой частотой

Рэ, усиливается до величины,необходимой для питания излучающего преобразователя 2 и, преобразуясь в механи-, ческие колебания, возбуждает колеба ния в иэделии 14. С второго выхода генератора 1 напряжение частоты поступает на фазовращатель 6, который изменяет фазу колебаний на 180, что необходимо для нормальной работы фазового детектора 5. Пройдя через иэделив 14, ультразвуковые колебания преобразуются в электрические приемным преобразователем 3 и .усиливаются усилителем 4 до величины, необходимой для нормальной работы фазового и амплитудного детектора. Полоса. пропускания усилителя должна быть достаточной для того, чтобы без искажений передать сигнал с приемного Преобразователя, т.е, большей, чем э Рм °

Фазовый детектор 5 вырабатывает медленно меняющееся напряжение, вели чина которого зависит от сдвига фазы между опорным напряжением, поступающим с Фазовращателя.6 и сигналом на выходе усилителя .4. Иодулирующая частота

Р„„ не оказывает влияния на показания фазового детектopa 5, так как он отфильтровывает эту частоту. С выхода

58 фазового детектора напряжение по ется на вход преобразоватЕля lp Напряжения, который выдает в сумматор посиедовательность импульсов, число н взаимное положение которых однозначно определяет величину входного напряжения. Вход амплитудного детектора 8 также соединен с выходом усилителя 4, но детектор пролуская только частоту

F м, а нусущую Рэ отфильтровывает. С . выхода амплитудного детектора 8 сигнал частоты Гм поступает на первый вход преобразователя 9 фазы, на второй вход которого поступает опорное напряжение той же частоты " сформированное в блоке 7 для модуляции ультразвуковой частоты.

Преобразователь 9 Фазы вырабатыва вт кодовую последовательность импульсов, количество и взаимное расположение которых однозначно определяет величину сдвига фазы .огибающей относительно опорного напряжения, Этот код поступает на первый вход сумматора

11, на второй вход которого подается код с преобразователя 10 напряжения.

В сумматоре 11 производится замена

ОПРеделенных Разрядов кода преобразователя 9 Фазы на код преобразователя

10 напряжения.

Итоговая точность измерения по сравнению с точностью показаний преобразователя фазы увеличивается беэ сужения всего диапазона измерения. Цифрововй код с выхода сумматора 11 поступает на вход блока 13 регистрации, где осуществляется его запись и индикация. Выходной код преобразователя

10 напРяжения дополнительно поступает в блок 12 выделения разности кодов.

Здесь происходит запоминание кода, номер которого нечетный, н вычитание иэ sего последующего четного по поряд ку коступления кода. Преобразователь

10 напряжения работает периодически с периодом Т.

Разность двух кодов, вырабатываемая блоком 12, дает скорость изменения сдвига фазы ультразвуковой частоты, что однозначно определяет изменениъ скорости распространения ультразвука в иэделии.

Полученная в блоке 12 разность кодов высвечивается и записывается с помощью блока 13 регистрации, Таким образом, в блоке 13 регистрации íà цифровом табло фиксируются абсолютная величина скорости прохождения ультразвуком изделия н величина иэменения скорости. По этим величинам для определения материала рассчитывают, например, значение прочности.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука в материалах, содержащее

602791

Составитель Н.Васильев

Техред н.Андрейчук Корректор A.Âëàñåíêî

Редактор В.Козлова

Заказ 1835/36 Тираж 831 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 последовательно соединные генератор ультразвуковых колебаний, фазовращатель и фазовый детектор, излучающйй преобразователь, приемный нреобраэователь, соединенный с усилителем, выход которого соединен с входом фазового детектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерения, оно снабжено блоком деления.и модуляции, соединенным с генератором ультразвуковых колебаний, а один иэ выходов его подсоединен к излучающему. преобразователю, подключенными к выходу усилителя и соединенными последовательно амплитудным детектором и преобразователем фазы, сумматором и блоком регистрации, один иэ входов сумматора подключен к преобразователю фазы, а выход — к одному из входов блока регистрации, подключенным к выходу фазового детектора преобразователем напряжения и блоком выделения разности кодов, выход которого подсоединен к входу блока регистрации, выход преобразователя напрякения подключен к входу блока выделения разности кодов и к второму входу сумматора, а второй выход блока деления и модуляции подключен к преобразователю фазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство . СССР в 317968, кл. О 01 Я 29/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

В 150692, кл. & 01 К 29/00, 1975.