Устройство ультразвукового контроля

Устройство ультразвукового контроля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к средствам для акустических излучений и моJi1 жет быть использовано для измерения параметров жидких сред. Целью изобретения является повышение производительности контроля плотности исследуемой среды и точности за счет учета изменений параметров пьезоизлучателя и пьезоприемника. При измерении скорости ультразвука устройство с помощью интегратора 10, регистра 11 памяти , компаратора 12 кодов, схемы 13 переключения режима, триггера 14, генератора 15 импульсов и реверсивных счетчиков 19 и 20 позволяет за счет введения поправочных коэффициентов Б блок 6 регулировки частоты учитывать изменения резонансной частоты пьезоизлучателя и пьезоприемника. 1 ил. (Л со | 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБ ЛИК

„„SU„„1379718 А1 (sl) 4 С О1 N 29/00

-- с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИ4ЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4074 187/25-28 (22) 21.04.86 (46) 07.03.88. Бюл. и 9 (71) Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (72) В.А.Сукацкас, А.П.Волейшис, Э.В.Станкявичюс и В.К.Армошка (53) 620. 179. 16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 657331, кл. G 01 N 29/00, 1976, Авторское свидетельство СССР

Ф 1101727, кл. G 01 N 29/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к средствам для акустических излучений н может быть использовано для измерения параметров жидких сред. Целью изобретения является повышение производительности контроля плотности исследуемой среды и точности за счет учета изменений параметров пьеэоиэлучателя и пьезоприемника. При измерении скорости ультразвука устройство с помощью интегратора 10, регистра 11 памяти, компаратора 12 кодов, схемы 13 переключения режима, триггера 14, генератора 15 импульсов и реверсивным счетчиков 19 и 20 позволяет за счет введения поправочных коэффициентов в блок 6 регулировки частоты учитывать изменения резонансной частоты пьезоф излучателя и пьеэоприемника. 1 ил.

1379718

Изобретение относится к средствам для акустических измерений и может быть использовано для измерения плотности жидкостей при исследовании

5 снойстн и контроле качества материала н различных областях техники.

Целью изобретения является повышение производительности и точности контроля плотности исследуемой среды за счет учета изменений параметров пьеэоиэлучателя и пьезоприемника.

На чертеже приведена блок-схема устройства ультразвукового контроля.

Устройство содержит последователь- 15 но соединенные генератор 1, камеру 2 с пьеэоиэлучателем 3 и пьеэоприемником 4, блок 5 усиления и блок 6 регулировки частотьt выходом подключенный к входу генератора 1, последовательно соединенные блок 7 введения поправки фазового сднига, входом подключенный к выходу генератора 1, и блок 8 измерения скорости ультразву25 ка, вторым входом подключенный к выходу генератора 1, последовательно соединенные распределитель 9 импуль- сов, интегратор 10, регистр 11 памяти, вторым входом подключенный к второму выходу распределителя 9 импульсов, компаратор 12 кодов, нторым входом подключенный к выходу интегратора 10, схему 13 переключения режима, триггер 14 и генератор 15 импульсов, вторым входом подключенный к третьему ныходу распределителя 9 импульсов, первый переключатель 16, входом подключенный к выходам триггера 14 и генератора 15 импульсов, второй 17 и третий 18 переключатели, 4р входами подключенные к выходам первого переключателя 16, а управляющими входами — к выходу схемы 13 переключения режима, первый 19 и второи

20 реверсивные счетчики, входами 45 подключенные к выходам нторого 17 и третьего 18 переключателей, а выхог дами — к второму и третьему входам блока 7 введения поправки фазового сдвига, последовательно соединенные схему 21 деления, первым и вторым входами подключенную к выходам блока 8 иэмерения скорости ультразвука и второго реверсивного счетчика 20, и индикатор 22, и схему 23 вычитания, первым и вторым входами подключенную . к выходу блока 8 измерения скорости ультразвука и третьему выходу распределителя 9 импульсов, а второй вход блока 6 регулировки частоты и третий вход блока 8 измерения скорости ультразвука подключены к четвертому выходу распределителя 9 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает высокочастотное напряжение, которое пьезоизлучателем 3 преобразуется в ультразвуковые волны. Они распространяются в исследуемом веществе в камере 2 и частично отражаются от пьезоприемника 4, частично преобразуются им в электрические колебания. Когда частота ультразвука равна частоте акустического резонанса камеры 2, напряжение пьеэоприемника 4 возрастает до максимального значения, Это напряжение усиливается блоком 5 усиления, при этом блок регулировки частоты обеспечивает непрерывную динамическую настройку генератора 1 на акустический резонанс °

Скорость С ультразвука выражается формулой

2f 1 где (у — фазовый сдвиг ультразвуковой волны при отражении от преобразователя и (g = — arctg(ztg о "); (3) 2 йЕ Е„

С, L о

С о толщина преобразователя, скорость ультразвука в преобразователе; частота ультразвука; удельное акустическое сопротивление материала преобразователя, нормированное отf ь г где Г„ — частота резонанса, на которой в камере 2 длиной 1 размещается п полуволн ультразвука;

e — поправка, вызванная частотно-зависимым сдвигом фазы при отражении ультразвуковых колебаний от преобразователей (пьеэоизлучателя 3 и пьезоприемника 4) на частоте n

Величина фазового сдвига q и поправка а связаны зависимостью и

9 2 (2) 1379718 носительно исследуемой среды.

Если о6а преобразователя идентичны, то

5 (4) а =2а,.

При настройке на резонанс блок 8 обеспечивает измерение скорости С ультразвука, которая согласно формуле (1) пропорциональна частоте f„.

Блок 8 целесообразно выполнить в виде счетчика с генератором измерительной базы времени и соответствующим ключом. Одновременно блок 8 вырабатывает поправку согласно выражениям (2) — (4) и может быть выполнен как в известном устройстве — из преобразователя частота — напряжение и двух соединенных через усилитель тока двухполюсников с характеристикой вида

25 (6) 55 где i преобретает значения от 1 до

m-1, à m — - количество акустических где I,U — ток и напряжение соответственно;

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Один из двухполюсников работает в режиме заданного напряжения, другой — в режиме заданного тока так, что суммарная характеристика имеет вид, выражаемый формулой (3). z задается усилителем тока, а 2 1.,/С изменением параметров двухполюсников.

)!

Кроме того, 2М.,/С,= —, где й, 0 резонансная частота преобразователей.

По истечении времени, необходимо- 40 го для измерения скорости на данном резонансе, определения и введения поправки, блок 6 регулировки частоты настраивает генератор 1 на следун|ций акустический резонанс. Аналогично 45 указанному измеряется скорость ультразвука с введением поправки. Таким образом, измеряется ряд значений скорости. Схема 23 вычитания вырабатывает сигнал, пропорциональный модулю 50 разности двух соседних значений скорости )С,„ -С;J . Интегратор 10 суммирует все разности, образуя сумму вида резонансов, используемых в измерении.

Резонансы выбираются в той области частот, где влияние z максимально в области f,. Перестройки частоты генератора 1 на величину, соответствукицую заданному количеству m резонансов, интегратор 10 выдает одно значение суммы D которое передается в регистр 11 памяти. Затем импульсы с выхода распределителя 9 запускают генератор 15, который увеличивает или уменьшает содержимое одного иэ реверсивных счетчиков 19 и 20, Затем следует новая серия импульсов на блоки 6 и 8 и схему 23 вычитания, т.е ° измерение серии значений скорости .С,, расчет нового значения D. Если оно больше того, что хранится в регистре 11 памяти, то компаратор 12 вьщает сигал Больше" на выходе. Этим сигналом перебрасывается триггер 14, переключая режим работы реверсивных счетчиков 19 и 20 (от сложения к вычитанию и наоборот) . После каждых двух переключений режима, т.е. изменения направления шага данного параметра, перебрасывается триггер 14, переключая генератор 15 импульсов на счетчик другого параметра. Таким образом, один из параметров настраивается в одну сторону, настройка реверсируется, параметр настраивается в другую сторону до перехода минимума в обратном направлении, затем его величина остается в счетчике, таким же образом обрабатывается второй параметр и т.д.

Если парметры z и f, входящие в формулу (3), выбраны правильно, то значения С; в пределах случайной логрешности совпадают (скорость ультразвука в узком интервале частоты даже в средах с дисперсией скорости практически постоянна), D в этом случае минимально и тем меньше, чем меньше случайная погрешность. Таким образом, измерение сводится к отысканию таких

f, и г, для которых

IVI -!

D,Г (С;,, -С; = min. (7)

1т

Значения параметра z выхода первого реверсивного счетчика 19, соответствующие минимуму D,è значения С с блока 8 поступают на схему 21 деления, которая согласно формуле р =p„C„/z выдает на индикатор 22 значение плотности где р„ С вЂ” удельное акустическое

1379718 ряемые параметры.

Составитель Л.Иванов-Шиц

Техред М.Дцдык Корректор М.Пожо

Редактор И.Шулла

Заказ 976/47

Тирам 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная,4 сопротивление вещества пьеэопреобраэователя.

Преимуществом предлагаемого устройства ультразвукового контроля яв5 ляется воэможность автоматического учета изменения резонансной частоты пьезопреобразователей, вызванных изменениями температуры, износом электродов и т.д. При этом длина измерительной камеры и ее температурные изменения не оказывают влияния на измеФормула изобретения

Устройство ультразвукового контроля, содерщащее последовательно соединенные генератор, камеру с пьезоиэлучателем и пьезоприемником, блок усиления и блок регулировки частоты, выходом подключенный к входу генератора, последовательно соединенные блок введения поправки фазового сдвига, входом подключенный к выходу генератора и блок измерения скорости ультразвука, вторым входом подключенный к выходу генератора, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности и точности контроля плотности исследуемой среды

sa счет учета изменений параметров пьеэоизлучателя и пьеэоприемника, оно снабжено последовательно соединенными распределителем импульсов, интегратором, регистром памяти, вторым входом подключенным к второму выходу распределителя импульсов, компаратором кодов, вторым входом подключенным к выходу интегратора, схемой переключения режима, триггером и генератором импульсов, вторым входом подключенным к третьему выходу распределителя импульсов, первым переключателем, входом подключенным к выходам триггера и генератора импульсов, вторым и третьим переключателями, входами подключенными к выходам первого переключателя, а управляющими входами — к выходу схемы переключения режима, первым и вторым реверсивными счетчиками, входами подключенными к выходам второго и третьего переключателей, а выходами — к второму и третьему входам блока введения поправки фазового сдвига, последовательно соединенными схемой деления, первым и вторым входами подключенной к выходам блока измерения скорости ультразвука и второго реверсивного счетчика и индикатором, и схемой вычитания, первым и вторым входами подключенной к выходу блока измерения скорости ультразвука и четвертому выходу распределителя импульсов, а второй вход блока регулировки частоты и третий вход блока измерения скорости ультразвука подключены к третьему выходу распредели геля импульсов.