Способ определения времени распространения ультразвуковых колебаний и устройство для его осуществления

Способ определения времени распространения ультразвуковых колебаний и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для акустических измерений, в частности при определении напряженного состояния изделий. Цель изобретения - повышение точности измерений. При измерении времени распространения ультразвуковых колебаний методом синхрокольца формируют синхрокольцо от N-го эхо-импульса и от (N-M)-го эхо-импульса и измеряют времена N соответствующих циклов. Номер N используемого эхо-импульса выбирают в зависимости от соотношения уровней полезного сигнала и сигнала помехи. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (21) 4366928/25-28, (22) 30,11.87, (46) 07,08.90. Бюл, N. 29 (71) Всесоюзный научно-исследовательский

: институт по разработке неразрушающих

:,методов и средств контроля качества мате; риалов, (72) В.М.Бобренко, И, В.Зонов. B,Ã.Äâîðíèê,, В.Д.Шарапановский, В.И.Овчинников, А.С.Рудаков и Л.А.Лабутина

j (53) 620.179.16 (088,8) :, (56) Авторское свидетельство СССР

N 717644, кл. 6 01 N 29/00, 1977. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ

: РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ

Изобретение относится к измеритель- ной технике и может быть использовано для акустических измерений, в частности при определении параметров напряженного состояния иэделий, Цель изобретения — повышение точно:сти измерений.

На фиг, 1 представлена структурная схе,ма устройства для определения времени

1 распространения ультразвуковых колеба,ний; на фиг. 2 — временные диаграммы, по,ясняющие его работу; на фиг. 3 — вариант

:структурной схемы счетчика интервалов.

Устройство для определения времени распространения ультразвуковых колеба,ний содержит последовательно соединен;ные блок 1 запуска, генератор 2 импульсов, электроакустический преобразователь 3,,усилитель 4 и осциллограф 5, линию 6 задержки, счетчик 7 циклов, блок 8 временной

„„Я2„„1583833 А1

КОЛЕБАНИЙ И-УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для акустических измерений, в частности при определении напряженного состояния изделий. Цель изобретения — повышение точности измерений. При измерении времени распространения ультразвуковых колебаний методом синхрокольца формируют синхрокольцо от и-го эхо-импульса и от (и-m)-го эхо-импульса и измеряют времена N соответствующих . циклов, Номер и, используемого эхо-импульса, выбирают в зависимости от соотношения уровней полезного сигнала и сигнала помехи, 2 с, и

1 з.п,ф-лы, 3 ил. селекции, блок 9 измерения временных интервалов, регистр 10, блок 11 очистки регистра, блок 12 установки када числа циклов, генератор 13 стандартных сигналов, формирователь 14 и блок 15 индикации. На фиг,1 также показан образец 16 исследуемого материала, Вход линии 6 задержки соединен с вторым выходам усилителя 4, второй вход которого подключен к первому выходу блока 8 временной селекции, второй и третий выходы которого соединены соответственно с входом формирователя 14 и с первым входом блока 9 измерения временных интервалов, выход линии 6 задержки соединен с вторыми входами генератора 2 импульсов и блока 9 измерения временных интервалов, с первыми входами счетчика 7 циклов и блока 8 временной селекции и с входом блока 11 очистки регистра, выход блока 12 установки кода числа циклов соединен с вторым

1583833 т1 — N (%» + Atn + t3}

Интервал времени, формируемый вторым донным эхо-импульсов Аг при том же

N, равен (2} 45

12 = Й (2 Ти + Atn + t31 .

Интервал времени, формируемый третьим донным эхо-импульсом Аз при том жей, 50

t3 N (З и + Л п 1 t3) (3) Поскольку в устройстве интервалы времени выражаются через количество импульсов заполнения с периодом Т, при атом погрешность измерения также равна периоду квантования Т, получим

Т входом счетчика 7 циклов, второй вход блока 8 временной селекции подключен к первому выходу счетчика 7 циклов, третий и .четвертый входы блока 9 измерения временных интервалов соединены соответст- 5 венно с вторым выходом счетчика 7 циклов и с выходом генератора 13 стандартных сигналов, первый, второй и третий входы регистра 10 соединены соответственно с выходами блока 9 измерения временных 10 интервалов, блока 11 очистки регистра и формирователя 14, а выход регистра 10 соединен с входом блока 15 индикации.

На фиг, 2 тактовые импульсы с периодом, равным Т (осциллограмма а), формиру- 15 ются генератором стандартных сигналов.

Группы импульсов Б,В,Г соответствуют режимам работы с циклами, формируемыми первым (А1), . вторым (Аг) и третьим (Аз) эхо-сигналами соответственно. На осцилло- 20 граммах б, д, 3 изображены импульсы длительностью ти,2ти и Зти соответственно, которая вместе с величиной задержки

t3 определяет длительность цикла, осциллограммы в, е, и иллюстрируют временное положение импульсов задержки. На осциллограммах г, ж, к изображены зондирующий Ао и отраженные от грани изделия

А1, А2, Аз, А4, As, Ае импульсы в динамике, начиная от момента времени t = О. Обозначая задержку импульсов в преобразователе

3 и в электрических цепях через At>, определим величину интервалов времени, занятых количеством циклов N.

Интервал времени, включающий в себя

N циклов и формируемый первым эхо-сигналом А1, определяется формулой

N 2Ги + Лtn +тз +Т тг

Т

N 3t +Atn+t3 T ()

t3

Т

Используя интервалы времени i1 и t2, определяемые по формулам (4) и (5), получим истинное время распространения

УЗК от преобразователя до дна и обратно, N Т N

Для интервалов времени t2 и t3 получим

tA2 Аз = = — (8)

t3 t2 Хи 2

N. Т N

Из выражений (7) и (8) следует, что для измерения времени распространения ультразвуковых колебаний в исследуемом материале можно использовать любые следуемые один за другим эхо-сигналы, так как т и 2

t = tA1 Аг = туг A3 = — — — (9) ? и

Устройство для определения времени распространения ультразвуковых колебаний работает следующим образом.

Импульс, поступающий с блока 1 запуска, запускает генератор 2 импульсов, с выхода которого электрический импульс возбуждает электроакустический преобразователь 3, Преобразованный в преобразователе 3 ультразвуковой импульс распространяется в образце 16 исследуемого материала, отражается от его донной поверхности через преобразователь 3 и поступает на первый вход усилителя. С выхода усиленный импульс поступает на осциллограф 5 и индицируется на его экране, С второго выхода усилителя 4 импульс через линию 6 задержки поступает на второй вход генератора 2 импульсов и далее подается на преобразователь 3 для запуска следующего цикла. С выхода линии 6 задержки импульс подается на первый вход счетчика 7 циклов, первый вход блока 8 временной селекции, на второй вход блока 9 измерения временных интервалов и блок 11 очистки регистра, С первого выхода блока 8 временной селекции сформированный в нем строб-импульс подается на второй вход усилителя 4 для селекции и-го или (и-1)-го отраженного эхоимпульса. Установка и-го либо (n-1)-го импульса производится при подаче импульса

1583833 на второй вход блока 8 временной селекции с первого выхода счетчика 7 циклов. Количество циклов в счетчике 7 циклов устанавливается по входу II с блока 12 установки кода числа циклов. 5

Генератор 13 стандартных сигналов формирует прямоугольные импульсы, поступающие на четвертый (счетный) вход блока 9 измерения временных интервалов, на первый вход блока 9 с блока 8 временной 10 селекции поступают импульсы, определяющие режим работы: при селекции и-го эхоимпульса блок 9 измерения временных интервалов работает на увеличение кода числа, а при селекции (и-1)-го импульса — на 15 уменьшение, таким образом производится процесс вычитания интервалов. С выхода

: блока 9 код числа импульсов, соответствующий времени распространения ультразвуковых колебаний в образце 16, подается на 20 регистр 10, а с блока 8 временной селекции через формирователь 14 подается импульс, разрешающий запись в регистр 10 код числа, который далее индицируется на экране блока 15 индикации. 25

Формула изобретения

1. Способ определения времени распространения ультразвуковых колебаний, заключающийся в том, что в исследуемом

: материале в режиме синхрокальца возбуж- 30

; дают импульсы а ультразвуковых колеба. ний, формируют синхракольцо от n-ro отраженного импульса ультразвуковых колебаний и измеряют время t> N циклов распространения импульсов аь с учетом 35 которого определяют время распространения ультразвуковых колебаний, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно формируют синхрокольцо от (n-гп)-го отражен- 40 ного импульса аь измеряют время tz N циклов распространения импульсов Ь|, а время t распространения ультразвуковых колебаний в исследуемом материале определяют по формуле 45

t1 — тг

N (и — m) 2. Способ по п.1, а т л и ч а ю шийся тем, что номер и принимаемого импульса отраженных ультразвуковых колебаний определяют из условия An/Аг Z, где An u

Az> — амплитуды отраженных соответственно п-го и 2п-го импульсов ультразвуковых колебаний, Z — отношение уровней полезного сигнала и сигнала помехи, 3. Устройство для определения времени распространения ультразвуковых колебаний, содержащее последовательно соединенные блок запуска, генератор импульсов, электроакустический преобразователь и усилитель и блок индикации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, ано снабжено блоком временной селекции, блоком установки кода числа циклов, регистром, блоком очистки регистра, генератором стандартных сигналов, блоком измерения временных интервалов, счетчиком циклов и линией задержки, первый и второй выходы усилителя соединены с входами осциллографа и линии задержки соответственно, первый, второй и третий выходы блока временной селекции соединены соответственна с вторым входом усилителя, входом формирователя и с первым вхадом блока измерения временных интервалов, выход линии задержки подключен к вторым входам генератора импульсов и блока измерения временных интервалов, к входу блока очистки регистра и к первым входам блока временной селекции и счетчика циклов, второй вход которого соединен с выходом блока установки кода числа циклов, первый и второй выходы счетчика циклов соединены соответственно с вторым входом блока временной селекции и с третьим входом блока измерения временных интервалов, четвертый вход которого падкл очен к выходу генератора стандартных сигналов, первый, второй и третий входы регистра соединены соответственно с выходами блока измерения временных интервалов, блока очистки регистра и формирователя, а вход блока индикации подключен к выходу регистра.

1583833 с г

1583833 !

l (!

1 иг 5

Составитель Д.Широцин ,Редактор В.Бугренкова Техред М.Моргентал Корре ор М. Самборская

-;:Заказ 2250 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101