Устройство для измерения скорости ультразвука в материалах

Устройство для измерения скорости ультразвука в материалах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использовано для контроля качества продукции предприятий промышленности строительных материалов и изделий. Цель изобретения - повышение точности измерения скорости ультразвука в материалах. Работа устройства осуществляется в три этапа. Чтобы устранить погрешности, вносимые измерительной аппаратурой (преобразователями , иммерсионной средой и т. п) сначала производят измерения при сопряженных приемнике и излучателе, затем измерения с эталонным изделием. Результаты измерений заносятся в реверсивные счетчики. При контроле же исследуемого изделия полученные погрешности учитываются . 1 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я >s G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774926/28 (22) 02.01.90 (46) 15.01.92, Бюл. N.. 2 (71) Самарский и нже не рно-строител ьн ый институт им. А. И. Микояна (72) И. В. Семерков и В, А. Зубцов (53) 620,179.17(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N626410,,кл, G 01 N 29/00, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА В МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к технике ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использовано для контроля качества проИзобретение относится к технике ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использовано,в частности,для контроля качества продукции предприятий промышленности строительных материалов и в других отраслях промышленности, Изобретение основано на использовании анализа временных характеристик ультразвукового импульсного сигнала.

Известно устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний, передающий и приемный электроакустические преобразователи, усилитель, формирователь измеряемого интервала времени, генератор счетных импульсов, селектор и счетное устройство с цифровыми индикаторами, Недостатком такого устройства является низкая точность измерений.. Ю 1705732 А1 дукции предприятий промышленности строительных материалов и изделий. Цель изобретения — повышение точности измерения скорости ультразвука в материалах, Работа устройства осуществляется в три этапа. Чтобы устранить погрешности, вносимые измерительной аппаратурой (преобразователями, иммерсионной средой и т. и) сначала производят измерения при сопряженных приемнике и излучателе, затем измерения с эталонным изделием. Результаты измерений заносятся в реверсивные счетчики. При контроле же исследуемого изделия полученные погрешности учитываются. 1 ил, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель и формирователь, генератор калиброванной частоты и первый счетчик, вход которого подключен к выходу синхронизатора, последовательно соединенные первый триггер, первый вход второго подключен к выходу формирователя, первый вход которого подключен к выходу формирователя, первый каскад совпадения, второй вход которого соединен с выходом генератора калиброванной частоты, умножитель. второй счетчик, второй триггер, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, второй каскад совпадения, второй вход которого соединен

1705732

50 с выходом генератора калиброванной частоты, а выход — с входом первого счетчика, схему сброса, первый выход которой соединен с выходом синхронизатора, подключенным к второму входу первого триггера, а выход — с входом второго счетчика, Недостатком известного устройства является низкие точность и производительность измерения. Это связано с тем, что точность измерения скорости ультразвука зависит от выбора величины калиброванной частоты, величины базы измерения, влияния контролируемого материала, влияния контактных слоев излучающего и приемного преобразователей. Кроме того, данное устройство нельзя применять при массовом автоматическом контроле стандартн4х и»вЂ” делий и конструкций, Цель изобретения — повышение точности и достоверности измерения скорости распространения ультразвука в материалах;

Цель достигается тем, что в устройство, содержащее последова1ельно электроакустически соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, акустический излучатель II акустический приемник, последовательно соединенные усилитель, формирователь, триггер, второй вход которого связан с выходом синхронизатора, и схему совпадения, генератор калиброванной частоты, подключенный к второму входу схемы совпадения, два счвтчика и индикатор, введены первый, второй и третий ключи, вклю Ipllíblå параллельно между выходом акустического приемника и входом усилителя, четвертый, пятый и шестой ключи, входы KQTopblx связаны с Быхо дом схемы совпадения, коммутатор, вход

KoTopot o связан с Bblxo+031 синхронизатора, делитель, входы которого подключены к Bblходам счетчиков, и последовательно соединенные задатчик постоянных величин и умножитель, второй вход которого связан с выходом делителя, а выход — с входом индикатора, счетчики выполнены реверсивными, первый выход коммутатора соединен с управляющими входами первого ll шестого ключей, второй выход коммутатора связан с управляющими входами второго и пятого ключей, а третий выход коммутатора подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей, выход пятого ключа связан с суммиру.ощим входом первого реверсивного счетчика, выход четвертого ключа подключен к суммирующему входу второго реверсивного счетчика, а вь,ход шестого ключа связан с вычитающими входами реверсивных счетчиков.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, акустический излучатель 4 и акустический приемник 5, ключи 6, 7 и 8. входы которых подключены к приемному преобразователю 5, усилитель

9, вход которого подключен к выходам ключей 6. 7 и 8, и формирователь 10, подключенный своим входом к выходу усилителя 9, коммутатор 11, триггер 12, второй вход которого подключен к выходу синхронизатора

1. а первый — к выходу формирователя 10, генератор 3 калиброванной частоты, схему

13 совпадения, одним иэ входов подкл юченную к генератору 3 калиброванной частоты, а вторым — к выходу триггера 12, ключи 14, 15 и 16. подключенные своими входами к выходу схемы 13 совпадения, реверсивные счетчики 17 и 18, входы сложения и вычитания которых подключены к соответствующим выходам ключей 14, 15 и 16, делитель

19, подключенный своими выходами к выходам реверсивных счетчиков 17 и 18, задатчик 20 постоянных величин, умно>китель 21, входы которого подключены к выходам делителя 19 и задатчика 20, а выход умножителя 21 подключен к индикатору 22, причем вход коммутатора 11 подключен к выходу синхрониэатору 1, а выходы коммутатора— к соответствуюц.им управляющим входам ключей 6, 7, 8, 14, 15 и 16.

Устройство для измерения скорости ультразвука в материалах работает следующим образом.

В общем виде функциональную зависимость скорости распространения ультразвука в материалах от времени можно представить в виде где V — измеренная скорость распространения ультразвука; т — время прохождения ультразвуковых колебаний на определенной базе измерения; (— база (расстояние) измерения: ао,а1 — параметры функциональной зависимости, Нестабильность коэффициентов ао и а, под влиянием случайных факторов и временного дрейфа параметров, влияние контролируемого материала, температуры и влажности, влияние контактных слоев и толщины протектора излучающего и приемного преобразователей, дрейф нуля и наклона (крутизна) принятого сигнала и др. опреде1705732

35 о !

to= ао+ а1—

Vo (2)

Во втором такте излучающий и приемный преобразователи подключаются к эта- 40 лонному каналу с эталонной средой и производится та же последовательность операций. Коммутатором 12 открываются ключи 7 и 15, и со схемы 13 совпадения через открытый ключ 15 проходит пачка им- 45 пульсов на вход сложения реверсивного счетчика 17, пропорциональная времени прохождения электроакустического сигнала через эталонную среду и связанная со скоростью Vследующей зависимостью: :50

t1 =ao +а1(— + — ") о эт (3) В третьем такте при той же последовательности операций излучающий и приемный преобразователи подключаются к контролируемому каналу с исследуемым материалом, коммутатором 11 открываются ляют точность и достоверность измерения скорости распространения ультразвука.

Для устранения влияния указанных параметров на точность и достоверность измерения скорости распространения 5 ультразвука в устройстве производятся следующие операции.

Импульс с выхода синхронизатора 1 поступает на вход триггера 12, коммутатора 11 и запускает генератор 2 зондирующих им- 10 пульсов. Триггер 12 устанавливается в состояние, разрешающее прохождение последовательности импульсов с генератора 3 калиброванной частоты через схему 13 совпадения на реверсивные счетчики 17 и 15

18.

В первом такте производится измерение V при сомкнутых соосно через контактный слой излучающем и приемном преобразователях. Коммутатором 11 откры- 20 ваются ключи 6 и 16. С приемного преобразователя 5 сигнал поступает через открытый ключ 6, усилитель 9 и формирователь 10 на триггер 12, устанавливая его в состояние, запрещающее прохождение импульсов ге- 25 нератора 3 калиброванной частоты через схему 13 совпадения, За это время через ключ 16 на вычитающие входы реверсивных счетчиков 17 и 18 проходит пачка импульсов, пропорциональная времени прохожде- 30 ния электроакустического сигнала через контактные слои преобразователей и связанная со скоростью следующей зависимостью (исходя из выражения (1): ключи 8 и 14 и со схемы совпадения 13 через открытый ключ 14 на вход сложения реверсивного счетчика 18 проходит пачка импульсов, пропорциональная времени прохождения электроакустического сигнала через контролируемый материал и связанная со скоростью V следующей зависимостью: т2 =во + а1(— + — ) (4)

Vo Võ

Полученные выражения (2), (3) и (4) решаются относительно параметра V„no алгоритму Эт где К= - — — известная постоянная величи эт на.

В реверсивных счетчиках 17 и 18 запиСаНЫ РЕЗУЛЬтатЫ СООтВЕтСтВЕННО 11 to И t2—

С выходов реверсивных счетчиков результаты поступают на делитель 19. На умножителе 21 перемножаются сигналы, ПРОПОРЦИОНаЛЬНЫЕ t1 — to/t2 — to, С СИГНаЛаМИ

Ktx, вводимыми с эадатчика 20 ((— база контролируемого материала), а результат отображается индикатором 22.

Из формулы (5) видно, что результат измерения скорости не зависит от параметров ао, а1, что позволЯет ДостигнУть высокой точности измерения скорости ультразвука в материалах, Формула изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука в материалах. содержащее последовательно электроакустически соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, акустический излучатель и акустический приемник, последовательно соединенные усилитель, формирователь, триггер, второй вход которого связан с выходом синхронизатора, а первый вход — с выходом форл1ирователя, и схему совпадения, генератор калиброванной частоты, подключенный к второл1у входу схемы совпадения, два счетчика и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения точности, оно снабжено первым, вторым и третьим ключами, включенными параллельно между выходом акустического приемника и входом усилителя, четвертым, пятым и шестым ключами, входы которых связаны с выходом схемы совпадения, коммутатором, вход которого связан с выходом синхронизатора, делителем, входы которого подключены к выходам счетчиков, и последовательно соединенными задатчиком постоянных величин и умножителем, второй вход которого связан с

1705732

Составитель И.Семерков

Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Заказ 189 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 выходом делителя, а выход — с входом индикатора, счетчики выполнены реверсивными, первый выход коммутатора соединен с управляющими входами первого и шестого ключей, второй выход коммутатора связан с управляющими входами второго и пятого ключей, а третий выход коммутатора подключен к управляющим входам третьего и четвертого ключей, вход пятого ключа связан с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, выход четвертого ключа подключен к суммирующему входу второго

5 реверсивного счетчика, а выход шестого ключа связан с вычитающими входами реверсивн ых счетчиков.