Ультразвуковой способ контроля недиспергирующих сред

Ультразвуковой способ контроля недиспергирующих сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технической физике, в частности к способам перегружающего контроля материалов и изделий ультразвуковыми методами, и может быть использовано при обнаружении неоднородностей в твердых средах, а также в биологических тканях. Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет исключения влияния размеров образца исследуемой среды, выявления неоднородностей меньших длины волны возбуждающих колебаний, а также неоднородностей с волновым сопротивлением, близким к волновому сопротивлению исследуемой среды. Сущность изобретения состоит в том, что контролируемую среду прозвучивают трехчастотным зондирующим сигналом с равноотстоящими частотными составляющими, а в качестве измеряемого параметра используют фазовый инвариант зондирующего сигнала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4739040/28 (22) 19.09.89 (46) 15.12.92, Бюл. N. 46 (71) Нижегородский научно-исследовательский радиофизический институт (72) И.В.Шейнфельд, В.А.Шемагин и А.И.чикин (56) Авторское свидетельство СССР

N 1037200, кл. G 01 N 29/00, 1983, Справочник под ред. В,В.Клюева. M,:

Машиностроение, 1986, т. 2, с. 301. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ НЕДИСПЕРГИРУЮЩИХ СРЕД (57) Изобретение относится к технической физике, в частности к способам перегружающего контроля материалов и изделий ультразвуковыми методами, и может быть

Изобретение относится к технической физике, в частности к способам неразрушающего контроля материалов и изделий ультразвуковыми (УЗ) методами и может быть использовано при обнаружении неоднородностей в твердых средах, а также в биологических тканях.

Известен ультразвуковой способ контроля строительных материалов в конструк- циях, по которому прозвучийаЮТ исследуемый образец непрерывным УЗ сигналом, по измеренным значениям фазы зондирующего сигнала определяют прочность путем сравнения измеренных величи""С тарировочными зависимостями, причем изме -" рение фазы производят при двух значениях напряжения на передающем преобразователе (1).

„„Я3 „„1781596 А1

2 использовано при обнаружении неоднородностей в твердых средах, а также в биологических тканях, Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет исключения влияния размеров образца исследуемой среды, выявления неоднородностей меньших длины волны возбуждающих колебаний. а также неоднородностей с волновым сопротивлением, близким к воиновому сопротивлению исследуемой среды.

Сущность изобретения состоит в том, что контролируемую среду прозвучивают трех.частотным зондирующим сигналом с равноотстоящими частотными составляющими, а в качестве измеряемого параметра используют фазовый инвариант зондирующего сигнала. 1 ил.

Недостатком способа является низкая чувствительность к обнаружению слабых неоднородностей, необходимость построения тарировочных зависимостей на образцах с заранее известными характеристиками, а также влияние разбро- (Л са геометрических размеров исследуемых 49 образцов на точность измерений, 0

Известен УЗ способ контроля ферромагнитных неоднородностей в металлических изделиях, по которому их прозвучивают УЗ колебаниями (УЗ К), измеряют параметры прошедших через изделие

УЗК, судят по ним о наличии неоднородностей и определяют их площадь по зонам изменения измеренных параметров УЗК.

При каждом прозвучивании изменяют температуру изделия в области точки Кюри материала неоднородностей, причем выбирают

1781596 в качестве измеряемого параметра аномальное изменение скорости звука (2).

Недостатком способа является необходимость изменения температуры исследуемого образца в процессе измерений, зависимость надежности контроля от разброса размеров образца, а также ограниченность области применения.

Прототипом принят велосимметрический способ контроля многослойных конструкций, по -которому--прозвучивают контролируемое изделие не п реры вным УЗ сигналом и измеряют фазу- сигнала, прошедшего через изделие. При этом фаза пропорциональна скорости продольной волны в изделии и длийе изделия вдоль линии прозвучивания. Наличие в контролируемом иделии неоднородности с волновым сопротивлением, отличным от волнового сопротивления самого иэделия, изменяют скорость волны в области неоднородности, Поэтому фаза волны в точке ripi>ie@a отличается от фазы волны, прошедшей через эта- лонное изделие. По этому признаку. осуществляют контроль изделий (3).

Однако при малой в масштабе длины волны толщине неоднородности, а также в случае, когда волновое сопротйвление неодйородности близко к волновому сопротив- лению контролируемого изделия, величина изменения фазы, обусловленного наличием неоднородйостй, может оказаться соизмеримой с величиной измененйя" фазы, обусловленного "неидентичностью размеров эталонного и контролируемого изделия вдоль линии прозвучивания. Это существенно снижает достоверность контроля.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет исключения влияния размеров образца исследуемой среды, выявления неоднородностей, меньших длйны волны возбуждающих колебаний, а также неоднородностей с волновым сопротивлением, близким к волновому сопротивлению исследуемой среды.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом способе контроля недиспергирующей среды, заключающемся в том, что в образце из исследуемой среды возбуждают одночастотный акустический сигнал-с частотой fp, принимают акустический сигнал, прошедший через образец, измеряют параметры принятого акустического сигнала, по которым судят о качестве исследуемой среды, дополнительно возбуждают два одночастотных сигнала, частоты которых выбраны из соотношения f t = fp —. Л f, f2 = fp — Af,гдеЛ1 = const, а в качестве параметра используют фазовый инвариант принятого трехчастотного сигнала.

Заявленный способ основан на эффекте, заключающемся в том, что наличие неоднородности в недиспергирующей среде изменяет фазовый инвариант трехчастотного узкополосного сигнала с равноотстоящими частотными составляющими (тригармонического сигнала). При этом из10 менение фазового инварианта не зависит OT базы прозвучивания, а определяется только волновым сопротивлением и толщиной контролируемой неоднородности. Минимальное значение изменения фазового

15 инварианта ограничено лишь уровнем собственных шумов аппаратуры, реализующей способ.

На чертеже представлена схема устройства для реализации предложенного спососигналов, сумматор 4, электроакустический преобразователь 5, находящийся в акустическом контакте с исследуемым образцом

25 среды 6, в акустическом контакте с другой стороной которого расположен электроакустический преобразователь 7. Устройство содержит также предварительный усилитель 8, полосовые фильтры 9,10,11, фазовые детекторы 12,13,14, сумматор 15, вычитаю30 щее устройство 16 и индикатор t7

Изобретенйе осуществляется следующим образом.

В режиме калибровки с помощью генератора 1 формируют одночастотный сигнал с частотой fp и, дополнительно к нему, с помощью генераторов 2, 3 два одночастотных сигнала, частоты которых выбраны из условия ft = fp — Л f, 1г = fp + Л f, где Л 1 =

40 =const, С помощью сумматора 4 формируют трехчастотный сигнал с начальными фазами частотных компонент <р >>, р >, р<>2 и фа45 зовым инвариантом ц Яо1 +Я о2

Возбуждают в эталонном образце 6 (не содержащем неоднородностей) трехчастотный сигнал, для чего преобразуют электрический сигнал в упругие колебания среды с

50 помощью электроакустического преобразователя 5, и принимают акустический сигнал, прошедший через образец 6; с помощью электроакустического преобразователя 7, Измеряют фазовый инвариант этого сигнала. Для этого после усиления сигнала предварительным, усилителем 8 выделяют.с помощью полосовых фильтров 9,10,11 сигналы на частотах fp, f>, fz соответственно, Формируют с помощью фазовых детекторов

20 ба, Устройство содержит генераторы 1,2,3

1781596

12,13,14 сигналы, пропорциональные фа- 64 - Cb обусловлено только наличием неозам сигналов на частотах fo, f>, г, соответ- днородности (все фазовые искажения, вноственно. Сигналы Ut, 02. 0з на выходах симые измерительной установкой, фазовых детекторов 12,13,14 имеют вид: учитываются калибровкой) и регистрируетU - р„+Л ъ; 5 ся с точностью до шумов аппаратуры.

02 p». + Ьф1; . Погрешность предложенного способа

0з p>2 + h, ù, не зависит от степени неидентичности разгде . Ь+, Лф1, Ь щ — изменения фаз со- меров исследуемого и эталонного образцов, ставляющих трехчастотного сигнала при поскольку фазовый инвариант тригармони-. прохождении их через эталонный образец и "О ческого сигнала не зависит от базы прозвуэлементы устройства. Сигнал 04 на выходе: чивания при распространении в сумматора 15 имеет вид недиспергирующей среде, и достоверность

U2+U3 l+ o2 „фу +ЩО контроляпоэтомуспособуограниченалишь

4 2 2 + г . уровнем собственных шумов устройства, Сигнал 0в на выходе вычитающего уст- 15 реализующего способ. ройства 16 пропорционален фазовому инва= Ф о р м у л а и з о б р е т е н и,я рианту зондирующего сигнала, Ультразвуковойспособ контроля недиспрошедшего через эталон и измерительное пергирующих сред, заключающийся в том, устройство: .: ": . что в образце из исследуемой среды воз20 буждают одночастотный акустический сиг05 . C4 + 9, . : нал с частотой fo, принимают акустический ькфьа -::" ". я ь

2 ют параметры принятого акустического сигИндикатор 17 фиксирует значенйе фа- нала, по которым судят о качестве эового инварианта Я = C4 + (+, прошед- 25 исследуемой среды, о т л и ч о ю шийся шего через эталонный образец и тем,что,сцельюповышениядостоверности измерительное устройство, . койтроля за счет исключения влияния размеров образца исследуемой среды, выявлеВ режиме измерения заменяют эталон- ния неоднородностей меньших длины ный образец на исследуемый, и указанные 30. волны возбуждающих колебаний, а также действия повторяют. Значение фазового неоднородностей с волновым сопротивлеинварианта (Эз зондирующего сигнала, нием, близким к волновому сопротивлению прошедшего через контролируемую среду и исследуемой среды, дополнительно возбужизмерительное устройство, 6равнивэют со . дают два одночастотных сигнала, частоты значением 6 для эталонного образца, В 35 которых ft u fg выбраны и соотношения f> = случае, когда (Ъ 6 6, принимают реше- fo+ Ю, f2 = fo — Лf, где Л f = const, а в ние о наличии неоднородности в контроли- качестве параметра используют фазовый руем ой среде. Изменение фазового инваРиант принятого трехчастотного сигнаинварианта зондирующего сигнала, равное

1781596

Составитель Б.Лугина

Техред М.Моргентал

Корректор А.Козориз

Редактор

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

Заказ 4270 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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