Устройство для ультразвукового контроля материалов

Устройство для ультразвукового контроля материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 735989

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09. 11.77 (21) 2554922/25-10 (5I)M. Кл, 5 01 N 29/ОС

С 01 Н 5/00 с присоединением заявки М—

Гооударстееииьй комитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 25 05 80 Бюллетень ла, 19 ла делам изобретений и открытии (53) УД К620.179. . 16 (088.8) Дата опубликования описания 28.05.80

Г. Т. Продайвода, М, И. Толстой и В. Т. Лахтанов (72) Авторы изобретения

Киевский ордена Ленина государственный университет имени Т. Г. Шевченко (7l) Заявитель (54) УСТРСЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО

КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для ультразвукового контроля, изучения текстурттых характеристик материалов, упругих свойств и напряженного состояния сильнопоглощаюших анизотропных сред на основе измерения скоростей продольных и поперечных ультразвуковых волн.

Известны устройства для измерения

10 скорости ультразвука в средах, основанные на наложении ультразвуковых импульсов на экране осциллографа, прошедших через два эвукопровода с размещенным между ними образцом и через идентич15 ный дополнительный звукопровод, длина которого равна длине основных звукопроводов $1). B этом устройстве возбуждение колебаний производится генератором видеоимпульсов, что не поз воляет определять характеристики материалов в широком диапазоне частот, а также не позволяет определять коэффициент затухания.

Наиболее близким по технической супптости и достигаемому результату к предлагаемому является устрбйство для ультразвукового контроля, содержашее . электроакустически последовательно сое- . диненные задаюший генератор синусоидальных колебаний регулируемой частоты, делитель частоты, эондируюпптй генератор, иэлучаюший преобразователь, два идентичных звукопровода, между которыми размешен исследуемый образец, приемный преобразователь и усилитель выход которого подключеч к одному из входов двухлучевого осциллографа, а также коммутируюший переключатель, входы которого подключены соответственно к выходу делителя частоты и к выходу задаюшего генератора, а выход — к ° входу синхронизации осциллогра фа, а также приемо-излучающий преобразователь, генератор линейно-иэмепяюшегося напряжения, вход которого подключен к выходу задаюшего генератора через пороговый формирователь, причем моду3 78 ляторы трубки осциллографа подключены к блоку подсветки, управляемого импульг сами делителя частоты 2 .

Недостатком известного устройства является малая точность измерений при измерениях сильнопоглощающих материалов, так как в этом случае не удается получить четкие эхо-импульсы, отраженные от торцов образца, Цель изобретения — повышение точности измерений при контроле сильнопоглощающих материалов. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее электроакустически последовательно соединенные залающий генератор синусоидальных колебаний регулируемой частоты, делитель частоты, зондирующий генератор, излучающий преобразователь, два идентичных звукопровода, между которыми размещен исследуемый образец, приемный преобразователь и усилитель, выход которого подключен к одному из входов двухл чевого осциллографа, а также коммутирующий переключатель; входы которого подключены соответственно к выходу делителя частоты и к выходу задающего генератора, снабжено электроакустически последовательно соединенной цепью, состоящей из двух дополнительных звукопроводов, идентичных основным звукопроводом, дополнительных приемного и излучающего преобразователей, дополнительного усилителя и аттейюатора, при этом вход дополнительного излучающего преобразователя подключен к выходу зондирукицего генератора, а выход аттенюатора соединен со вторым входом двухлучевого осциллографа.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит задающий генера- тор 1 синусоидельных колебаний, выход которого соединен с электронносчетным частотомером 2, с входом делителя частоты 3 и одним иэ контактов переключателя 4. Лелитель частоты 3 предназначен для деления частоты задающего генератора 1 с коэффициентом деления 1:10, где q =1,2, 3, ...

Выход делителя частоты 3 соединен

= с вх о д ам зондирующего генератора 5 и с одним из контактов переключателя 4.

Последний предназначен для синхронизации работы двухлучевого осциллографа

6 или импульсами с выхода делителя частоты 3 Рли плппяжением с выхода задающего rr rrepaIopa 1. Зонщц1ук щий

4 генератор 5 предназначеч для возбуждения излучающих пьеэопреобразователей 7 и 8. Преобразователь 8 и приемный пьезопреобраэователь 9 смонтированы rlo обеим сторонам двух идентичных эвукопроводов 10 и 11, между которыми размещен исследуемый образец 12. В дальнейшем звукопроводы

10 и 11 называют измерительными.

Преобразователь 7 и приемный пьеэопреобразователь 13 смонтированы по обеим сторонам двух звукопроводов 14 и 15 идентичных звукопроводам 10 и

11. Звукопроводы 14 и 15 соединены 5 . последовательно, т. е. их другие торцы (на которых не установлены пьезопреобразователи) соединены между собой. В дальнейшем звукопроводы 14 и 15 называют эталонными. ПриеМный пьезо2-n преобразователь 9 измерительных звукопроводов соединен .с входом приемного усилителя 16, служащего для усиления ультразвуковых импульсов прямого прохождения через звукопровод 10, образец

l2 и звукопровод 11. Выход усилителя

16 подключен к одному из входов вертикального отключения (например, к первому) осциллографа 6. Приемный преобразователь эталонных пьеэозвукопроводов 13 присоединен к входу приемного усилителя 17, предназначенного для усиления ультразвуковых импульсов прямого прохождений через звукопроводы 14 и

15. Выход усилителя 17 через аттенюа35 тор 18 соединен со вторым входом вертикальнаго отклонения осциллографа 6.

Аттенюатор 18 служит для измерения поглощения ультразвука в исследуемом образце.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вь абатывает непрерывные синусоидальные колебания .регулируемой частоты. Выходное напря45 жение генератора 1 поступает на делитель частоты 3, коэффициент деления которого выбирается с учетом поглощения ультразвуковых колебаний в образце

so

12. Выходные импульсы усилителя 3 запускают зондирующий генератор 5 и синхронизируют развертку осциллографа 6 при предварительной настройке работы устройства. Электрические импульсы генератора

5 возбуждают излучающие пьезопреобразователи 7 и 8, которые преобразуют их в ультразвуковые импульсы, распространяющиеся соответствеrrrro rro звукопроволам 14 и 15 и звукспроводу 10, об735 383

Устройство для ультразвукового контроля материалов, содержащее электроакустически последовательно соединенные задающий генератор синусоидальных колебаний регулируемой частоты, делитель частоты, зондирующий генератор, излучающий преобразователь, два идентичнйх звукопро-. вода, между которыми размещен исслецуемый образец, приемный преобразователь, усилитель, выход которого подключен к одному из входов двухлучевого осциллог= рафа, а также коммутирующий переключатель, входы которого подключены соответственно к выходу делителя частоты и к выходу задающего генератора, а выход- к входу синхронизации осциллографа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений Hp% кон ропе сильнопоглощающих материалов, оно снабжено электроакустически после.довательно соединенной цепью, состоящей из двух дополнительных звукопроводов, идентичнык основным звукопроводам, дополнительных приемного и излучающего преобразователей, дополнительного усилителя и аттенюатора, при этом вход дополнительного излучающего преобразователя подключен к выходу зондирующего генератора, а выход аттенюатора соединен со вторым входом двухлучевого ос» циллографа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No442411, кл, С 01 Н 5/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

;М 425110, кл. Гх 01 Р 5/00, 1973 (прототип) .

5 разцу 12 и звукопро»оду 1 1. Ультразвуковые импульсы прямого прохождения через звукопровод 10, образец 12 и звукопро»од 11 регистрируются приемным пьезопреобразователем 9, усиливаются приемным усилителем 16 и подаются на один из входов вертикального отклонения цвухлучевого осциллографа 6. Ультразвуковые импульсы прямого прохождения через звукопроводы 14 и 15 регист- рируются приемным пьезопреобразователем 1 3, ус ил ива ются пр иемным ус ил ителем 17 и через аттенюатор 18 подаются на другой вход вертикального отклонения двухлучевого осциллографа 6. Таким об- 1s разом, при синхронизации осциллографа 6 импульсами делителя частоты 3 (переключатель 4 на чертеже установлен в нижнее положение) наблюдаются два ультразвуковых импульса, один из которык соответ- 20 ствует импульсу прямого прохождения через эталонные звукопроводы 14 и 15, а npyroA - импульсу прямого прохождения через звукопровод 10, образец 12 и звукопровод 11. Эти импульсы сдвинуты относительно друг друга на время, равное времени распространения ультразвукового сигнала через исследуемый образец. Ванная серия импульсов наблюдает ся при прецварительной настройке работы устройства. Импульсы многократного,отражения в измерительных и эталонных звукопроводах и образце не учитываются, так как ик амплитуца намного меньше амплитуды импульсов прямого прохождениями

Для измерения скорости и поглощения ультразвука в исследуемом образце используют оптическое наложение импульсов на экране осциллографа. Это осуществляется 4> при синхронизации осциллографа 6 напряжением задающего генератора 1 (переключатель 4 на фиг. 1 установлен в верх-. нее положение). Э этом случае ультразвуковые импульсы наблюдаются на прямом 4

õоду развертки. Изменяя частоту задаюшего генератора 1, можно точно совместить эти импульсы. Тогда обратная величина самой низкой частоты, при которой осушествляется точное наложение импульсов, будет равна интервалу времени между этими импульсами. Частота задающего генератора с высокой точностью измеряется электронносчетным частотомером 2. !

Измерение поглощения ультразвуковых колебаний в исслецуемом материале осуществляется аттенюатором 18. При точном наложении импульсо» ик амплитуды сравниваются на экране осциллографа.

Предложенное устройство испытано в лабораторных условиях и результаты экс1 периментальной проверки на образе андезито-базальта пористой текстуры (порис» тость 357). показали, что оно обеспечивает измерение скорости и поглощения ультразвука практически в любых сильнопоглошаюших материалах, такик как горные породы, полимеры, бетон, композиционные материалы, а также сварные конструкции, сооружения и т. д. При этом абсолютная величина скорости ультразвука измеряется с погрешностью, не превышающей 0,1 о, а точность относительных измерений скорости (например, при текстурном анализе, при изменении термодинамических условий измерений) порядка 0,017.

Формула изобретения

735989

Составитель Е. Литвинов

Редактор Т. Иванов Техред Л. Теслюк Корректор Ю. Макаренко

Заказ 24 1 7/35 Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП"Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4