Измеритель скорости ультразвука

Измеритель скорости ультразвука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ >911167

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву

Союз Советски к

Социалистические

Республик (51)NL. Кл. (22) Заявлено14.07.80 (21) 2966177/25-28 с присоединением заявки М с101 Н 5/00

GO1 N 29/00

9кударотеенный комитет

СССР ао делам изобретений н открытий (2З) Приоритет (5З) ВК534.222:

:620.179 (088.8) ОПУбликовано07 03 82 Бюллетень Фе 9

Дата опубликования описания 07,03.82 (72) Авторы изобретения

Э.Л. Пилецкас и Ю.Г. Шмаков (71) Заявитель (54} ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к неразрушающнм испытаниям ультразвуковым мето. дом и может быть использовано при создании автоматизированных систем контроля.

Известен измеритель скорости ультразвука, содержащий излучающий и прием.ный преобразователи, которые установлены соосно друг к apyry, а их рабочие поверхности строго параллельны 1 .

Недостаток этого измерителя - низкая помехозащищенность из-еа многокрач. ных отражений ультразвука и цифракпионных явлений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является измеритель скорости ультразвука, соцержащий последовательно соединенные генератор импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, детектор и схему совпадений, линию задержки и индикатор 23,, 2

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений нэза многократных отражений ультразвука.

Цель изобретения - повышение точ» ности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, 10 ° детектор и схему совпадений, линию задержки и индикатор снабжен последовательно соединенными приемной многоэлементной решеткой преобразователей, установленной под углом к излучающему преобразователю, блоком линий задержки по числу преобразователей и сумматором, выход которого подключен к входу детектора, формирователем импульсов, включенным между детектором и схемой совпадений, и накопителем, первый вхоц которого подключен к выходу генератора им» пульсов и второму входу схемы совпадений. второй вход - K выходу схемы совпадений, входу индикатора и второму входу детектора.

Причем блок линий задержки выполнен в виде п постоянных линий задержки входы которых соединены с выходом соответствующего преобразователя приемной многоэлементной решетки, и и -1 регулируемых линий задержки, каждая

sa которых включена между накопителем и соответствующим элементом сумматора. ð

На фиг. 1 представлена блок-схема измерителя; на фиг. 2 - пример выполнения блока линий задержки; на фиг. 3временные эпюры, поясняющие работу

CXBMbl,

Измеритель скорости ультразвука содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, излучающий преобразователь 2, приемную многоэлемент ную.решетку 3 преобразователей, установленную под углом к излучающему преобразователю 2, блок 4 линий задержки, сумматор 5, детектор 6, формирователь

7 импульсов и схему S совпадений..! ! 25

Кроме того, измеритель содержит накопитель 9, первый вход которого .подключен к выходу генератора 1 импульсов, ы второму входу схемы 8 совпадений, второй вход — к выходу. схемы 8 совпа30 дений, входу индикатора 10 и второму

sxoay детектора 6. Блок 4 линий задержки выполнен в виде 5 постоянных линий 11 задержки, входы которых соединены с выходом преобразователя приемной многоэлементной решетки 3, и и -1 регулируемых линий 12 задержки, каждая иэ которых включена между накопителем 9 и сумматором ь.

Измеритель скорости ультразвука работает следующим образом.

46

Генератор 1 импульсов возбуждает излучающий преобразователь 2, одновременно импульсы 13 (фиг. 3) поступают на второй вход накопителя 9 и второй вход схемы 8 совпадений. Во время действия электрического импульса 13 излучающий преобразователь 2 возбуждает в исследуемом веществе ультразвуковые колебания 14, которые принимаются преобразователями приемной многоэлементной решетки 3 и преобразуются .ими в электрические сигналы. Поскольку приемная многоэлементная решетка 3 зафиксирована в акустической системе под углом к фронту падающей на нее ультразвукв вой волны, отраженные от ее поверхности колебания 14 не возвращаются на излучающий преобразователь 2, а поглоша3 911167 4 ются в акустической системе, чем соз- дается режим бегущей волны между излучающим преобразователем 2 и приемной решеткой 3.

Кроме того, сигналы, принятые отдель ными преобразователями решетки 3, оказываются сдвинутыми относительно друг друга во времени. Временной сдвиг между сигналами, принятыми отдельными преобразователями решетки 3, при постоянных ее параметрах н жесткой конструкции акустической системы опре|деляется скоростью распространения ультра« звука s исследуемом веществе. Далее эти сигналы поступают на блок 4 линий задержки и сумматор 5, где проходят

; соответственно через линии 1 1 постоян. ной задержки (фиг. 2) и последовательно соединенные линии 12 регулируемой задержки, в которых задержка сигнала одинакова и определяется величиной напряжения, поступающего на управляемый вход и каскады сумматора 5. Причем сигналы, принятые преобразователями решетки 3, более удаленными от излучающего преобразователя 2, проходят большее число регулируемых линий задержки и каскадов сумматора 5.

В исходном состоянии 1 о на выходе накопителя 9 и управляющем входе блока

4 линий задержки устанавливается Вулевой потенциал, все поступающие на блок 4 сигналы задерживаются относительно друг друга на одинаковое времяи исходные временные сдвиги между car налами сохраняются. На выходе сумматора 5 формируется видеоимпульс 15, образованный путем суммирования и детектирования огибающей всех сигналов, принятых решеткой 3. В исходном состоянии видеоимпульс 15 оказывается небольшим по амплитуде из-эа временных сдвигов суммируемых сигналов.

Далее видеоимпульс 1 5 поступает на вход детектора 6, где запоминается его амплитуда. При этом на выходе детектора 6 формируется скачок напряжения, который далее дифференцируется и инвертируется формирователеь| 7 импульсов и поступает на первый вход схемы 8 совпадений..

Поступающий на первый вход схемы 8 отрицательный импульс 17 препятствует прохождению на ее выход зондирующего импульса 13, действующего в этот момент времени на втором входе схемы 8 совпадений.

В последукядие периоды после момента о на выход накопителя 9, соединенном с управляющим входом блока 4, фор911167 6

Я Поскольку время запаздывания сигналов, принятых двумя соседними преобразователями решетки, равно

И=

1 йТ

me a т мируется ступенчатое нарастающее напр жение 16. Под управлением этого напряжения 16 величина задержек в ре лируемых линиях блока изменяется так, что с возрастанием управляющего напряжения 16 временные сдвиги между электрическими сигналами, поступающими с блока 4 в сумматор 5, постепенно умень» шаются. Видеоимпульс 15 на выходе сумматора 5 с каждым, тактом возрастает по амплитуде и достигает максиму» ма при полной компенсации временных сдвигов между выходными сигналами блока 4. Напряжение на выходе детектора 6 также скачкообразно нарастает, а с формирователя 7 íà вход схемы 8 совпадений поступают отрицательные импульсы 17, препятствукяцие проходу зондирующего импульса 13 с второго ее входа на выход.

Процесс продолжается до тех пор, пока при поступлении очередного импульса 13 на накопитель 9 в блоке 4 насту.о пает перекомпенсация временных задер-! жек между сигналами, принятыми отдель- 5 ными преобразователями решетки 3. Видеоимпульс 15 на его выходе уменьшается. При этом на выходе детектора 6 очередной скачок напряжения не появляется.

На выходе формирователя 7 сохраняется высокое напряжение, благоприятствующее проходу зондирующего импульса 1 3 на выход схемы 8 совпадений. Этим импульсом накопитель 9 и детектор 6 приводятся в исходное состояние, и далее 35 описанный цикл повторяется сначала.

В результате периодически повторяющихся циклов на выходе схемы 8 совпадений формируется последовательность импульсов 18, которая подается также 40 на вход индикатора 10. Частота повторения этих импульсов количество периодов Т0, накопленных зондирующих MMllyJlbCOS 1 3

50 время запаздывания сигналов, принятых двумя соседними преобразователями решетки 3; единичный прирост задер55 жки в регулируемых линиях 1 2 задержки блока 4 за один период Т0 зондирующих импульсов 13. где d - расстояние между элементами; у0- угол поворота решетки 3 ow носительно фронта падающей ультразвуковой волны, С. - скорость ультразвука, частота повторения импульсов 18, снимае мых с выхода схемы 8 совпадений, прямо пропорциональна скорости ультраэву|ка С.

Измеритель обеспечивает линейную зависимость между скоростью упьтразвука в исследуемой среде и частотой повторе ния выходных импульсов в достаточном интервале скоростей, что позволяет обес печить высокую точность измерений.

Выбором величины, фиксированных задержек и закона.спада величины задержки достигается электрическая фокусировка характеристики направленности решетки. Этим обеспечивается значительное снижение влияния явлений дифракции на результаты измерений.

Формула изобретения

Измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, иэлучакяций преобразователь, приемный преобразователь, детектор и схему совпадений, линию задержки и индикатор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен последовательно соединенными приемной многоэлементной решеткой преобразователей, установленной под углом к излучающему преобразователю, блоком линий задержки по числу преобразователей, и сумматором, выход которого подключен к входу детектора, формирователем импульсов, включенным между детектором и схемой совпадений, и накопителем, первый вход которого подключен к выходу генератора импульсов и второму mony схемы совпадений, второй вход - к выходу схемы

7 911167 8 совладений, входу индикатора и второму копнтелем и соответствующим элементом входу детектора. сумматора.

2. Измеритель по л. 1, о т л и ч а ю- Источники информации, шийся тем, что блок линий задер- принятые во внимание при экспертизе жки выполнен в виде и постоянных ли- s 1 ° Колесников А. Е. Ультразвуковые ний задержки, входы котбрых, соединены измерения. М., Стандарт, 1970, с. 82., c выходом соответствующего преобразова- 2. Носов В.А. Проектирование ультрателя приемной многоэлементной решеч звуковой ьюмерительной аппаратуры. M., ки и и -1 регулируемых линий задержки, Машиностроение, 1972, с, 125 (протокаждая из которых включена между на- 1О тип).

Редакто Г. Каиалаи

Составитель Л. Лушенко

Текред Е.баритончик Ко екто А. Фе енц

Заказ 1 1 О2/23 Тираж 505 Подписное

ВНИИ Г И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11ЭО35, Москва, Ж-35, Ра ская наб. д. 4/5

Филиал ППИ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4