Устройство для измерения коэффициента затухания ультразвука

 

Изобретение относится к акустической контрольно-измерительной технике и может быть использовано при определении температурной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн в химических нитях и моноволок- ; нах с целью исследования их структур, физико-механических свойств и контроля их качества в химической и текстильной промышленности. Цель изобре1C 1C 42 со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 4Y .. г> „.

g; - .7

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ, „, 13

K ABTOPCKOINY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3620198/25-28 (22) 13.07. 83 (46) 30.03.86, Бюл. Ф 12 (71) Специализированное конструкторское бюро с опытным производством отдела теплофизики. АН УЗССР (72) Б.X.Þíóñoâ и О.Ш.Хакимов (53) 534.22(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 359585, кл. С 01 N 29/04, 1970.

Авторское свидетельство СССР е 669285, кл. G 01 N 29/04, 1976.

„„SU„„1221498 A (51) 4 G 01 Н 5/00 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ УЛЬТРАЗВУКА (57) Изобретение относится к акустической контрольно-измерительной технике и может быть использовано при определении температурной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн в химических нитях и моноволок- : нах с целью исследования их структур, физико-механических свойств и койтроля их качества в химической и текстильной промышленности. Цель изобре1? 21498 гения - повышение точности измерения при непрерывном изменении температуры образца. Устройство содержит генератop I колеба,ния, соединенный через первый коммутатор 2 с одним из двух электроакустических излучателей 5, 7, электроакустический ITpHFMHHK 8, установленный на одной прямой с ними и подключенный к приемно-измерительному тракту,, состоящему из усилителя

9, второго коммутатора 10 и индикатора 17. Для измерения коэффициента затухания ультразвука при непрерывном изменении температуры коммутаторы 2 и 15 переключают в положение д коммутатор 10 остается в положении о и включают терморегулятор 24. При этом ультразвуковые колебания от излучателя 5, распространяясь по об—

Изобретение относится к акустической контрольно-измерительнои технике и может быть использовано при определении температурной зависимос=ти коэффициента затухания ультразвуковых волн в химических нитях и моноволокнах с целью исследования их структур, физико-механических свойств и контроля их качества в химической и текстильной промышленностях.

Цель изобретения — повышение точности измерения при непрерывном изменении температуры образца.

На чертеже приведена блок-схема устройства для измерений коэффициента затухания ультразвука.

Устройство содержит послецовательно соединенные генератор 1 и первый коммутатор ?, первый и второй аттенюаторы 3 и 4, подключенные к первои второму выходам коммутатора 2, первый электроакустический излу -:атель 5, установленный на свободно качающейся подвеске 6 и подключенный к выходу первого аттенюатора 3, второй электроакустический излуча— тель 7, подключенный к выходу второ-го .аттенюатора 4, последовательно соединенные электроакустический приемник 8, усилитель 9, второй коммутатор 10, первый блок 11 памяти, первый делитель 12., вторым выходом разпу, температура которого изменяется в соответствии с заданной программой, дос.тигают приемника 8, через усилитель 9, выход Г коммутатора 10, через пе-оный делитель 1?, первый блок 13 логарифмирования второй де литепь 14, выход а третьего коммутатора 15 поступают на вход первого сумматора 16. Иа второй вход сумматора 16 поступает сигнал через второй блок 22 памяти с блока 21 умножения.

Б сумматоре 16 сигналы суммируются и поступают на вход индикатора 17 и на второй вход блока 25 регистрации, где регистрируется величина коэффициент- затухания в зависимости от температуры образца,таккак навторой вход блока 27 поступает сигнал с выхода преобразователя 23 температуры.1 ил.!

>îäi;.ëþ÷åHHûé к второму, выходу второго коммутатора 10, первый блок 13 логарифмирования, второй делитель 14, третий коммутатор 15, первый сумма5 тор 16 и индикатор 17, последователь,:о соединенные преобразователь 18 линейньгл перемещений в электрический сигнал, механически связанный электроакустическим излучателем 5, второй су13матор 19, третий делитель 20, блок 21 умножения и второй блок 22 памяти, выходом подключенный к второ му вхсду первого сумматора 16,, последовательно соединенные преобразователь 23 температуры в электрический сигнал и терморегулятор 24, блок

peãëcòðàöèii 25, первым входом подклс:-..енный к второму выходу преобраз=;3ÿòåëÿ ?3 температуры в электрический сигнал, второму выходу первого сумматора 16, а o кж" третий блок 26 памяти, входом подключенный к второму в лходу третьегo коммутатора 15, а выходом — к вто тому входу блока 2 умножв:иия, Устройство работает сле: ;-нм образом.

Перед началом работы коммутаторь. .- О 2, 10 устанавливаются в положение a .

Коммутатор 15 находится в любом положении.

C 221.4 а<8

Включают все блоки устройства, кроме термарегулятара.

Электрические импульсы возбуждения or генератора 1 через первый вы ход (положение а ) гервого коммутатора 2 H через аттенюатор 3 паcтупаюч к излучателю 5,. установленному в тачке с координатой Х, и преобразуются в ультразвуковые (УЗ) колебания . УЗ колебания распространяются по образцу достигают приемника 8 и преобразуются в электрические колебания. Сигнал с выхода приемника 8 через усилит=ль 9 и через первый выход второго коммутатора 10 (полажение .а ) поступает на первый блок 11 памяти, в котором запоминается амплитуда сигнала, рав". ная U . С выхода первого блока 11 памяти сигнал поступает на первый вход первого делителя 12, Однако на выходе первого делителя 12 амплитуда сигнала равна нулю, поскольку на его втором входе сигнала нет, т.е. напряжение на втором входе делителя 12 равно нулю. Вследствие этого напряжения на выходе блоков 13- 16 также равны нулю., Затем коммутаторы 2, 10 и 15 переключают ъ положение 8 ю импульс возбуждения от генератора 1 через второй выход (положение о ) первого коммутатора 2 и через аттенюатор 4 поступает к излучателю 7, где преобразуется в УЗ колебания. УЗ колебания, распространяясь по образцу, достигают приемника 8 и преобразуются обратно в электрические колебания.

С выхода приемника 8 через усилитель 9, второй выход 3 второго коммутатора 10 сигнал амплитудой U1 поступает на второй вход первого делителя

12, на первый вход которого с выхода первого блока 11 памяти поступает сигнал амплитудой 0 . С выхода первого детителя 12 электрический сиг01 нал, равный величине „--, поступает через первый блок 13 логарифмирования на вход второго блока 14 деления, в который предварительно введено постоянное напряжение, пропорциональное длине образца L . С выхода второго

z делителя 14 сил« --. величиной — fn—

01

"через второй выход 3 третьего коммутатора 15, через третий блок 26 памяти поступает на первый вход блока 21 умножения, иа вт «рои вход которого па .тупает с выкала треч ьега делителя

2Cl сигнал, пропорциональный величине

L-aL C — 1п -- .

О, Вход третьего делителя 20 соединен через второй сумматор 19 с выходам преобразователя 18 изменений линеиных размеров образца в электричес10 кий сигнал, С выхода 21 умножения

07, сигнал величиной ---- — Рп -- посту« .<- < 1 О< пает через второй блок 22 памяти на вход первого сумматора 16. Поскольку

15 на втором входе первого .сумматора 16 сигнала нет (т.е, напряжение на нем равно нулю), то величина сигнала на выходе первого сумматора 16 равна величине сигнала на его первом вы20 г ходе †-- — Ь --. и,.

Сигнал с выхода первого сумматора

16 поступает на вход индикатора 17, измеряющего его величину, и на вход

25 блока 25 регистрации, который регистрирует не только величину сигнала с выхода первого сумматора 16, но и о регистрирует температуру образца 1, значение которой поступает с выхода

30 преобразователя 23 температуры и при отключенном термарегуляторе 24 соответствует комнатной температуре..

Отметим, что поскольку терморегулятор 24 отключен, длина образца не изменяется, т.е. Ь1 = О. Следовательно, напряжение на выходе преобразователя 18 также равно нулю, а на выходе второго сумматора 19 оно пропорционально величине L (так как

40 L- L =L). Амплитуда сигнала на выходе

Ь третьего делителя 20 равна — — а (1 У

CCг на выходе блоков 22 и 16 — — Ь вЂ” .

О, Таким образом, при отключении

45 терморегулятора 24 устройство изме-. ряет коэффициент затухания ультразвука, определяемый формулой (4

Сп—

О, 50 «" о

< «

Для измерения коэффициента затухания ультразвука при непрерывном изменении температуры коммутаторы 2 и 15 переключают в положение а, комму55 татар 10 остается в положении 3 и включают терморегулятор 24.

При этом ультразвуковые колебания ат излучателя 5, распространяясь по

1221498 образцу, проходят участок образца длиной L,,температура которого измевяется в соответствии с заданной программой терморегулятора 24, достигают приемника 8. Затем сигнал через усилитель 9, через второй выход

Ь второго коммутатора IO через блоки 12, 13, 14 и через первь1й выход ц третьего коммутатора 15 поступает на вход первого сумматора 16. Амплии, туда этого сигнала равна — en — —. На

Ll( второй вход первого сумматора 16 поступает сигнал амплитудой

LIä

---- Ь вЂ” через второй блок 22 памяти

Ъ, с выхода блока 21 умножения.

В первом сумматоре 16 оба сигнала суммируются и с его выхода суммарный сигнал амплитудой

0 — — Е.- --Ел

U1 поступает на вход индикатора 17, измеряющего величину сигнала, и на второй вход блока 25 регистрации, где регистрируется величина сигнала и значение температуры образца, так как на первый вход блока 27 с выхода преобразователя 23 температуры поступает электрический сигнал, пропорциональный температуре т. образца.

Алгоритм вычисления коэффициента

М затухания ультразвука определяется формулой

u,< U, м= — — е — --е —. и, Ь 11, (2)

Перед измерениями устройство настраивают следующим образом.

Приемник 8 устанавливают в точке с координатой Х » расположенной между излучателями 5 и 7 на равных расстояниях, т.е ° Х > — " = Х вЂ” "з и L = L, . Включают все блоки, кроме терморегулятора. Третий коммутатор 15 устанавливают в положение а

Первый и второй коммутаторы 2 и 10 устанавливают в положение а, но через некоторое время (достаточно от одной до нескольких секунд) переключают в положение 8, Если при этом показания индикатора 17 отличаются от нуля, то это свидетельствует о неналаженности устройства, В этом случае, изменяя коэффициент ослабления аттенюатора 4, добиваются желаемого эффекта, т.е. налаженности устройства.

30

Устройство для измерения коэффициента затухания ультразвука, содержащее последовательно соединенные генератор и первый коммутатор, .пер40 вый и второй электроакустические излучатели, последовательно соединенные электроакустический приемник, усилитель и второй коммутатор и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я

45 тем, что, с целью повыщения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными первым блоком памяти,, входом подключенным к первому выходу второго коммутатора, первым

50 делителем, вторым входом подключенным к второму выходу второго коммутатора, первым блоком логарифмирования, вторым делителем„. третьим коммутатором и первым сумматором, выходом подключенным к входу индикатора, последовательно соединенными преобразователем линейных перемещений в электрический сигнал, механи5 i0

Если и при этом ие ЛОстигается F Ãëÿсмого результата, то изменяют коэффициент ослабления аттенюатора 3 и процесс повторяют.

После настройки устройства приступают к измерениям, которые осуществляют следующим образом.

Приемник 8 устанавливают в точке с координатой Х, . Терморегулятор отключают. Первый и второй коммутаторы 2 и 10 устанавливают в положение

П на некоторое время (достаточно неск .лько секунд), затем коммутаторы

2, 10 и 15 устанавливают в положение 11 . При этом показания индикатора 1/ и блока 25. регистрации соответствует значению коэффициента затухания а ультразвука при комнатной температуре t0 . Далее включают терморегулятор 24. Показания индикатора 17 и блока 25 регистрации при включенном терморегуляторе соответствуют величине ж (t) .

Устройство позволяет повысить точность измерения коэффициента затухания за счет стабилизации акустических контактов и исключения перемещения образца относительно излучателя и приемника, а также за счет регистрации изменения длины образца при нагреве, Формула изобретения

1221498

Составитель А.Иванов-Шиц

Редактор М. Келемеш Техред 0 Гортвай Корректор А . Ференц

Заказ 1б03/47

Тираж 50/

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 чески связанным с первым электроакустическим излучателем, установленным на свободно качающейся подвеске, вторым сумматором, третьим делителем, блоком умножения и вторым блоком памяти, выходом подключенным к второму входу первого сумматора, последовательно соединенными преобразователем температуры в электрический сигнал и терморегулятором, блоком регистрации, входом подключенным к второму выходу преобраэователя температуры в электрический сиг. нал, а вторым входом — к второму выходу первого сумматора, третьим блоком памяти, входом подключенным к второму выходу третьего коммутатора, а вьгсодом — к второму входу второго блокаумножения, первым ивторым аттенюаторами,входамиподключенными соответственно кпервому и Второ10 му выходупервого коммутатора,авыходаIfH-соответственно к первому и второму электроакустическим излучателям.