Устройство для ультразвукового контроля поверхности материала

 

Изобретение относится к устройствам для определения физико-меха- .нических харагктеристик поверхностей материалов. Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение температурного диапазона исследований за счет использования волноводных концентраторов 9, 13 приемного и излучающего преобразователей 16, 17. Волноводный концентратор 9 энергии акустической волны излучающего пьезопреобразователя 16 выполнен двухканальным, один канал непосредственно контактирует с образцом 8 исследуемого материала, другой заканчивается волновым отражателем 12 энергии акустической волны , а пьезопреобразователи 16, 17 расположены вне зоны нагрева. При этом исключается паразитное время прохождения объемных акустических волн, т.е. повьшается точность измерений , а расположение пьезопреобразователей 16, 17 вне зоны нагрева исключает погрешность, вызванную изменением их пьезоэффекта. 1 ил. с S5 (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЯ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК авБ ип (бо 4 С О1 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3982850/25-28 (22) 02 ° 12.85 (46) 23.03.87. Бюл. Р 11 (72) В.A Ëîìîâñêèé, В.Г.Шаталов и В.К.Алтухов (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И- 879443, кл. G 01 N 29/04, 1981.

Патент США !Ф 4038365, кл. 73-67.7, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО

КОНТРО!И ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к устройствам для определения физико-меха.нических характеристик поверхностей материалов. Келью изобретения является повышение точности измерения и расширение температурного диапазона исследований за счет использования волноводных концентраторов 9, 13 приемного и излучающего преобразователей 16, 17. Волноводный концентратор 9 энергии акустической волны излучающего пьеэопреобразователя 16 выполнен двухканальным, один канал непосредственно контактирует с образцом 8 исследуемого материала, другой заканчивается волновым отражателем 12 энергии акустической волны, а пьезопреобразователи 16, 17 расположены вне зоны нагрева. При этом исключается паразитное время прохождения объемных акустических волн, т ° е. повышается точность измереник, а расположение пьезопреобразоЯ вателей 16, 17 вне зоны нагрева исключает погрешность, вызванную изменением их пьезоэффекта. 1 ил.

1 12986

Изобретение относится к устройст.вам для определения физико-механических характеристик поверхностей материалов, Цель изобретения — повышение точности измерения физико-механических характеристик поверхностей материалов и расширение температурного диапазона исследований за счет использования волноводных концентраторов при- 10 емного и излучающего пьезопреобразов ат елей.

На чертеже показано устройство, общий вид.

Устройство состоит из корпуса 1, держателя 2 образца, подпружиненного пружиной 3, штока 4 вертикального перемещения с ручкой 5 перемещения, кронштейнов излучающей 6 и приемной

7 акустических систем исследуемого образца 8 материала, волноводного концентратора 9 иэлученич с основным каналом 10 излучения, каналом 11 определения потерь акустической энергии в волноводных концентраторах, отражателя 12 волновой энергии, приемного волноводного концентратора

13, пружин 14 и 15 регулировки усилия контактного прижима, пьеэопреобраэователей 16 и 17 излучающей 6 и приемной 7 акустических систем, динамометрических винтов 18 и 19, генератора 20 зондирующих импульсов, измерителя 21 временных интервалов, фиксирующего время прохождения акустической волны по излучающему концентратору туда и обратно, общего измерителя 22 временных интервалов, усилителя 23.

Устройство работает следующим об- 40 разом.

Сигнал с генератора 20 зондирующих импульсов поступает на излучающий пьезопреобразователь 16 и на общий измеритель 22 временных интерва- 45 лов, а также на измеритель 21 временных интервалов прохождения акустической волны по волноводному концентратору, запуская оба измерителя временных интервалов. Электрический 59 сигнал преобразуется излучающим пьезопреобразователем 16 в объемную акустическую волну, которая распространяется по волноводному концентратору 9, по основному каналу 10 и 55 каналу 11 определения потерь акустической энергии в волноводных концентраторах., Длина пути прохождения акус57 2 тической волны в основном канале 10 и канале 11 определения потерь акустической энергии ра.вны между собой.

Объемная акустическая волна, идущая по основному каналу 10 достигнув поверхности исследуемого образца 8 материала, трансформируется в поверхностную акустическую волну, распространяющуюся по поверхности образца 8 исследуемого материала.

Объемная акустическая волна, идущая по каналу 11 определения потерь акустической энергии в волноводных концентраторах, достигает отражателя

12 волновой энергии, отражается от него и идет в обратном направлении по этому же каналу, преобразуется излучающим пьезопреобразователем 16 в электрический сигнал, который поступает на второй вход измерителя 21 временных интервалов прохождения акустической волны и останавливает счет времени на нем. Время, зафиксированное на измерителе 2 1 временных интервалов,. соответствует времени прохождения объемной акустической волны по волноводным концентраторам

9 и 13, так как их длины равны между собой и, следовательно, равны длины пути прохождения объемной акустической волны по ним, а тогда и времена прохождения объемной акустической волны по ним равны между собой. Таким образом

Ь о

"

Так как времена прохождения объемных акустических волн по всем длинам акустических путей волноводных концентраторов равны между собой л

"ю « ? >

98657

10 л б

P9 = ь

При изменении температуры исследо20

Формула изобретения о ь +о +ь

22oss 9og 8<08 <Зоь ) /

l = ( л

8 во 6. 22 ока. 9

Составитель И.Ардашева

Техред H. Глущенко Корректор А.Зимокосов

Редактор M.Áëàíàð

Заказ 883/47

Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 12 где с „ — время прохождения объемной акустической волны по приемному волноводному концентратору 13. то тогда можно записать

Поверхностная акустическая волна, трансформированная из объемной акустической волны, излученной волноводным концентратором 9 с основного канала 10 излучения, дойдя до приемного воляоводного концентратора 13, преобразуется опять в объемную акустическую волну и пьезопреобразователем 17 в электрический сигнал, который поступает на усилитель 23 и на второй вход измерителя 22 временных интервалов.

Время, зафиксированное на измерителе 22 временных интервалов, соответствует общему времени, равному сумме времен прохождения объемных акустических волн по волноводным концентраторам 9 и 13 и поверхностной акустической волны по поверхности исследуемого материала, т.е.

% где 7 — время, зафиксированное

22 оьщ измерителем 22 временных интервалов, и „, — время прохождения объемных акустических 35 волн по волноводным концентраторам 9 и 13;

"е„, — время прохождения поверхностной акустической волны по поверхнос- 40 ти исследуемого материала.

Это выражение преобразуется к виду ь 2 = сз + c, . Тогда точное

22 оБщ 8 поф 9ю— время прохождения поверхностной акус- 45 тической волны по поверхности исследуемого образца равно

Зная точное время прохождения поверхностной акустической волны по поверхности исследуемого материала, точно определяется скорость ее прохождения, а, зная скорость распространения поверхностной волны, судят о физико-механических характеристиках поверхности материалов, в частности модуле упругости. Степень затухания поверхностной акустической волны определяется усилителем 23 и также служит характеристикой физикомеханических свойств поверхностей вания поверхностных физико-механических характеристик материалов отсутствует погрешность в определении этих характеристик, вызванная изменением пьезоэффекта пьезопреобраэователей, так как они вынесены иэ эоны непосредственного нагрева исследуемого образца.

Устройство для ультразвукового контроля поверхности материала, содержащее излучающий и приемный пьезопреобраэователи, механизм перемещения пьезопреобразователей, измеритель угла наклона пьезопреобразователей и блок передачи ультразвуковых колебаний, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения температурного диапазона исследований, блок передачи ультразвуковых колебаний выполнен в виде волноводных концентраторов энергии акустической волны приемного и излучающего пьезопреобразователей, при этом волноводный концентратор излучающего пьезопреобразователя выполнен двухканальным, один канал которого предназначен для непосредственного контакта с исследуемым материалом, второй — оканчивается волновым отражателем, а пьезопреобразователи расположены вне зоны нагрева.