Устройство для ультразвукового контроля сред

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для изучения характеристик твердых тел с большим затуханием ультразвука . Целью изобретения является повышение точности измерения и производительности контроля за счет синфазного оптического наложения последнего импульса в эталонной пачке импульсов и последнего полупериода . установившихся колебаний в прошедшем через образец ультразвуковом импульсе , для чего дополнительно введены тактовьм генератор 8, схема 9 выделения парных синхроимпульсов, RS-триггер 10, две схемы И 11, 14, схема ИЛИ 12 и блок 13 формирования эталонных и измерительных импульсов. 2 ил. л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

""" 1

1 (5D 4 ° 01 N 29 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4035187/25-28 (22) 10.03.86 (46) 30.11.87. Бюл. № 44 (71) Институт геофизики им. С.И. Субботина (72) О.П. Кравчук, В.Т. Лахтанов, Г.Т. Продайвода и А.М. Свиридов (53) 620. 179. 16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1065768, кл. G 01 М 29/04, 1984.

Лохматов В.М., Карпов Е.Н. Цифровой прибор для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в образцах горных пород. — В

c6.: Геофизическая аппаратура. Л.:

Недра, 1985, вып. 83, с. 42-47.

Авторское свидетельство СССР № 1043552, кл. G 01 N 29/04, 1983.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1035504, кл. С 01 N 29/04//С 01 Н

5/00,,1983.

Авторское свидетельство СССР № 903760, кл. G 01 N 29/00, 1982.

„„SU 1355923- -А 1; (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО

КОНТРОЛЯ СРЕД (57) Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для изучения характеристик твердых тел с большим затуханием ультразвука. Целью изобретения является повышение точности измерения и производительности контроля эа счет синфазного оптического наложения последнего импульса в эталонной пачке импульсов и последнего полупериода установившихся колебаний в прошедшем через образец ультразвуковом импульсе, для чего дополнительно введены тактовый генератор 8, схема 9 выделения парных синхроимпульсов, RS-триггер 10, две схемы И 11, 14, схема ИЛИ

12 и блок 13 формирования эталонных и измерительных импульсов. 2 ил.

1 13559

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в геофизике для изучения текстурных характеристик горных пород, упругих свойств и напряженного состояния сильно поглощающих анизотропных сред, в физике твердого тела, химии, материаловедении, строительстве и т.д.

Целью изобретения является повыше- 10 ние точности измерения и производительности контроля за счет синфазного оптического наложения последнего импульса в эталонной пачке импульсов и последнего полупериода установив- 1б шихся, колебаний в прошедшем через образец ультразвуковом импульсе.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы его работы. 20

Устройство для ультразвукового контроля сред содержит последовательно электроакустически соединенные зондирующий генератор 1, излучатель

2, приемник 3, усилитель 4 и осциллограф 5, измеритель 6 временных интервалов и синхронизатор 7, подключенный к входу измерителя б временных . интервалов, последовательно соединенные тактовый генератор 8, схему 9 вы- ЗО деления парных синхроимпульсов, вторым входом подключенную к выходу син-. хронизатора 7, RS-триггер 10, R-входом подключенный к второму выходу схесхемы 9 выделения парных синхроимпуль-З сов, и первую схему И 11, выходом подключенную к входу зондирующего генератора 1, последовательно соединенные схему ИЛИ 12, входами подключен- ную соответственно к первому и второ- 40 му выходам схемы 9 выделения тактовых синхроимпульсов, и блок 13 формирования эталонных и измерительных импульсов, выходом подключенный к второму входу первой схемы И 11, и вторую 45 схему И 14, входами подключенную соответственно к инверсному выходу RSтриггера 10 и выходу блока 13 формирования эталонных и измерительных импульсов, а выходом — к второму вхо- 50 ду Y осциллографа 5, вход Х осциллографа 5 подключен к второму выходу схемы 9 выделения парных синхроимпульсов. Позициями 15-27 на фиг. 2 обозначены сигналы с блоков устройства при его работе.

Суть изобретения заключается в том, что измерительные операции основаны на синфазном.оптическом наложении последнего полупериода установившихся колебаний в принятом ультразвуковом импульсе и последнего импульса в эталонной пачке импульсов.

Последний полупериод установившихся колебаний в принятом импульсе, соответствующий последнему полупериоду возбуждающего сигнала, имеет амплитуду (длительность), равную амплитуде (длительности) полупериодов колебаний в стационарной (установившейся) части принятого ультразвукового импульса. Сразу же после окончания возбуждающего сигнала (после окончания его последнего импульса) принятый ультразвуковой импульс начинает затухать и амплитуда его последующего полупериода колебаний (после окончания последнего полупериода установившихся колебаний) становится меньше по сравнению с амплитудой последнего полупериода установившихся колебаний в принятом импульсе.

При контроле вначале осуществляют запуск зондирующего генератора пачкой измерительных импульсов, число импульсов в которой выбирают равным 4-5.

На экране осциллографа контролируют принятый ультразвуковой импульс. Изменяя длительность и частоту импульсов в измерительной пачке импульсов, настраиваются на резонансную частоту излучающего преобразователя путем получения максимальной амплитуды всех полупериодов (периодов) колебаний в принятом ультразвуковом импульсе в измерительной пачке импульсов (добавляя к 4-5 имеющимся импульсам один, два,... и т.д. импульса) и осуществляют визуальный контроль принятого импульса. Начиная с некоторого колебания (обычно с 6-7 полупериодов колебаний в принятом импульсе, каждый полупериод колебаний которого соответствует определенному импульсу в измерительной пачке импульсов, т.е. первый полупериод соответствует первому импульсу в измерительной пачке импульсов, второй полупериод — второму импульсу и т.д.), в принятом ультразвуковом импульсе устанавливается стационарный (установившийся) режим колебаний. При этом режиме, добавляя или отнимая один импульс в измерительной пачке импульсов, легко контролировать последний полупериод установившихся колебаний в прошедшем через

1355 образец (принятом) ультразвуковом импульсе.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 7 вырабатывает непрерывную последовательность синхроимпульсов 16 (на фиг. 2 показаны только два синхроимпульса), следующих с частотой F „„ = 1/T ÄÄp rpe Т,„„„> — 10 период повторения синхроимпульсов 16.

Частота Е,„„„р (период Т,„„„ ) может регулироваться в широком диапазоне, определяемом нижним и верхним пределом измеряемого времени распространения ультразвука в исследуемой среде, при этом период T „„„l, (частота

F „„„ ) измеряется измерителем 6 временных интервалов (цифровым частотомером). Синхроимпульсы 16 подаются на первый (сигнальный) вход схемы 9 выделения парных синхроимпульсов, на второй (управляющий) вход которой подаются тактовые импульсы

15, следующие с тактовой частотой 25

F, „ = 1/Т, „,, вырабатываемые тактовым генератором 8, где Т, „, — период повторения тактовых импульсов.

Частота F, „ выбирается из следующего условия: предыдущий ультразвуковой З0 импульс должен полностью затухнуть до прихода последующего (на фиг. 2 разрывы по осям времени сделаны для того, чтобы показать следующий тактовый импульс и временной интервал

Т „,). Схема 9 формирует парные синхроимпульсы 17 (измерительный) и 18 (эталонный), и так как она периодически управляется тактовыми импульсами

Р

15, то парные синхроимпульсы 17 4р следуют с тактовой частотой (последующие парные синхроимпульсы на фиг.2 не показаны).

Измерительный синхроимпульс 17 синхронизирует работу зондирующего 45 генератора 1 для получения измерительного ультразвукового (прошедшего через образец) импульса, а эталонный синхроимпульс 18 используется для формирования эталонной пачки импульсов, используемой. для синфазного оптического наложения с измерительным ультразвуковым.

Измерительный синхроимпульс 17 подается на S-вход RS-триггера 10, и на его прямом выходе Q устанавливается "1" (19), а на инверсном Q

"О" (20). Эталонный синхроимпульс 18 возвращает RS-триггер 10*в исходное

923

4 положение (на прямом выходе Q устанавливается "0" а на инверсном—

"1").

С помощью схемы ИЛИ 12 измерительный 17 и эталонный 18 синхроимпульсы объединяются по одному выходу (выход схемы 12 — 21) и подаются на вход блока 13 формирования измерительных и эталонных пачек импульсов, который формирует измерительную и эталонную пачки импульсов (22, первая пачка— измерительная, вторая — эталонная) с регулируемыми числом импульсов, длительностью и частотой импульсов, причем число импульсов в эталонной r пачке импульсов, их длительность и частота выбраны равными соответствующим параметрам в измерительной пачке импульсов. Последнее условие легко выполнимо, так как измерительные и эталонные пачки импульсов формируются одними и теми же элементами блока 13. Блок 13 формирует синхронизируемые управляющим сигналом 21 идентичные пачки импульсов, но сдвинутые между собой .на временной интервал, определяемый задержкой между импульсами 21, т.е. временем Тщ„„, которое, как указано выше, может регулироваться в широких пределах. Первое условие, т.е. получение регулируемых числа импульсов в пачке, их длительности и частоты, легко выполнимо при применении цифровых схем.

Измерительная и эталонная пачки

1импульсов с выхода блока 13 подаются .

I соответственно на первые входы схем

И 11 и 14, на вторые входы которых подаются импульсы 19 и 20 с двух выходов RS-триггера lО.соответственно.

При наличии на двух входах первой схемы И 11 сигналов 19 и 22 на ее выходе формируется измерительная пачка импульсов 23, и, соответственно, при наличии на двух входах второй схемы И 14 сигналов 20 и 22 формируется эталонная пачка импульсов 24. С выхода первой схемы И 11 измерительная пачка импульсов 23 подается на вход зондирующего генератора 1, который возбуждает излучатель 2. Приемник 3 принимает ультразвуковой импульс, прошедший через образец. Принятый ультразвуковой импульс усиливается (25) усилителем 4 и контролируется на одном из входов осциллографа 5, на второй вход которого с выхода второй схемы И 14 подается эталонная

5923

5 1З5 пачка импульсов 24, при этом синхронизация осциллографа 5 осуществляется, эталонным синхроимпульсом 18 (пилообразное напряжение развертки осциллографа на фиг. 2 не показано).

Регулируя частоту синхроимпульсов, вырабатываемых синхронизатором 7, можно регулировать время задержки между измерительным 17 и эталонным

18 синхроимпульсами, т.е. время задержки между моментом запуска зондирующего генератора 1 и эталонной пачкой импульсов. Путем регулировки данной временной задержки можно полу". чить синфазное оптическое наложение последнего импульса 2б в эталонной пачке импульсов и последнего полупериода 27 установившихся колебаний в прбшедшем через образец ультразвуковом импульсе 25. В этом случае время распространения ультразвука в образце, соответствующее фазовой скорости распространения ультразвукового сигь нала, равно Т,„„„, которое с высокой точностью измеряется измерителем 6. временных интервалов (цифровым частотомером).

Использование, предложенного устройства позволяет устранить погрешности измерений, связанные с измерительными операциями по совмещению характерных точек возбуждающего и принятого импульсов, за счет исключения влияния нестабильности развертки осциллографа и повысить производительность контроля за счет исключения регистрации первого вступления принятой ультразвуковой волны.

Формула изобретения

Устройство для ультразвукового контроля сред, содержащее последова5 тельное электроакустически соединенные зондирующий генератор, излучатель, приемник, усилитель и осциллограф, измеритель временных интервалов и синхронизатор, подключенный к входу измерителя временных интервалов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения и производительности контроля, оно снабжено последовательно соединенными тактовыми генератором, схемой выделения парных синхроимпульсов, вторым входом подключенной к выходу синхронизатора, RS--триггером, R-входом подключенным к второму выходу схемы выделения парных синхроимпульсов, и первой схемой И, выходом под- ключенной к входу зондирующего генератора, последовательно соединенными схемой ИЛИ, Входамн подключеннои со26 ответственно к первому и второму выходам схемы выделения парных синхроимпульсов, и блоком формирования эталонных и измерительных импульсов, выходом подключенным к второму входд ду первой схемы И, и второй схемой

И, входами подключенной соответственно к инверсному выходу RS-триггера и выходу блока формирования„ эталонных и измерительных импульсов, а вы35 ходом — к второму входу 7 осциллографа, вход X осциллографа подключен к второму выходу схемы выцеления" парных синхроимпуль сов.

1355923

7б

Составитель Л. Иванов

Редактор Л. Веселовская Техред А.Кравчук

Корректор С. Черни

Заказ 5789/40 Тираж 776

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

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