Устройство для измерения частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике. Цель изобретенияповьшение производительности измерения за счет визуализации исследуемой частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн. В исследуемый образец 14 излучают ультразвуковые импульсы с помощью резонансного преобразователя 5, с помощью модулятора 3 изменяют периодически частоту заполнения в пределах каждого импульса в диапазоне частот, включающем основную резонансную частоту преобразователя и ее нечетные гармоники, принимают отраженные эхоимпульсы, по параметрам которьпс определяют частотную зависимость коэффициента затухания ультразвуковых волн в исследуемой среде. С помощью формирователя 13 формируют огибающую последовательности импульсов, которой представляют характеристику частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн и исследуемой среде. Результат измерения получают на экране осциллографа 8. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

И

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИф,;

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 41)7546/24-28 (22) 05.07.86 (46) 30.04.88. Бюл. № 16 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (72) М.И. Сластен (53) 534.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 47436!, кл. G О1 N 29/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 1201747, кл. G 01 N 29/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

1295320, кл. G 01 N 29/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ ЗАВИСИМОСТИ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН (57) Изобретение относится к ультразвуковой технике. Цель изобретения— повышение производительности измерения за счет визуализации исследуемой частотной зависимости коэффициента,.SUÄÄ 1392387 А1 (59 4 G 01 Н 3/00, G 01 N 29/00 затухания ультразвуковых волн. B исследуемый образец 14 излучают ультразвуковые импульсы с помощью резонансного преобразователя 5, с помощью модулятора 3 изменяют периодически частоту заполнения в пределах каждого импульса в диапазоне частот, включающем основную резонансную частоту преобразователя и ее нечетные гармоники, принимают отраженные эхоимпульсы, по параметрам которых определяют частотную зависимость коэффициента затухания ультразвуковых волн в исследуемой среде. С помощью формирователя 13 формируют огибающую пос" ледовательности импульсов, которой представляют характеристику частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн и исследуемой среде. Результат измерения получают на экране осциллографа 8. 2 ил.

1392387

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в различных областях науки и, техники при исследовании физических свойств, а также контроле качества

5 твердых тел.

Цель изобретения — повышение производительности измерения за счет визуализации исследуемой частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн °

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения частотной зависимости коэффициента ! затухания ультразвуковых волн; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения частотной зависимости коэффициента затуха- 2р ния ультразвуковых волн содержит последовательно соединенные синхрониза1 тор 1, блок 2 модулирующего напряжения, частотнР и модулятор 3, .генератор 4 импульсов, второй вход кб.торо- 25 го подключен к второму выходу синхронизатора 1, и резонансный ультразвуковой преобразователь 5, подключенные к выходу последнего последовательно соединенные усилитель 6 и амплитуд- ЗО ный детектор 7, осциллограф 8, вход запуска которого подключен к третьему выходу синхронизатора 1, подключенный к четвертому выходу синхронизатора 1 генератор 9 импульсов сравнения, выход которого подключен к первому информационному входу осциллографа 8, и подключенные к выходу амплитудного детектора 7 последовательно соединенные логарифмический 40 усилитель !О, линию 11 задержки, дифференциальный усилитель 12, второй вход которого подключен к выходу логарифмического усилителя 10, и формирователь 13 огибающей, выход которого подключен к второму информационному входу осциллографа 8. Кроме того, на чертеже показан исследуемый образец 14. Позициями 15-23 обозначены импульсы принятых сигналов.

Устройство работает следующим образом.

В исследуемый образец 14 излучают ультразвуковые импульсы с помощью резонансного ультразвукового преобразователя 5, который возбуждают электрическими импульсами, вырабатываемыми генераторам 4 импульсов. Частоту заполнения в пределах каждого импульса изменяют периодически в диапазоне частот, включающем основную резонансную частоту резонансного ультразвукового преобразователя 5 и заданное число нечетных гармоник.

На фиг.2а изображен высокочастотный электрический радиоимпульс, который возбуждает резонансный ультразвуковой преобразователь 5 и в пределах которого частоту заполнения изменяют в диапазоне частот, включающем основную резонансную частоту резонансного ультразвукового преобразователя 5 и три ее нечетные гармоники. При возбуждении резонансного ультразвукового преобразователя 5 таким импульсом в исследуемом образце 14 генерируют и распространяют четыре ультразвуковых импульса. На фиг.26 первые четыре импульса соответствуют огибающим импульсов ультразвуковых колебаний, излученных резонансным ультразвуковьп1 преобразователем 5 в исследуемый образец 14, при возбуждении резонансного ультразвукового преобразователя

5 на основной резонансной частоте, ее третьей, пятой и седьмой гармони1 ках. Импульсы ультразвуковых колебаний с различной частотой заполнения распространяются в исследуемом образце 14 независимо друг от друга, многократно отражаясь от его противоположных граней. Резонансным ультразвуковым преобразователем 5 принимают отраженные эхо-импульсы, по параметрам которых определяют коэффициент затухания ультразвуковых волн на резонансных частотах резонансного ультразвукового преобразователя 5. Для этого с помощью амплитудного детектора 7 выделяют огибающие принятых .эхо-импульсов и логарифмируют их в логарифмическом усилителе !О. На фиг.26, начиная с пятого импульса. изображены импульсы, амплитуда которых пропорциональна логарифму амплитудного значения огибающей каждого принятого эхо-импульса. Прологарифмированные огибающие принятых импульсов задерживают на время, кратное двойному времени прохождения ультразвука через исследуемый образец 14, с помощью линии 11 задержки. На фиг.2в изображены импульсы, запержанные на время двойного прохождения ультразвука через исследуемый образец 14. Из задержанных импульсов вычитают незадержанные с помощью диффе1392387 ренциального усилителя 12. Полученные на выходе дифференциального усилителя 12 разностные импульсы пропорциональны значенням коэффициента затухания ультразвуковых волн на резонансных частотах резонансного ультразвукового преобразователя 5. По значениям коэффициента затухания на соответствующих резонансных частотах резонансного ультразвукового преобразователя 5 определяют частотную зависимость коэффициента затухания ультразвуковых волн в исследуемом образце 14. Для этого в блоке формировате- 15 ля 13 огибающей формируют огибающую последовательности разностных импульсов, которой представляют характеристику частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн в 2р исследуемом образце 14, и получают ее видное изображение на экране двухканального осциллографа 8. На фиг.2r изображены периодические пос— ледовательности импульсов, амплитуда 25 которых пропорциональна. значениям коэффициента затухания ультразвуковых волн в исследуемом образце 14 на соответствующих резонансных частотах резонансного ультразвукового преобра- gp зователя 5 (импульсы 15, 19 и 23 на основной резонансной частоте, 16 и 20 — на третьей ее нечетной гармонике, 17 и 21 — на пятой ее нечетной гармонике, 18 и 22 — на седьмой ее нечетной гармонике), и огибающие последовательностей импульсов, представляющие характеристику частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн в исследуемом образ- 4р це 14, На второй информационный вход осциллографа 8 подается калиброван— ный импульс сравнения с генератора 9 импульсов сравнения для отсчета коэф— фициента затухания ультразвука. Син- 45 хронизатор обеспечивает согласованный между собой запуск генератора 4 импульсов, генератора развертки двухканального осциллографа 8,генератора

9 импульсов сравнения и блока 2 моду- 5ц лирующего напряжения. Блок 2 модулирующего напряжения вырабатывает соответствующее напряжение, например линейно изменяющееся, которое подается на частотный модулятор 3 и с помощью которого периодически изменяют частоту заполнения в пределах каждого электрического импульса возбуждения резонансного ультразвукового преобразователя 5 и диапазон частот, включающий основную резонансную частоту преобразователя 5 и заданное число ее нечетных гармоник. Частотный модулятор 3 при подаче на него модулирующего напряжения с блока .2 модулирующего напряжения непосредственно изменяет частоту генератора 4 импульсов.

Изобретение обеспечивает возможность получения на экране осциллографа изображения частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуко— вых волн в исследуемой среде. Это особенно важно при исследовании частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн, изменяющегося при различных внешних воздействиях, а также при контроле качества твердых тел, производимого по частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения частот" ной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, блок модулирующего напряжения, частотный модулятор, генератор ю пульсов, второй вход которого подключен к второму выходу синхронизатора, резонансный ультразвуковой преобразователь, подключенные к выходу последнего последовательно соединенные усилитель и амплитудный детектор, и осциллограф, вход запуска которого подключен к третьему выходу синхронизатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено подключенным к четвертому выходу синхронизатора генератором импульса сравнения, выход которого подключен к nepsoMy информационному входу осциллографа, и подключенным к выходу амплитудного детектора последовательно соединенными логарифмическим усилителем, линией задержки, дифференциальным усилителем, второй вход которого подключен к выходу логарифмического усилителя, и формирователем огибающей, выход которого подключен к второму информационному входу осциллографа.!

392387

Составитель Г.Максимочкин

Техред И.Верес Корректор A.обручар.Редактор Л.Повхан

Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1882/44

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