Устройство для измерения скорости ультразвука в твердых телах

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости ультразвука в твердыхтелах с различным, в том числе большим, звукопоглощением . Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство включает синхронизатор 1, генератор 2 импульсов высокой частоты, эталонную 3 и измерительную 4 линии, усилитель 5 и регистратор 6. Генератор 2 импульсов содержит генератор 7 непрерывных гармонических колебаний с регулируемой частотой, частотомер 8, резонансньш усилитель 9 и импульсный модулятор 10. Эталонная линия 3 выполнена в виде двух соосных металлических стержней с регулируемым расстоянием между их торцами. Измерительная линия 4 содержит два звукопроводящих стержня 11 и 12, излучающую и приемную пьезопластины 13 и 14, входной и выходной высокочастотные кабели 15 и 16 и два блока компенсации, включающих индуктивности 17 и 18 и резисторы 19 и 20. 2 ил. Q

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) SU (!!) (я)4G 01 Н 5 00

В ЕСОИНАЯ

И. . :; : ),: (ь(ЕИ0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4200644/25-28 (22) 27.02.87 (46) 07.12.88. Бюл. 9 45 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленича) (72) Л.A.ßêîâëåâ9 И.H.Øåâåëüêî9

С.К.Паврос и А.Н.Пеньков (53) 534.22 (088.8) (56) Иванов В.Е. Разработка прецизионных методов измерений скорости распространения ультразвука в твердых тепах. Автореф. канд. дисс. — Л.:

ЛЭТИ, 1971.

Гурович Е.А., Яковлев Л.A. Импульсно-фазовый прибор для измерения скорости ультразвука в твердых телах. Научи. труды. - Изв. ЛЭТИ, 1972, вып. 112, с. Ü1-64. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕИИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения скороСти ультразвука в твердых телах с различным, в том числе большим, звукопоглощением. Цель изобретения — повышение точности измерения. Устройст-. во включает синхронизатор 1, генератор 2 импульсов высокой частоты, эталонную 3 и измерительную 4 линии, усилитель 5 и регистратор 6. Генератор 2 импульсов содержит генератор 7 непрерывных гармонических колебаний с регулируемой частотой, частотомер

8, резонансньй усилитель 9 и импульсный модулятор 10. Эталонная линия 3 выполнена в виде двух соосных металлических стержней с регулируемым расстоянием между их торцами. Измерительная линия 4 содержит два эвукопроводящих стержня 11 и 12, излучающую и приемную пьезопластины 13 и 14, входной и выходной высокочастотные кабели 15 и 16 и два блока компенсации, включающих индуктивности 17 и 18 и резисторы 19 и 20. 2 ил.

1442838 2

?. = 1/43 f с где f - рабочая частота; с — емкость пьезопластины 13 и (14) на рабочей частоте.

Величины резисторов 19 и 20 определяются из условия равенства их волновым сопротивлениям соответственно кабелей 15 и 16.

Устройство для измерения скорости ультразвука в твердых телах работает следующим образом.

Генератор 7 непрерь1 :.иых гармонических колебаний с регулируемой частотой вырабатывает колебания, частота которых измеряется частотомером 8. Из этих колебаний при помощи резонансного усилителя 9 и модулятора 10 вырезаются два одинаковых по амплитуде и длительности прямоугольных сдвинутых друг относительно друга квазигармонических импульса. Длительность, амплитуда и время задержки импульсов задаются модулятором 10.

Первый и второй высокочастотные импульсы (фиг.2а), сдвинутые друг относительно друга на время, примерно равное времени распространения ультразвука по акустическому тракту измерительного устройства (с образцом или без образца), подаются на входы эталонной 3 и измерительной 4 линий. Акустический сигнал после прохождения через акустический тракт

11-12 преобразуется пьезопластиной

14 в электрический (фиг.2б) и поступает по кабелю 16 на вход усилителя

5. Сюда же поступает наведенный через зазор между первым и вторым стержнями эталонной линии 3 электрический сигнал,. вызванный вторым высокочастотным импульсом. Результат сложения совпадающих о времени сигналов эталонной 3 и измерительной 4 линий (фиг.2в) наблюдается на экране регистратора 6. Последний с учетом квазигармонического характера сигналов можно представить в виде: сов высокой частоты, параллельно соединенные эталонную линию 3 и измерительную линию 4 и последователь- 20 но соединенные усилитель 5, подключенный к выходам эталонной 3 и измерительной 4 линий, и регистратор 6, второй вход которого связан с выходом синхронизатора 1. Генератор 2 25 импульсов высокой частоты выполнен в виде генератора 7 непрерывных гармонических колебаний с регулируемой частотой, частотомера 8, резонансного усилителя 9 и модулятора 10. Вход 30 модулятора 10 предназначен для .подключения к синхронизатору 1, а выход подключен к первому входу резонансного усилителя 9, второй вход которого соединен с первым выходом генератора

7 непрерывных гармонических колебаний. Частотомер 8 подключен к второму выходу генератора 7 непрерывных гармонических колебаний, а выход резонансного усилителя 9 предназначен для поцключения к входам эталонной 3 и измерительной 4 линий.

Эталонная линия 3 выполнена в вигде А — амплитуды поступающих сигналов; у=27f — циклическая частота генератора 7;

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости ультразвука в средах с различным, в том числе большим, звукопоглощением с высокой точностью.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для измерения скорости ультразвука в твердых телах на фиг.2 — импульсы, наблюдаемые на его регистраторе.

Устройство для измерения скорости ультразвука в твердых телах содержит синхронизатор 1, генератор 2 импульде двух соосных металлических стержней с регулируемым расстоянием между их торцами. Измерительная линия 4 выполнена в виде двух звуконроводящих стержней 11 и 12 с плоскопараллельными торцами и соединенных". с ними излучающей 13 и приемной 14 пьезопластин, к которым подключены соответственно входной 15 и выходной 16 высокочастотные кабели и первый и второй блоки компенсации, каждый из которых вьпюлнен в виде параллельно соединенных индуктивности 17 (18) и резистора 19 (20).

Величины индуктивностей 17 и 18 определяются по формуле

А в in (Ю t- > <„-g 1 ) +А s in (at + л

" +%с+Юп Van )

У

1442838

4 формула изобретения

Чк=

Яь(,„- фазовый сдвиг, создаваемый кабелями 15 и 16 ;

h („- временная задержка в кабелях 15 и 16, cg — суммарный фазовый сдвиг в пьезопластинах 13 и 14, cf>„ - фазовый сдвиг в эталонной ликии 3.

Амплитуды сигналов выравниваются регулировкой зазора между торцами стержней эталонной линии 3.

Результат сложения сигналов эталонной 3 и измерительной 4 линий равен нулю, если ч = L /c текущее значение времени

c„ - время задержки в акустическом тракте;

2(„(ь„+ь,)+2 —" — - = 2n-),5, г ()((где f — частота нулевого фазового о сдвига ка пьезопластинах

13 и 14; г и z — соответственно удельные н() акустические сопротивления материалов пьезопластин 13 и 14 и стержней 11 и 12 измерительной линии.

Произведя две серии измерений (с образцом и без образца), находят время задержки ультразвука в образце (2п-),5) (2п-!.5),,(1 ) ) ". . ) где одним штрихом отмечены параметры, измеренные с образцом, а двумя штрихами — без образца.

Скорость распространения ультразвука в материале образца определяется по формуле где L — длина образца.

Устройство для измерения скорости

5 ультразвука в твердых телах содерЭ жащее синхронизатор, генератор импульсов высокой частоты, вход которого связан с выходом синхронизатора, параллельно соединенные эталонную

10 линию и измерительную линию, включающую два звукопроводящих стержня с плоскопараллельными торцами и соединенные с ними полуволновые излучающую и приемную пьезопластины, к кото"

1с рым подключены соответственно входной и выходной высокочастотные кабели, и последовательно соединенные усилитель, связанный с выходами эталонной и измерительной линий, входы которых

2О связаны с выходом генератора импульсов высокой частоты, и регистратор, второй вход которого подключен к синхронизатору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности рб измерений, оно снабжено подключенными соответственно между контактными выводами излучающей и приемной пьезопластин и общей точкой первым и вторым блоками компенсации, каждый из

ЗО которых выполнен в виде царалЛельно соединенных индуктивности и резисто= ра, эталонная линия выполнена в виде двух соосных металлических стержней с регулируемым расстоянием между их

35 торцами, а генератор импульсов высокой частоты выполнен в виде последовательно соединенных импульсного модулятора, вход которого является входом генератора импульсов высокой частоты, и резонансного усилителя, генератора непрерывных гармонических колебаний с регулируемой частотой и частотомера, первый и второй вьжоды генератора непрерывных гармонических

45 колебаний соединены соответственно с входом частотомера и вторым входом резонансного усилителя, выход которого является выходом генератора импульсов высокой частоты.

1442838

Составитель Д.Широчин

Редактор И.Дербак Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6374/38

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