Устройство для измерения диаграмм направленности ультразвукового преобразователя

 

Изобретение относится к ультразвуковой контрольно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах измерения диаграммы направленности электроакустических преобразователей, применяемых в различных областях техники (дефектоскопии, медицинской диагностике и др.). Целью изобретения является повышение производительности измерения диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей за счет автоматизации процесса измерения. Исследуемый преобразователь устанавливают в имерсионную ванну, в которую он излучает импульсные ультразвуковые сигналы и принимает ультразвуковые волны, отраженные от отражателя, совершающего в имерсионной ванне возвратно-поступательные движения в направлении, перпендикулярном направлению предполагаемой акустической оси преобразователя. Эхо-сигналы, полученные при первом рабочем проходе отражателя, используются для установки оптимального коэффициента усиления в приемном тракте устройства. При последующих проходах из принятых эхо-сигналов формируется кривая, отражающая диаграмму направленности преобразователя, которая фиксируется графопостроителем. 2 ил.

своз сонетсних соамлистичесних

РЕСПУБЛИН (19) (111 (511 4 С 01 g 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ДВТОРСНОМ ь СВИД тЯЛЬСтВМ

ГООУДАРстВенный Н0МНТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И 0ТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННт СССР

1 (21) 4297094/.25-28 (22) 10. 08 ° 87 (46) 30.09.89. Вюл. К 36 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (72) A.Ô.Ìåëüêàíoâè÷, А.А.Фирсукдв, Г.В.Пябус и А,А.Ñóñëîâ (53) 620.179.16(088.8) (56) Клюкин И.И. и Колесников А.Е.

Акустические измерения в судостроении. Л.: Судостроение, 1982, .с.207209.

Установка УП-12У. Техническое описание и инструкция по эксплуатации

Н110 2.778.102 ТО, 1976, с.22,29-31. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАГРАММ НАПРАВЛЕННОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к ультразвуковой контрольно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах измерения диаграюты направленности электроакус.тических преобразователей, применяе-г

Изобретение относится к ультразвуковой контрольно-измерительной технике и может бы1ь использовано в авто матизированных системах измерения диаграммы направленности электроакустических преобразователей, применяемых в различных областях техники.(дефек,тоскопии, медицинской диагностики и др ° ) °

2 мых в различных областях техники (дефектоскопии, медицинской диагностике и др. ) . Целью изобретение является повышение производительно сти измерения диаграммы направленности ультразвуковых преобразователей за счет автоматизации процесса измерения. Исследуемый преобразователь устанавливают в имерсионную ванну, в которую о» излучает импульсные ультразвуковые сигналы и принимает ультразвуковые волны, отраженные от отражателя, совершающего в имерсионной ванне возвратно-поступательные движения в направлении, перпендикулярном направлению предполагаемой акустической оси преобразователя. Зхо-сигналы, полученные при первом рабочем проходе от" ражателя, используются для установки оптимального коэффициента усиления в приемном тракте устройства. При последующих проходах из принятых эхосигналов формируется кривая, отражающая диаграмму направленности преобразователя, которая фиксируется графопостроителем. 2 ил.

Цель изобретения — повьппение производительности измерения диаграмм EERIE равленности ультразвуковых преобразо вателей за счет автоматизации процесса измерения.

На фиг ° 1 дана блок-схема предложенного устройства; на фиг.2 — временные диаграммы сигналов, поясняющие .его работу.

3 1511674

Устройство для измерения диаграмм направленности ультраззукового пре— образователя содержит генератор 1 импульса запуска, последовательно соединенные генератор 2 импульсов воз— буждения, усилитель 3 и первый пиковый детектор 4, вторым входом. соединенный с генератором 2 импульсов возбуждения, последовательно соединенные !О источник 5 питания, первый электрона ный ключ 6 и ключ 7 реверса, иммерсионную ванну 8, смонтированные на последней механизм 9 крепления исследуемого ультразвукового преобразова- 15 теля и механизм !О перемещения с укрепленным на нем отражателем 11 ультразвуковых волн и первый 12 и второй

13 концевые выключатели крайних положений механизма 10 перемещения, потен-20 циометр 14, подвижный вывод которого механически соединен с механизмом 10 перемещения, а два неподвижных вывода

15 и 16 предназначены для подачи на них соответственно отрицательного и положительного потенциалов напряжения, привод 17, механически соединен— ный с механизмом 10 перемещения, графопостроитель 18, первым входом под— ключенный к подвижному выводу потенциометра 14, последовательно соединенные схему ИЛИ 19, счетчик 20 и второй электронный ключ 21, второй вход которого подключен к выходу ключа 7 реверса, а выход — к входу привода 17 35 последовательно соединенные первую схему И 22 и третий электронный ключ

23, выходом соединенный с вторым вхо— дом графопостроителя 18, послецова 1тельно соединенные вторую схему И 24, 40 четвертый электронный ключ 25, второй пиковый детектор 26 и пятый электронный ключ 27, выходом соединенный с вторым входом усилителя 3, третью схему И 28, первым и вторым входами соответственно соединенную с вторым и четвертым выходами счетчика ?О, выходом — с вторым входом в-орого пикового детектора 26, последовательно соединенные третий концевой выклю аз0 тель 29, установленный на иммерсионной ванне 8 на акустической оси исследуемого ультразвукового преобразователя, четвертую схему И 30 и триггер 31, вторым входом соединенный с генератором 1 импульса запуска, выхоцом — с вторым входом первого электронного ключа 6, выход первого пико" вого детектора 4 соединен с вторыми входами третьего 23 и четвертого 25 электронных ключей, первый выход счетчика 20 соединен с первыми входами первой 22 и второй 24 схем И и с вторым входом ключа 7 реверса, второй вход первой схемы И 22 соединен с третьим выходом счетчика 20, второй вход второй схемы И 2! соединен с четверDIM выходом счетчика 20, второй и третий входы четвертой схемы И 30 соответственно соединены с вторым и четвертым выходами счетчика

20, первый вход схемы ИЛИ 19 соединен с выходом первого концевого выключателя 12, второй вход схемы ИЛИ

19 соединен с выходом второго концевого выключателя 1 3, третий вход графопостроителя 18 и второй вход пятого электронного ключа 27 соединены с выходом первой схемы И 22, Позициями 32-53 показаны сигналы выходов блоков устройства.

Устройство работает следующим образом.

Ультразвуковой преобразователь, диаграмму направленности которого необходимо определить, устанавливают в иммерсионной ва. не 8 с помощью механизма 9 крепленыя,и подключают к выхо. ду генератора 2 импульсов возбуждеВ исходном состоянии до пуска устройства на выходе триггера 3), первом и третьем выходах счетчика 20 находится напряжение "0 {сигналы 33, 39 и 41 на фиг. 2), а также механизм

10 перемещения находится в положении, при котором отражатель 11 находится в области номинального значения акустической оси ультразвукового пре— образователя. В момент С Оператор включает генератор .1, который вырабатывает пусковой импульс 32. Импульс

32 воздействует на установочный вход триггера. 31 и на его вь.*ходе вырабатывается импульс 33 питания Открываю щий первый KEOGH 6. гия От источника 3 «rrтания пост liBcT через открытый первый ключ 6 и ключ 7 реверса на вход привода 17. При этом характер. управления ключом 7 реверсавыбран таким, что при напряжении "0" на его первом входе напряжение на выходе устанавливается большим и реверсируется, вследствие чего механизм 10 перемещения, механической передачей связанный с приводом 17, быстро г ере—

151167 мещается в направлении к первому кон— цевому выключателю !2. При достижении. механизмом 10 перемещения границы перемещения в момент t +С срабатыо вает первый концевой выключатель !2, импульс 34 через схему 19 ИЛИ, на выходе которой формируется суммарная последовательность счетных импульсов

38, поступает-на вход счетчика 20 и переключает его в следующее состояние, при котором на его первом выходе устанавливается напряжение "1". Это напряжение переключает ключ 7 реверса в состояние, при котором на входе привода 17 устанавливается прямое напряжение питания номинальной величины.

С момента t +, и механизм !0 перемещения передвигается от первого конце— вого выключателя 12 к второму конце- 20 вому выключателю 13 с номинальной скоростью. При достижении механизмом

10 перемещения границы передвижения в момент + с,, + срабатывает второй концевой выключатель 13. Вследствие 25 этого первый импульс 34 второго концевого выключателя 13 поступает через схему ИЛИ 19 на вход счетчика 20, переводя его в следующее состояние, при котором на первом выходе устанав- 30 ливается напряжение "0". Привод 17 реверсируется и механизм !О перемещения с момента с„+ С, +ь быстро передвигается от второго концевого выключателя 13 к первому 12. При достижении механизмом 10 переме1

1 щения границы передвижения в момейт

tt, + с,, + ь + ь срабатывает первый концевой выключатель 12, вследствие чего импульс 36 с его выхода поступа- 40 ет через схему ИЛИ 19 на вход счетчи-. ка 20 и переводит его в следующее состояние, при котором на его первом выходе формируется напряжение "1".

1то напряжение переключает ключ 7 ре- 45 верса в состояние, при котором на входе привода 17 устанавливается прямое напряжение питания номинальной величины. Электрический двигатель привол л л да 17 с момента ta +, + ьg + "э на 50 чинает вращаться в прямом направлении и механизм 10 перемещения передвигается от первого концевого выключателя о

12 к второму концевому выключателю 13 с номинальной скОростью IIpH Достиже

i 55 нни механизмом 10 перемещения границы передвижения в момент !: +, +

+ ь + + v 4 срабатывает второй кон цевой выключатель 13, вследствие чего

4 6 импульс 37 с его выхода поступает через схему ИЛИ 19 на вход счетчика 20 и переводит его в следующее состоя" ние, при котором на первом выходе ус" танавливается напряжение "0". Это напряжение переключает ключ 7 реверса в .состояние, при котором на входе привода 17 устанавливается реверсивное напряжение повышенной величины, вследствие чего механизм 10 перемеще= ния быстро передвигается от второго концевого выключателя 13 к номиналь-. ному положению акустической оси преобразователя. Таким образом, во время передвижения механизма 10 перемещения в иммерсионной ванне 8 счетные импульсы 38 с выхода схемы ИЛИ 19 поступают на счетчик 20 и переключают его. При этом на первом, втором, третьем и четвертом выходах счетчика

20 формируются импульсы соответственно 39, 40, 41 и 42, которые поступают на соответствующие входы схем И 22, 24, 28 и 30 ° Во время передвижения механизма 10 перемещения вблизи третьего концевого выключателя 22 выбираются импульсы 43, поступающие на первый вход четвертой схемы И 30. Таким образом, на выходах первого 22, второго 24, третьего и четвертого 30 элементов И соответственно формируются импульсы 44, 45, 46 и 47. С моМЕНта t + С(Ф l z + э + Ь4 На ВТОРОМ и четвертом выходах счетчика 20 устанавлив аются напряжения !, поступающие на второй и третий входы четвертой схемы И 30, подготавливая его к приему сигнала по первому входу.. В мОмент t + ь + (+ ь. + (,4 + (, импульс 43 с выхода третьего концевого выключателя 29 поступает на первый вход четвертой схемы И 30, на выходе которой вырабатывается импульс 47.

Этот импульс поступает па первый вход триггера 31 и устанавливает на его выходе напряжение "0 1. При этом первый ключ 6 закрывается, отключая ис-, точник 5 питания. Момен-ом t +с, +

+ ., + СЭ + С4 +u завершается цикл работы устройства длительностью, рави Л п л л нОЙ Т вЂ” ь + я + э + ь4 ьz и на чинается время с ожидания следующего цик:ла.

Генератор 2 импульсов возбуждения вырабатывает импульсы 48, поступающие на ультразвуковой преобразователь, установленный в механизме 9 крепления и преобразующий электрические сигна1511674 са измерения. лы, поступающие на его вход, в акус— тические сигналы. Последние распространяются в иммерсионной ванне 8, отражаются отражателем 10, который вмес — > те с механизмом 10 перемещения пере†. двигается в имерсионной ванне 8 и посступает на ультразвуковой преобразова1, тель, который преобразует акустичес кий сигнал в электрический эхо-сигнал 10, 49, поступающий иа вход усилителя 3.

:,Усиленттьттт сигнал с выхода усилителя 3 поступает на первый вход первого пи кового детектора 4, на выходе которого хранится пиковое значение принято в 15

; го сигнала за один такт работы гене ратора 2 имттульсов возбуждения. Б конце такта работы генератора 2 им: пульсов возбуждеттия первый пиковый

: детектор 4 сбрасывается сигналом по 20 второму входу. В результате на выходе пиковог > детектора 4 формируется оги— бающая . 30 пиковых значений сигнала за один цикл работы устройства. Им1 пульсы 40 и 42 с второго и четвертого 25 выходов счетчика 20 поступают на пер—, вый и второй входы третьей схет.ь. И

28, которая вырабатывает в течение

1 времени ь,,ь . и t напряжение 46, логической единицы, поступающее на 30 второй вход второго пикового детекто— ра 26 и сбрасывающее его. В течение

Л, л остаиьного времени цикла ь + т +

+ + на выходе третьей схемы И 28 вырабатывается напряжение "0", вследст- 35 вие чего второй пиковый детектор 26 работает в режиме получения и хранения информации об амплитуде сигнала.

Импульсы 39 и 42 с первого и четвертого выходов счетчика 20 поступают на 10 входы схемы И 24, которая вырабатывал ет в течение времени ь импульс 45 напряжения "1", поступающий на первый вход четвертого ключа 15, и открывает его. В течение остального времени цикла и времени ожидания четвертый ключ

25 закрыт. Таким образом, в течение времени ь импульсы с выхода первого пикового детектора 4 через открытый четвертый ключ 25 проходят на первый вход второго пикового детектора 26,, который вырабатывает импульс 52 напряжения пикового значения огибающей

51 принятых сигналов эа время и хранит полученную информацию в тече †.

/ ние времени ug + ° > +т, . Импульсы 38, 3 и 40 с первого и третьего выходов счет тттка 20 поступают на входы первой схемы И 22, которая вырабатывает в теченке времени 3 импульс 44, которым открь:.вается третий 23 и пятый 27 электрсньые ключи и опускается ттеро на носитель информации в графопострои— теле !8. Импульс 52 напряжения пикового значения поступает на второй вход усилителя 3 и управляет коэффициентом усиления последнего. С увеличением управляющего напряжения коэффициент усиления усилителя 3 уменьшается.

Вследствие этого уровень максималь— ного значения сигнала на выходе усилителя 3 постоянен и не зависит от значения амплитуды принятых сигналов за время тт . Постоянный уровень максимального значения сигнала на выходе усилителя 3 принимается равным максимально возможному значению входных сигналов графопостроителя 18, что позволяет использовать его в режиме максттьталт>ной разрешающей способности и точности независимо от значения ко-. эффициента двойного преоб;.азования ультразвукового преобра:o.:.à råëÿ. Сигнал огибающей 53 диаграммы ттаправленности ультразвукового преобразователя через открытый третий ключ 23 посT) пает на второй зхоц графонострои— теля 18 и пропорцианаль ro ",еличине сигнала отклоняет перо графопостроителя по вертикали. Перемещение пера по горизонтали пропорционально сме— щению подвижного вывода потенциометра 14. Перо прочеркивает кривую диаграммы направленности у:тьтгазвукового преобразователя. Остальпо» время цикл л Л л ла (+ о< + ьр (г и т3рсмя t ожи дания на выходе схемы И 22 присутствует напряжение "0, вследствие чего третий 23 и пятый ?7 электронные ключи закрыты, ожидая прихода следующего импульса 44.

Использование предпага" Ioãо устройства позволяет повысить производительность измерения д:таграммы направленности ультразвукового преобразователя благодаря автоматизации процес— формула..тз обретения

Устройство для измерения диаграмм направленности ультразвукового преобразователя, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов возбуждения, усилитель и первый пиковый детектор, вторым входом соединенный с генератором импу:rü»ов возбужде1511674

10 ния, последовательно соединенные ис— точник питания, первый электронный ключ и-.ключ реверса, иммерсионную ван— ну, смонтированные на последнем механизм крепления исследуемого ультра-.. звукового преобразователя и механизм перемещения с укрепленным на нем отражателем ультразвуковых волн и первый и второй концевые выключатели крайних положений механизма перемещения, потенциометр, подвижный вывод которого механически соединен с механизмом перемещения, а два неподвижных вывода предназначены для подачи на них соответственно отрицательного и . положительного потенциалов напряже— ния, привод, механически соединенный с механизмом перемещения, графопостроитель, первым входом подключенный 2Q к подвижному выводу потенциометра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено последовательно соединенными схемой ИЛИ, счнтчиком и вто-, 25 рым электронным ключом, второй вход которого подключен к выходу ключа реверса, а выход — к входу привода, последовательно соединенными первой схемой И и третьим электронным ключом, выходом соединенным с вторым входом графопостроителя, последовательно соединенными второй схемой И, четвертым электронным ключом, вторым пиковым детектором и пятым электронным ключом, выходом соединенным с вторым входом усилителя, третьей схемой И, первым и вторым входами соответственно соединенной с вторым и четвертым выходами счетчиков, выходом — с вторым входом второго пикового детектбра, последовательно соединенным третьим концевым выключателем, установленным на иммерсионной ванне на акустической оси исследуемого ультразвукового преобразователя, четвертой схемой И и триггером, вторым входом соединенным с генератором импульса запуска, выходом — с вторым входом первого электронного ключа, выход первого пикового детектора соединен с вторыми входами третьего и четвертого электронных ключей, первый выход счетчика соединен с первыми входами и второй схем И и с вторым входом ключа реверса, второй вход первой схемы И соединен с третьим выходом счетчика, второй вход второй схемы И соединен с четвертым выходом счетчика, второй и третий входы четвертой схемы И соответственно соединены с вторым и четвертым . выходами счетчика, первый вход схемы ИЛИ соединен с выходом первого концевого выключателя, второй вход схемы ИЛИ соединен с выходом второго концевого выключателя, третий вход графопостроителя и второй вход пятого электронного ключа соединены с выходом первой схемы И. (15! 1674

Составитель Г.Максимочкин

Редактор N.Келемеш Техред М.Моргентал Корректор В.Кабаций

Заказ 5897/48 Тираж 789 Подписное

И1ИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

I1 с>