Способ измерения толщины слоя в многослойной системе

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ В МНОГОСЛОЙНОЙ СИСТЕМЕ

Изобретение может быть использовано при определении толщины слоя с помощью ультразвуковых (УЗ) волн, в частности при измерении толщины слоев жировой и мышечной ткани сельскохозяйственных животных. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения толщины слоя в многослойной системе. Совмещенный и два приемных преобразователя размещают на поверхности изделия, изменяют угол ввода УЗ с угловой скоростью СО, измеряют промежутки времени Л. Т между моментами приема на первом и втором приемных преобразователях сигнала, отраженного от границ раздела слоев, предшествующих (в направлении излучения УЗ) определяемому, вычисляют скорость УЗ и толщину исследуемого слоя с использованием значений СО, Л Т и расстояний -между преобразователями . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН щ)S С 01 8 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К *ВТМСНОММ СВИДЕТВЪСТВУ

Cr4 л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССО»! (21) 4631949/28 (22) 04.01.89 (46) 07.05.92. Ben. 17 (71) Донской сельскохозяйственный институт (72) И.А.Муляр (53) 531.717. 11(088.8) (56) 1. Колесников А.Е, Ультразвуковые измерения. М, Издательство стандартов, 1970, с.55-74.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 1244502, кл. с 01 Н 5/00,1988 (прототип). (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ

8 МНОГОСЛОЙНОЙ СИСТЕМЕ (57) Изобретение может быть использовано при определении толщины слоя с помощью ультразвуковых (УЗ) волн, в частности при измерении толщины

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении толщины слоя с помощью ультразвуковых (УЗ) волн, в частности при измерении толщины слоев жировой и мышечной ткани сельскохозяйственных животных.

Известен способ измерения толщины слоя, который состоит в том, что на одной иэ поверхностей слоя размещают совмещенный ультразвуковой преобразователь, излучают нормально к гра- . ницам слоя ультразвуковые импульсы, принимают эхо-импульсы, отраженные от второй границы слоя, измеряют время с прямого и обратного распро„.SU„„1 2151 A f

2 слоев жировой и мышечной ткани сельскохозяйственных животных. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения толщины слоя в многослойной системе. Совмещенный и два приемных преобразователя размещают на поверхности иэделия, изменяют угол ввода

У3 с угловой скоростью Я, измеряют промежутки времени Т между моментами приема на первом и втором приемных преобразователях сигнала, отраженного от границ раздела слоев, предшествующих (в направлении излучения УЗ) определяемому, вычисляют скорость УЗ и толщину исследуемого слоя с использованием значений Я, ЬТ и расстояний между преобразователями. 1 ил. странения ультразвука в слое, предварительно на эталонных образцах измеряют скорость ультразвука с в веществе исследуемого слоя, толщину ° слоя вычисляют по соотношению 1

= с" t!2

Способ имеет существенный не" достаток, который состоит в том, что.его невозможно применить, когда отсутствуют сведения о веществе слоя и, следовательно, нельзя определить предварительно скорость ультразвука.

Известен также способ измерения толщины слоя, заключающийся в том, что излучают и принимают совмещенным ультразвуковым преобразователем а — 2

Н с@Я с, = В/ (21, ), ф

2 с (о 21 (/с, )

tgyt = (1) 2 -(1 ° tg(arcsin(— sinQ t ))))/1

)l

1 с У (1

1 з)п("- ° sin Я t ) ) ) ) с )t и

t -2()(3 73 отраженные нормально от границ .слоя ультразвуковые импульсы, измеряют время распространения последних, на поверхности ввода ультразвука уста" навливают друг за другом на одной оси с совмещенным преобразователем первый и второй приемные ультразвуковые преобразователи, изменяют угол ввода излучаемого ультразвукового сигнала с заданной угловой скоростью, измеряют промежуток времени между моментами приема ультразвукового сигнала первым и вторым приемными преобразователями, по которому с учетом времени распространения ультразвука при нормальном вводе, угловой скорости и расстояний между преобразователями определяют искомый параметр. Способ позволяет одновременно с толщиной слоя определить скорость ультразвука в нем $2(, Однако известный способ невозможно применить для исследования слоя в многослойной системе, если он отделен от поверхности, на которой размещены ультразвуковые преобразователи, другими слоями.

Целью изобретения является расши" рение Функциональных возможностей за счет определения толщины произвольного слоя в многослойной системе.

На чертеже изображены совмещенный .(S), два приемных преобразователя

2t51

4 (Pq и P ), Размещенные на одной поверхности трехслойной системы, и ход

УЗ луча.

Способ осуществляется следующим образом, На доступной поверхности многослойной системы располагают на одной оси совмещенный S и два приемных

Р и Р преобразователя, Сначала совмещенный преобразователь S устанавливают таким образом, чтобы излучение УЗ волн происходило по нормам к границам слоев, возбуждают его короткими электрическими сигналами и производят измерение времени t о прямого и обратного распространейия УЗ импульсов в каждом из слоев, предшествующих (в направле20 нии излучения) исследуемому слою, а также в исследуемом слое.

Затем на совмещенный: преобразователь подают непрерывные электрические колебания, изменяют угол ввода

25 УЗ с известной угловой скоростью Я так, чтобы УЗ сигнал, отраженный от границ слоев, попадал сначала на первый, а затем на второй приемный преобразователь, и измеряют промеЗО жутки времени h T „и 5 T .

Используя результаты измерений, решают относительно 1 „ и с„ следую щую систему уравнений .

1732151 L с;

1 + tg (arcsin — ° вз.пЯ t ))

СВ

+g

В и с;

J (В/2 -(gl;tt(acetic(—,в(пЯ t ))))/1 (=г с, 1

tg6) с

И е„- 2 °

4Т «(й + й". )-(й;, + и ); е 0- 215/СЗ 4

° ° ° ° ° ° ° ° а ° ° ° ° °, ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° Ф ° ° ° ° °

tg Q t„, (D/ 2-(Е1; tg(arcsin(— sinG3t >, ) ) ) ) и В В

gent с1

t 2 (s

ni с, и 1, .

+ Я с;

i «2.

ВВ И вДt (В/2 - (1; ВВ(авсв(а(— sinQtct))))/1

peg с(с ) ° в

У с; с no = 216/cn где D и В - расстояние между совме." щенным и первым Р и вторым Р приемными преобразователями соответственно, t - время поворота УЗ луча .

1Ф от начального направления до того момента, когда он направлен так, чтобы, отразившись от дальней (в направлении излучения) границы слоя с номером j, попасть на приемный преобразо-. ватель Р, под начальным направлением УЗ лу1 Ф ча, когда t> О, и t < О, подразумевается направление по нормали

1732151 к гранйцам слоев многослойной систе-мы я

1 %! с

1 — время распространения

УЗ сигнала, излученного совмещенным преобраэоI вателем в момент и,,от источника до преобразователя Р,; время поворота УЗ луча от начального направления до того момента, когда он направлен так, чтобы, отразившись от

"дальней в направлении излучения границы слоя с номером j-, попасть на приемный преобразо-, ватель Рд, — время"распространения УЗ сигнала, излученного совмещенным преобразователем в момент t>, от источника до преобразователя Р, время распространения УЗ. импульса в слое с номером j при нормальном вводе УЗ толщина слоя с номером j скорость УЗ в слое с номером j» промежуток времени между моментами приема сигна.ла, отраженного от даль" ней в направлении получения границы слоя с но" мером j, на первом Р и втором Р@ приемных преобразователях, и — номер исследуемого слоя. формула и э о б р е т е н и я

Способ измерения толщины слоя в многослойной системе, заключающий" ся в том, что излучают и принимают совмещенным ультразвуковым преобразователем отраженные нормально от „

® границы раздела ультразвуковые импульсы, измеряют время распространения. последнчх, на поверхности ввода ультразвука устанавливают друг за другом на одной оси с совмещенным преобразователем первый и второй приемные ультразвуковые преобразова" тели, изменяют угол ввода излучаемого ультразвукового импульса с заданной угловой скоростью, измеряют промещ жуток. времени между моментами-при- . ема ультразвуковых импульсов первым и вторым приемными преобразователя" ми, по которому с учетом времени распространения ультразвука при нормальном вводе, угловой скорости и расстояний между преобразователями определяют искомый параметр, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения толщины слоя в многослойной системе, дополнительно измеряют время прямого и обратного распространения импуль" са в каждом из слоев, предшествующих исследуемому в направлении из3$ лучения, а также промежутки времени между моментами приема импульсов.от дальней границы каждого. слоя, предшествующего исследуемому, на первом и втором приемных преобразователях.

1732151

Соста витель И. Иуляр

Техред g,дидик Корректор А.Обручар

Редактор М.йнкович

° В

Заказ 1574 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 10!