Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано при неразрушающем контроле твердых сред с большим затуханием ультразвуковых колебаний. Целью изобретения Является повышение точности измерений за счет измерения при контроле изменения линейных размеров изделия. Способ заключается в измерении изменений с температурой времени прихода прошедшего акустическую ячейку ультразвукового импульса и интервалов времени между эхо-импульсами из слоев иммерсионной жидкости, между которыми помещается контролируемый образец. Расстояние между преобразователями и между одним из преобразователей и ближайшей поверхностью образца фиксируется ограничивающими элементами, изготовленными из материала с малым температурным коэффициентом теплового расширения , 1 ил. §

СОКИ СОВЕТСКИХ

ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5. С О1 Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 0 НРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4766868/28 (22) 13 ° 12,89 (46) 07,05,92, Бюл. 1" 17 (71) Ленинградский государственный университет ,(72) А,И,Недбай (53) 620.179,16 (088,8) (56) Методы и приборы ультразвуковых исследований./Под ред. У.Мэзона.

М,: Мир, т, 1, ч. Р,.

Борисов Б.ф., Недбай А.И. Новые методы и средства акустических измеФ рений и приборы контроля: Материалы краткосрочного семинара 10-11 октября 1989 г,, J1.: ЛРНТП, 1989.

Авторское свидетельство СССР

h 1280520, кл, G 01 H 5/00, 1988, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР НОГО КОЭФФИЦИЕНТА СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА (57) Изобретение относится к ультраИзобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано при неразрушающем контроле, Известен способ определения температурного коэффициента скорости (ТКС) ультразвука в жидкости, заключающийся в определении при изменении температуры изменения времени прохождения ультразвукового .сигнала через слой контролируемой жидкости,. толщина которого фиксируется с помощью элементов, изготавливаемых из материалов с малыми коэффициентами температурного расширения.

„„SU„„1732177 A 1

2 звуковой технике и может быть использовано при неразрушающем контроле твердых сред с большим затуханием ультразвуковых колебаний. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет измерения при контроле изменения линейных размеров изделия, Способ заключается в измерении изменений с температурой времени прихода прошедшего акустическую ячейку ультразвукового импульса и интервалов времени между эхо-импульсами из слоев иммерсионной жидкости, между которыми помещается контролируемый образец. Расстояние между преобразователями и между одним из преобразователей и ближайшей поверхностью образца фиксируется ог раничивающими элементами, изготовленными из материала с малым температурным коэффициентом теплового расширения. 1 ил.

Известен способ опререления ТКС, ультразвука в твердых средах путем определения изменения с температурой времени между эхо- импульсами из контролируемого изделия и расчете ТКС ультразвука с учетом дополнительных дилатометрических измерений, Известен способ определения ТКС ультразвука по величине времени прохода ультразвукового сигнала через два звукопровода и образец, помещенный между ними, и времен прохода через эту акустическую ячейку эхоимпульсов из звукопроводов, которые

1732177 изготавливаются с различающейся акустической базой. 1

Недостатком известного способа является наличие погрешности за чет влияния на результаты измерений "теплового расширения контролируемого изделия, .

Целью изобретения является повышение точности при исследовании сильнопоглощающих материалов за счет учета изменения линейных размеров контролируемого изделия при измене-, нии температуры, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения TKC ультразвука, включающему возбуждение импульсов ультразвуковых колебаний в акустической ячейке, содержащей излучающий и приемный преобразователи и образец толщиной

1, размещенный между двумя слоями жидкости, прием прошедшего акусти.ческую ячейку импульса и эхо-импульсов из слоев жидкости, измерение времени прихода этих импульсов, измере- ° ние в;..емени прохождения со ультразвукового импульса через контролируемый образец, изменение температуры акустической ячейки на величину Т

30 и определение ТКС ультразвука, прием эхо-импульсов производят при фиксированных расстояниях L . между преобразователями и 1 между одним из преобразователей и ближайшей поверхностью образца, после нагрева вкус- 35

-гической ячейки и меряют изменение времени прихода A z прошедшего акусл тическую ячейку импульса, измеряют изменение интервала времени Ь ь и между прошедшим импульсом и эхо-NM- 40 пульсом из слоя жидкости толщиной

1 и изменение интервала времени Ь . и между прошедшим импульсом и эхо-импульсом из второго слоя жидкости толщи ной L— - 1 — 1 о, а ТКГ ул ьтра звука . 45 опрелеляют по формуле (31 L-1-1о и — (— — + — — — — -) — +

260 1 л 1Т

L-1 1o Aced 6 в и п

1 и 6Т с 6TF

+ (-—

2" о где 1 интервал времени между прошедшим акустическую ячейку импульсом и эхо-импульсом из слоя жидкости толщиной 1, интервал времени между прошедшим акустическую ячейку

4 импульсом и эхо-импульсом иэ слоя жидкости. толщиной 11о °

На чертеже изображена схема устройства для измерения ТКС ультразвука с нанесенной схемой распространения ультразвуковых импульсов в акустической ячейке.

Акустическая ячейка, помещенная в термостат 1, состоит из соосно расположенных излучающего 2 и приемного

3 преобразователей и образца 4, помещенных в иммерсионную жидкость 5, которая одновременно является и жидкостью для термостата 1, Расстояние

L между преобрззователями 2 и 3 с помощью конструкционных элементов 6 фиксируется кольцом (или стержнями)

7, изготовленным из материалов с малым коэффициентом температурного расширения, например из плавленого квар ца, титаносиликатного стекла или соответствующих марок ситаллов. Из такого же материала изготавливают фиксирующее кольцо (или:стержни) 8, задающее расстояние 1 между преобразователем 3 и ближайшей поверхностью

9 образца 4, На чертеже обозначены также зондирующий ультразвуковой импульс 10, ультразвуковой импульс 11, прошедший акустическую ячейку напрямую,прошедшие акустическую ячейку эхо-импульсы 12 и 13 из слоя жидкости толщиной 1 и второго слоя соответ ст венно, Способ осуществляется следующим образом, С помощью излучающего ультразвукового преобразователя 2 в иммерсионную жидкость 5 излучается импульс

10 ультразвуковых колебаний, Ультразвуковой импульс, распространяясь через два слоя иммерсионной жидкости и образец и частично отражаясь от .их плоскопараллельных границ, образует при большом поглощении ультразвуковых колебаний в материале образца две серии.эхо- импульсов иэ слоев жидкости, которые преобразуются

50 приемным преобразователем 3 в электрические колебания и регистрируют.ся приемной радиоаппаратурой (не показана), Предварительно, до нагрева образпределяют epewR прохождения go ультразвукового импульса, через образец по измеренным временам прихода на приемный преобразователь импуль". са, прошедшего напрямую акустическую

17321 ячейку, Т< и эхо-импульсов из слоев жидкости Т и Т> по формуле ьi = (4Т1-. Т - TÇ ./2.

Для определения TYC ультразвука по

5 расчетной формуле необходимо также измерит ь интервалы времени между прошедшим акустическим импульсом 11 и первыми эхо-импульсами 12 и 13 из слоев жидкости ь и л соответственно, а после изменения температуры акустической ячейки измерить изменения времени прихода импульса 11 42 „ и изменения интервалов времени между эхо-импульсами из слоев жидкости

Д2 и а

Как относительные, так и абсолютные измерения интервалов времени могут быть осуществлены известными 2р ультразвуковыми методами - прямым отсчетом времени по экрану осциллографа, интерференционным или методом наложения изображения.

25 формула изобретения

77 б через контролируемый образец, изменение температуры акустической ячейки на величину ДТ и определение температурного коэффициента, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью ( повышения точности, прием, эхо-импульсов производят при Фиксированных расстояниях L между преобразователями и 1 между одним. из преобразователей и.ближайшей поверхностью образца, после нагрева акустической ячейки измеряют изменение времени прихода d с прошедшего акустическую ячейку импульса, измеряют изменение интервала времени ДЙ между прошедшим импульсом и эхо-импульсом из слоя жидкости толщиной 1 и изменение интервала времени hc, между и прошедшим импульсом и эхо-импульсом из второго слоя жидкости толщиной

1,-1-1, а температурный коэффициент скорости ультразвука определяют по Формуле

1 L-1-1 р d и = (— + — — --) — - +

4 1

L-1-la 4 ь п и

= — л--) — — —— .1в ьт 20 4 <

+ (— —— л о где с (л . ъ

Способ определения температурно. го коэффициента скорости ультразвука, .включающий возбуждение импульсов ультразвуковых колебаний в акустической ячейке, содержащей излучаю. щий и приемный преобразователи и образец толщиной 1, размещенный между

0 В

I двумя слоями жидкости, прием прошедшего акустическую ячейку импуль- 35 са и эхо-импульсов из слоев жидкости, измерение времени прихода этих им- пульсов измерение время прохож- л дения ьо ультразвукового импульса интервал времени между прошедшим акустическую ячейку .импульсом и эхо-импульсом из слоя жидкости толщиной 1, интервал времени между прошедшим акустическую ячейку импульсом и эхо-импульсом из слоя жидкости толщиной L-1-1

1732177

Составитель 4. Недбай

Техред А.Кравчук

Редактор В.Петраш

Корректор И,Самборская

Заказ 1575 Тираж Подписное

- ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Рауиская наб., д. 4/5

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