Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано при неразрушающем контроле твердых сред. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет учета изменения с температурой линейного размера контролируемого изделия. Способ заключается в измерении изменений с температурой временных интервалов между эхо-импульсами из двух слоев иммерсионной жидкости с образца с фиксированными расстояниями между двумя преобразователями и между одним из преобразователей и ближайшей поверхностью образца. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 Н 5/00! и

1 Ь Э

, л)

| )

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4774623/28 (22) 27.12.89 (46) 23.06,92. Бюл, N. 23 (71) Ленинградский государственнный университет (72) А.И. Недбай (53) 620.179,16(088.8) (56) Труэлл P., Эльбаум Ч„Чик Б, Ультразвуковые методы в физике твердого тела, М.:

Мир, 1972, Авторское свидетельство СССР

¹ 11228800552200, кл, G 01 H 5/00, 1988.

Борисов Б,Ф„Недбай А.И. Об уменьшении влияния контактных слоев при ультразвуковом контроле. Новые методы и средства акустических измерений и приборы контроля, Материалы краткосрочного семинара.

10 — 11 октября 1989 г. Л„ ЛДНТП, 1989, Изобретение относится к неразрушающему контролю, Известен способ определения температурного коэффициента скорости (TKC) ультразвука в жидкости, заключающийся.в определении при изменении температуры изменения времени и рохождения ультразвукового сигнала через слой контролируемой жидкости, толщина которого фиксируется с помощью элементов, изготавливаемых из материалов с малым коэффициентом температурного расширения.

Известен способ определения ТКС ультразвука в твердых средах путем определения изменения с температурой времени между эхо-импульсами из контролируемого изделия и расчете ТКС ультразвука с учетом

„„. Ы,„, 1742632 А1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА СКОРОСТИ

УЛ ЬТ РАЗ ВУКА (57) Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано при неразрушающем контроле твердых сред.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет учета изменения с температурой линейного размера контролируемого изделия. Способ заключается в измерении изменений с температурОй временных интервалов между эхо-импульсами из двух слоев иммерсионной жидкости с образца с фиксированными расстояниями между двумя преобразователями и между одним из преобразователей и ближайшей поверхностью образца. 1 ил, дополнительных дилатометрических измерений.

Известен способ определения ТКС ультразвука в твердых средах, заключающийся в нахождении величины изменения с температурой интервала времени между эхо-импульсами из образца, размещенного между двумя слоями жидкости, Однако для определения известным способом ТКС ультразвука дополнительно требуются дилатометрические данные для материала контролируемого изделия, а при отсутствии последних известный способ имеет за счет этого погрешность.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет учета изменения ли1742632! о (т1 т2 ! о I <1 <2 нейных размеров контролируемого изделия при изменении температуры.

Для измерения ТКС ультразвука используется помещаемая в термостат акустическая ячейка, содержащая излучающий и приемный преобразователи и размещенный между двумя слоями жидкости контролируемый образец толщиной !,>. Причем для разрешения во времени прошедших акустическую ячейку первых эхо-импульсов из образца vi слоев иммерсионнол жидкости расстояние между преобразователями L и расстояние между одним из преобразователей и ближайшей поверхностью контролируемого образца выбирают удовлетворяющие условию !:!:!о =

= 3(3сж+со):4сж.3co, где сж — скорость ультразвука в иммерсионной жидкости, со— скорость ультразвука в материале контролируемого образца, Расстоянля L u I в акустической ячейке фиксируются с помощью элемен гов, изготавливаемых из материалов с малым коэффициентом температурного расширения. Определение ТКС ультразвука производится по измеренным величинам изменения (после изменения температуры акустической ячейки) интервалов времени между эхо-импульсами из контролируемого изделия Лто, эхо-импульсами из слоев жидкости Лт1, Лх2 и расчете ТКС ультразвука по формуле где то,т! и rz — интервалы времени между эхо-импульсами из образца, слоя жидкости толщиной и L-I<>-! соответственно.

На чертеже изображено устройство для измерения ТКС ультразвука со схемой, иллюстрирующей распространение ультразвуковых импульсов в акустической ячейке, Акустическая ячейка, помещенная в термостат 1, состоит из соосно расположенных излучающего 2 и приемного 3 преобразователей и образца 4 толщиной !о, помещенных в иммерсионную жидкость 5, которая одновременно является и жидкостью для термостата 1, Расстояние L между преобразователями 2 и 3 с помощью конструкционных элементов 6 фиксируется кольцом или стержнями 7, изготовленными из материалов с малым коэффициентом температурного расширения, например из плавленного кварца, титано-силикатного стекла или соответствующих марок ситаллов. Из такого же материала изготавливают фиксирующие кольцо (или стержни) 8, задающие расстояние I между преобразователем 3 и

1!0

5 ближайшей поверхностью 9 образца 4, Схема содержит зондирующий ультразвуковой импульс 10, импульс 11, прошедший "напрямую" акустическую ячейку, прошедшие акустическую ячейку эхо-импульсы 12 из образца 4 слой 13 жидкости толщиной и второй слой 14 жидкости.

Способ определения ТКС ультразвука осуществляется следующим образом.

C помощью излучающего ультразвукового преобразователя 2 в иммерсионной жидкости 5 возбуждают импульс 10 ультразвуковых колебаний. Ультразвуковой импульс, распространяясь через образец и два слоя иммерсионной жидкости и частично отражаясь от их плоскопараллельных границ, образует три серии эхо-импульсов, которые преобразовываются приемным преобразователем 3 в электрические сигналы и регистрируются приемной радиоаппаратурой (не показана).

Для определения TKC ультразвука по расчетнсй формуле необходимо измерить интервалы времени между прошедшим акустическую ячейку импульсом 11 и первыми зхо-импульсами 12 из образца 4, слои 13 и

14 >кидкос-,v,-лмпульсы г,, т1 и т2, соответств= нно, а после изменения температуры ак>стической ячейки измерить изменения этих интервалов Лт,, Лr1, Azz, Измерения этих величии могут быть осуществлены известными ультразвуковыми методами — прямым отсчетом по экрану осциллографа, интерференционными или методом наложения изображения.

Формула изобретения

Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука, заключающийся в том, что возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний в акустической ячейке, содержащей излучающий и приемный преобразователи и размещенный между двумя слоями жидкостл контролируемый образец толщиной 4, принимают прошедшие ячейку эхо-импульсы из образца и слоев жидкости. измеряют интервап времени тр между эхо-импульсамл из образца, изменяют температуру акустической ячейки на величину Ь Т, измеряют изменение интервала Л то между эхо-импульсами из образца, с учетом которого рассчитывают температурный коэффициент скорости ультразвука, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, прием эхо-импульсов производят при фиксированных расстоянии между преобразователями и расстоян л I между одним из пресбразователей и ближайшей г "зверхность10 ооразца, дополнительно из1742632 — — 4 Лт тг о 1

Составитель А, Недбай

Редактор С, Патрушева Техред М.Моргентал Корректор М, Шароши

Заказ 2277 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 меряют интервалы времени т и т между эхо-импульсами из слоев жидкости между поверхностями образца и противолежащими поверхностями преобразователей, после изменения температуры акустической ячейки дополнительно измеряют изменение интервалов времени Лт1 и Ate между эхо-импульсами из упомянутых слоев жидкости, а температурный коэффициент В скорости ультразвука определяют по формуле

L,! и 4 выбирают из условия:

L:1:1о = 3 (Зсж + со) 4с:Зсо, где c>g — скорость ультразвука в иммерсионHOA жидкости;

10 со — скорость ультразвука в образце.