Способ возбуждения и приема симметричных и антисимметричных волн в тонких волноводах



Способ возбуждения и приема симметричных и антисимметричных волн в тонких волноводах
Способ возбуждения и приема симметричных и антисимметричных волн в тонких волноводах
Способ возбуждения и приема симметричных и антисимметричных волн в тонких волноводах
Способ возбуждения и приема симметричных и антисимметричных волн в тонких волноводах

 

G01N29/34 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2525473:

Чуприн Владимир Александрович (RU)

Использование: для возбуждения и приема симметричных и антисимметричных волн в тонких волноводах. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности волновода закрепляют ультразвуковой преобразователь, который присоединяют к генератору и приемнику электрических сигналов, затем прикладывают электрическое напряжение к преобразователю таким образом, чтобы в волноводе в направлении, перпендикулярном к его оси, излучалась объемная, например, продольная волна, затем принимают, усиливают и обрабатывают эхо-сигнал, создаваемый нормальной волной, возникающей в волноводе за счет частичной трансформации в нем объемной волны в нормальную, при этом дополнительно закрепляют на противоположной стороне волновода соосно к первому преобразователю ультразвуковой преобразователь, акустические параметры которого в пределах не более ±5% отличаются от параметров первого преобразователя, причем электрическое соединение обоих преобразователей производят таким образом, чтобы фазы излучаемых и принимаемых ими сигналов либо совпадали (для случая симметричных нормальных волн), либо имели противоположные знаки (для случая антисимметричных нормальных волн), для чего при излучении и приеме симметричных нормальных волн оба преобразователя электрически соединяют параллельно, а при излучении и приеме антисимметричных нормальных волн преобразователи возбуждают электрическим напряжением противоположной полярности и присоединяют оба преобразователя к различным входам дифференциального усилителя или оба преобразователя электрически соединяют параллельно, а их пьезоэлементы поляризуют в противоположных направлениях. Технический результат: повышение амплитуды принимаемой нормальной волны. 4 ил.

 

Изобретение относится к ультразвуковому контролю параметров технических жидкостей и может быть использовано при разработке ультразвуковых приборов, использующих измерения амплитуд симметричных и антисимметричных нормальных волн для непрерывного контроля состояния жидкостей в условиях их эксплуатации путем измерения их плотности и вязкости.

Теоретически и экспериментально показано [1-3], что, сравнивая амплитуды мод нулевого порядка симметричной или антисимметричной волн, распространяющихся в тонком волноводе (толщина много меньше длины волны), когда последний находится либо в воздухе, либо погружен в исследуемую жидкость, можно измерить продольный импеданс жидкости, откуда можно рассчитать ее плотность с погрешностью, на порядок меньшей, чем при использовании объемных волн. При этом можно показать [4], что применение нулевой моды антисимметричной волны является предпочтительным, поскольку ее ослабление в результате взаимодействия (распространения в волноводе в акустическом контакте) с исследуемой жидкостью определяется в основном только ее продольным импедансом и практически не зависит от ее вязкости. В то же время потери упругой энергии нулевой моды симметричной волны зависят как от продольного волнового импеданса жидкости, так и ее вязкости.

Известны [5] способы возбуждения нормальных волн в тонких непьезоэлектрических волноводах. Наиболее распространенным является возбуждение/прием нормальных волн с помощью прямого ультразвукового преобразователя 1 объемных волн, закрепленного на поверхности волновода 2 через слой контактной среды и излучающего в направлении, перпендикулярном к оси волновода (фиг.1а), и с помощью наклонного ультразвукового преобразователя 1 (фиг.1б).

Физической причиной возбуждения/приема нормальных волн в волноводе в первом способе является частичная трансформация объемной волны 3 в нормальную 4 (фиг.1а). Если исходная волна - продольная, то возникновение нормальной волны обязано коэффициенту Пуассона. В случае сдвиговой исходной волны, смещение в которой параллельно оси волновода, нормальная волна возбуждается за счет соответствующей компоненты тензора упругости. Существенным недостатком способа является низкая эффективность возбуждения нормальных волн и, как следствие, малая амплитуда информативных сигналов, которые представляют собой волну, прошедшую в волноводе путь до торца волновода, отразившуюся от него и вернувшуюся назад. В результате измерение продольного импеданса жидкости с помощью антисимметричной волны становится практически невозможным, так как эта волна излучает упругую энергию в среду, окружающую волновод, намного эффективнее [5], чем симметричная, так что ее амплитуда при погружении небольшой части волновода (единицы мм) в жидкость становится соизмеримой с шумами электрической и акустической природы.

Во втором способе (фиг.1б) возбуждение в волноводе нормальной волны связано с выбором такого угла падения объемной на границу раздела призма преобразователя/волновод, чтобы волновой вектор преломленной волны в волноводе совпадал с направлением оси симметрии волновода. Возбуждение нормальной симметричной волны и прием эхо-сигналов в этом случае оказывается достаточно эффективным и находит широкое применение для целей ультразвуковой дефектоскопии [6]. В соответствии со сказанным выше в задачах контроля свойств жидкости во время эксплуатации измерение с использованием нулевой моды симметричной нормальной волны должно быть дополнено измерением сдвигового импеданса жидкости, который определяется ее вязкостью [4]. Применение этого способа для возбуждения и приема в волноводе антисимметричной волны сталкивается со значительными трудностями. Во-первых, как отмечалось, антисимметричная волна излучает упругую энергию в среду, имеющую акустический контакт с волноводом, очень эффективно, так что амплитуда принимаемого сигнала за счет контакта с призмой преобразователя (продольный волновой импеданс много больше, чем у жидкости) уменьшается в десятки раз. Во-вторых, область соприкосновения волновода и призмы неизбежно оказывается достаточно протяженной, что приводит к дополнительному затуханию сигнала.

Таким образом, в настоящее время отсутствует способ эффективного возбуждения и приема нулевой моды антисимметричной нормальной волны, что является особенно важным для создания аппаратуры контроля состояния жидкостей в условиях их эксплуатации.

Целью изобретения и является разработка способа повышения амплитуды принимаемой нормальной волны, чтобы дать возможность реализовать измерения в жидкостях на нулевой моде как симметричной, так и антисимметричной волн.

1. Поставленная цель достигается тем, что дополнительно к обычно используемому ультразвуковому преобразователю, закрепленному через слой контактной среды на поверхности волновода, который излучает в направлении, перпендикулярном к оси волновода, объемную волну и принимает нормальную волну, возникающую в волноводе за счет частичной трансформации в нем объемной волны, закрепляют через слой контактной среды на противоположной стороне волновода соосно к первому преобразователю дополнительный ультразвуковой преобразователь, акустические параметры которого в пределах не более ±5% отличаются от параметров первого преобразователя. Электрическое соединение обоих преобразователей производят таким образом, чтобы фазы излучаемых и принимаемых ими сигналов либо совпадали (для случая симметричных нормальных волн), либо имели противоположные знаки (для случая антисимметричных нормальных волн), для чего для излучения и приема симметричных нормальных волн оба преобразователя электрически соединяют параллельно, а для излучения и приема антисимметричных нормальных волн преобразователи возбуждают электрическим напряжением противоположной полярности и присоединяют оба преобразователя к различным входам дифференциального усилителя.

Физический смысл предлагаемого способа легко понять из следующих качественных соображений. В соответствии с теорией [5] нулевая симметричная мода в волноводе представляет собой, в основном, продольную волну и создает в верхней 1 и нижней 2 половинах волновода (фиг.2) компоненты механического смещения в направлении распространения Ux (ось х на фиг.2), совпадающие по знаку, а нулевая антисимметричная мода в волноводе представляет собой, в основном, изгибную волну и создает в верхней и нижней половинах волновода компоненты механического смещения Ux, противоположные по знаку. На поверхностях волновода численные значения модулей смещений для обоих типов волн совпадают.

Для простоты в дальнейшем ограничимся рассмотрением случая, когда исходной является продольная волна. Как отмечалось, трансформация объемной волны, распространяющейся в направлении, перпендикулярном оси симметрии волновода (ось z на фиг.2), в нормальную волну, распространяющуюся в направлении оси х, происходит вследствие ненулевого значения модуля Пуассона χ. Если в качестве объемной волны использовать продольную волну, то согласно теории соответствующие компоненты тензора деформации связаны соотношением вида [7]

U x x = χ U z z . ( 1 )

Откуда легко видеть, что при излучении объемной волны и приеме нулевой моды симметричной/антисимметричной волн одним прямым преобразователем 3 (фиг.2) требуемые для нормальных волн граничные условия не выполняются, вследствии чего возбуждение/прием этих волн оказывается малоэффективным.

Ситуация изменяется, если в соответствии с предлагаемым способом на обеих поверхностях волновода симметрично разместить два прямых преобразователя 3 и 4 (фиг.2), излучающих продольные волны навстречу друг другу (параллельное электрическое подключение обоих прямых преобразователей к генератору). Если оба преобразователя излучают продольные волны в фазе, то суммарное продольное смещение в направлении оси z U Σ 1 , в точке с координатой t для тонкого волновода (kd<<1, k - волновое число, 2d - толщина волновода) равно

U Σ 1 = A sin [ k ( d + t ) ] + A sin [ k ( d t ) ] = 2 A sin k d cos k t 2 A k d . ( 2 )

С учетом формул (1) и (2) видно, что распределение созданных преобразователями смещений в волноводе в направлении оси x соответствует смещениям, характерным для нулевой моды симметричной нормальной волны. По этой же причине оптимальным для приема этой волны является параллельное электрическое подключение обоих прямых преобразователей к усилителю сигналов.

Легко видеть, что создаваемое таким образом распределение механических смещений в волноводе не является оптимальным для возбуждения антисимметричной нормальной волны. Для того чтобы оптимизировать возбуждение нулевой моды антисимметричной нормальной волны, оба преобразователя должны возбуждаться электрическими напряжениями в противофазе. Действительно, тогда

U Σ 1 = A sin [ k ( d + t ) ] A sin [ k ( d t ) ] = 2 A cos k d sin k t 2 A k t , ( 3 )

что соответствует смещениям в направлении оси x, характерным для нулевой моды антисимметричной нормальной волны. Электрическое подключение обоих прямых преобразователей к усилителю сигналов по очевидным причинам также должно быть противофазным. Вариант необходимых электрических соединений для возбуждения антисимметричной волны представлен на фиг.3.

2. Поставленная цель достигается также тем, что с целью упрощения электрической схемы электронного блока для возбуждения и приема антисимметричных нормальных волн по пункту 1 пьезоэлементы ультразвуковых преобразователей, размещаемых на противоположных сторонах волновода, поляризуют в противоположных направлениях. В этом случае преобразователи электрически соединяют параллельно и подключают к общему генератору и усилителю. Очевидно, что получаемые при этом результаты оказываются аналогичными рассмотренным выше.

Обсуждаемые выше положения были проверены экспериментально. В качестве волноводов использовались алюминиевый лист толщиной 0.5 мм и лист нержавеющей стали толщиной 0.5 мм. Оба преобразователя в ненагруженном состоянии имели резонансную частоту 2.5 МГц. Сравнивались амплитуды принимаемых эхо-сигналов, отраженных от торца волновода, противоположного месту возбуждения (фиг.1), возбужденных либо одним, либо двумя преобразователями. Наблюдение принимаемых сигналов и измерение их амплитуды производилось с помощью осциллографа типа LeCroy WaveJet 322. Преобразователи возбуждались электрическим импульсом амплитудой 200 В, содержащим N прямоугольников, где N варьировалась от 3 до 12. В зависимости от числа N несколько изменялась временная огибающая принимаемых сигналов, но существенного влияния на результаты сравнения обнаружено не было. В качестве примера на фиг.4 приведены осциллограммы возбуждения симметричной волны в стальном волноводе одним преобразователем (а) и двумя (б).

Суммируя экспериментальные результаты, можно сделать вывод, что использование двух симметрично расположенных прямых преобразователей, излучающих навстречу друг другу объемные волны, существенно увеличивает амплитуду эхо-сигналов по сравнению с одним преобразователем как нулевой моды симметричной, так и антисимметричной нормальных волн. В стальном и алюминиевом волноводах для симметричной волны амплитуда эхо-сигналов возрастает в 3÷5 раз, а для антисимметричной - в 2.5÷3 раза (выигрыш в амплитуде принимаемых сигналов в стальном волноводе на 25÷50% больше). Последнее обстоятельство особенно важно, так как дает возможность реализовать измерение продольного волнового импеданса жидкости без учета ее вязкости.

Литература

1. Гитис М.Б., Чуприн В.А. Применение ультразвуковых поверхностных и нормальных волн для измерений параметров технических жидкостей. 1. Измерение сдвиговой вязкости // ЖТФ. 2012. Т.82. №5. С.93-99.

2. Гитис М.Б., Чуприн В.А. Применение ультразвуковых поверхностных и нормальных волн для измерений параметров технических жидкостей. 2. Измерение плотности // ЖТФ. 2012. Т.82. №5. С.100-105.

3. Chuprin V., Gitis М. Measurements of the Material Properties of Liquids Using Normal Acoustic Plate Waves / Proceed. 18th World Confer. NDT. Durban, 2012.

4. Zhu Z, Wu J. The propagation of Lamb waves in a plate bordered with a viscous liquid. J. Acoust. Soc. Am. 1995. v.98(2). Pt.l. pp.1057-1064.

5. Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике. М.: Наука, 1966. 168 с.

6. Ермолов И.Н., Ланге Ю.В. Ультразвуковой контроль // Неразрушающий контроль / Справочник под ред. В.В. Клюева. Т.3. М.: Машиностроение, 2004. 864 с.

Способ возбуждения и приема симметричных и антисимметричных волн в тонких волноводах, заключающийся в том, что на поверхности волновода закрепляют через слой контактной среды ультразвуковой преобразователь, который присоединяют к генератору и приемнику электрических сигналов, затем прикладывают электрическое напряжение к преобразователю таким образом, чтобы в волноводе в направлении, перпендикулярном к его оси, излучалась объемная, например, продольная волна, затем принимают, усиливают и обрабатывают эхо-сигнал, создаваемый нормальной волной, возникающей в волноводе за счет частичной трансформации в нем объемной волны в нормальную, отличающийся тем, что с целью повышения амплитуды принимаемой нормальной волны закрепляют через слой контактной среды на противоположной стороне волновода соосно к первому преобразователю дополнительный ультразвуковой преобразователь, акустические параметры которого в пределах не более ±5% отличаются от параметров первого преобразователя, при этом электрическое соединение обоих преобразователей производят таким образом, чтобы фазы излучаемых и принимаемых ими сигналов либо совпадали (для случая симметричных нормальных волн), либо имели противоположные знаки (для случая антисимметричных нормальных волн), для чего для излучения и приема симметричных нормальных волн оба преобразователя электрически соединяют параллельно, а для излучения и приема антисимметричных нормальных волн или преобразователи возбуждают электрическим напряжением противоположной полярности и присоединяют оба преобразователя к различным входам дифференциального усилителя, или оба преобразователя электрически соединяют параллельно, а их пьезоэлементы поляризуют в противоположных направлениях.



 

Похожие патенты:

Использование: для определения типа дефекта в металлических изделиях. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют импульсное облучение исследуемой зоны ультразвуковым излучением, регистрацию исходного отраженного сигнала, его компьютерную обработку для определения информативных параметров, по которым судят о наличии и типе дефекта, при этом к исходному отраженному сигналу от каждого обнаруженного дефекта применяют преобразование Гильберта, получая аналитический сигнал, затем вычисляют модуль аналитического сигнала, получая огибающую исходного сигнала, на огибающей находят моменты времени t0, t1, и t2, соответствующие максимуму амплитуды огибающей и половине ее максимального значения слева и справа от максимума, применяя непрерывное вейвлетное преобразование к аналитическому сигналу, по определенной формуле находят зависимость мгновенной частоты от времени, на которой выбирают для дальнейшего анализа частоты ƒ0, ƒ1 и ƒ2, соответствующие моментам времени t0, t1, и t2, затем используя частоты ƒ0, ƒ1 и ƒ2 формируют новые безразмерные параметры - нормированные девиации частоты ƒr1 и ƒr2, отображают значения ƒr1 и ƒr2 в виде точки на двумерной диаграмме, по расположению которой в определенной области диаграммы судят о типе дефекта.

Изобретение относится к лесной, деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при сертификации древесины на корню в условиях лесного хозяйства и лесозаготовок, а также при сертификации древесины круглых и пиленых древесных материалов в условиях переработки древесного сырья и механической обработки древесины.

Использование: для контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе перемешивания поочередно каждым обратимым электроакустическим преобразователем излучают широкополосный акустический сигнал через среду к другим обратимым электроакустическим преобразователям, принимают и преобразуют эти сигналы другими, за исключением излучившего этот широкополосный акустический сигнал, обратимыми электроакустическими преобразователями в соответствующие принятые электрические сигналы, при этом обработку принятых электрических сигналов осуществляют путем вычисления взаимных корреляционных функций каждого из принятых электрических сигналов с широкополосным электрическим сигналом, вычисляют общую ширину корреляционных откликов, о завершении перемешивания нефти судят по стабилизации общей ширины корреляционных откликов.
Использование: для неразрушающего контроля труб. Сущность изобретения заключается в том, что излучают внутрь трубы с одного ее конца серию повторяющихся зондирующих акустических сигналов, разделенных интервалами времени между их повторами в серии, детектируют с помощью микрофона отраженные от дефектов внутреннего объема трубы сигналы, измеряют отраженные сигналы и усредняют результаты по всем измерениям серии сигналов, определяют характер дефекта по амплитудно-временным характеристикам усредненного сигнала, при этом длительность интервалов времени между повторами зондирующих акустических сигналов в серии изменяют от сигнала к сигналу в серии таким образом, чтобы интервал времени перед каждым последующим сигналом отличался от предыдущих интервалов времени на величину не менее длительности зондирующего акустического сигнала.

Использование: для контроля конструкций с использованием ультразвука в пространствах с малым зазором. Сущность: заключается в том, что контрольный сканер [1000] имеет низкопрофильное строение, предназначенное для вхождения в узкие пространства и контроля конструкций [10], например сварных соединений [13].

Использование: для определения упругих констант делящихся материалов при повышенных температурах. Сущность заключается в том, что установка для определения упругих констант делящихся материалов при повышенных температурах содержит звуководы, снабженные акустическими изоляторами, между концами звуководов размещен образец из делящегося материала, а на противоположных коцах установлены пьезоэлектрические преобразователи, соединенные с генератором и регистрирующей аппаратурой, при этом образец и часть звуководов окружены нагревателем и помещены они в вакуумную камеру, при этом образец соединен с термопарой, вакуумная рабочая камера помещена в герметичный перчаточный бокс и имеет рубашку охлаждения и протоки охлаждения проточной водой.

Использование: для ультразвукового моделирования. Сущность: заключается в том, что получение температурной модели поверхности (3) объекта (2) с использованием ультразвуковых преобразователей (4, 5) содержит этапы, на которых итерационно корректируют температурную модель с использованием измеренных значений времени прохождения ультразвуковых волн и их основанными на модели прогнозами.

Использование: для контроля коррозии. Сущность: заключается в том, что при моделировании поверхности объекта, используя ультразвуковые волны, передаваемые вдоль поверхности, выполняют этапы на которых: передают ультразвуковые волны по путям вдоль поверхности и определяют время распространения ультразвуковых волн по путям.

Использование: для идентификации водородного охрупчивания легких сплавов на основе титана. Сущность заключается в том, что измеряют зависимость скорости распространения ультразвуковой волны в легких сплавах от содержания в них водорода.

Использование: для дефектоскопии и толщинометрии при исследовании различного рода материалов. Сущность: заключается в том, что пьезоэлектрический преобразователь содержит герметичный корпус с демпфирующим веществом, пьезоэлементы, установленные внутри корпуса и расположенные в корпусе симметрично относительно акустической оси преобразователя, и линзу, сопряженную с пьезоэлементами со стороны излучающей поверхности пьезоэлементов, при этом пьезоэлементы расположены под острым углом к акустической оси пьезоэлектрического преобразователя, акустические оси пьезоэлементов пересекаются между собой на продольной оси преобразователя в направлении излучения преобразователя, причем пьезоэлементы имеют относительно продольной оси преобразователя попарно одинаковую форму, с электродами на их противоположных поверхностях, подключенными к электрическому герметичному разъему, вектор поляризации всех пьезоэлементов направлен либо в сторону излучения, либо в сторону демпфирующего вещества, электроды пьезоэлементов, расположенные с одной стороны, последовательно электрически соединены между собой, акустические оси всех пьезоэлементов расположены в одной плоскости, проходящей через продольную ось преобразователя, а линза выполнена общей для всех пьезоэлементов или состоит из отдельных секций, соединенных между собой в местах сопряжения связующим веществом, например клеем или полимерным компаундом.

Изобретение относится к неразрушающим методам производственного контроля и может найти применение при анализе различных волоконных материалов в промышленности. Способ реализуется следующим образом. Волоконную массу заданного веса прочесывают, формируют в пакет заданного размера, конфигурации и помещают в сушильную камеру, выдерживают установленное время при заданной температуре, взвешивают, прозвучивают акустическими колебаниями, помещают между обкладками воздушного конденсатора и определяют импеданс конденсатора на заданной частоте, фиксируют амплитуду акустического сигнала, снова помещают в сушильную камеру. Повторяют взвешивание, определение импеданса конденсатора и замер амплитуды акустических колебаний. Операцию повторяют до достижения стабильного веса образца волоконной массы. Процедуру повторяют для образцов различного веса и, соответственно, количества волокон в направлении прозвучивания. Строят функциональные зависимости амплитуды акустических колебаний от количества волокон в направлении прозвучивания и влажности волокон от импеданса конденсатора, исследуемое волокно помещают между датчиками акустических колебаний и обкладками воздушного конденсатора, по зависимости амплитуды акустических колебаний от количества волокон в направлении прозвучивания определяют реальный вес образца, а влажность волоконной массы находят как отношение разности веса образца до сушки и после высушивания к весу образца после высушивания в процентном выражении, умноженное на отношение реального веса к заданному. Техническим результатом является повышение точности, объективности и оперативности контроля влажности волокон в массе. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля структуры и дефектов металлических изделий и может быть использовано при изготовлении образцов для тестирования и настройки установок ультразвукового контроля проката (УЗК). Образец выполнен в виде листа, содержащего искусственные дефекты. Для контроля основного металла образец содержит следующие группы дефектов: группу дефектов в виде поперечных пазов для проверки работоспособности всех каналов установок, группу засверловок для подтверждения чувствительности по ширине проката, группу засверловок для проверки чувствительности к дефектам расположенным на различной глубине по толщине проката, группу прямоугольных пазов для имитации различных площадных размеров дефектов, позволяющую перекрыть весь размерный ряд, группу засверловок для имитации дефекта, недопустимого по длине, группу засверловок для имитации дефекта, недопустимого по ширине, группы для имитации скоплений дефектов, недопустимых по количеству дефектов на единицу площади проката, группу засверловок для имитации дефектов, меньших чем регистрируемые. Для контроля кромок листа: группы засверловок для определения ширины зоны кромки, группы засверловок для определения размера мертвых зон по поперечным кромкам листа, группу засверловок для определения чувствительности к дефектам, расположенным на различной глубине, группу засверловок для имитации недопустимого количества дефектов на единицу длины кромки, группу засверловок для имитации в кромке дефекта, недопустимого по длине, группу засверловок для имитации в кромке дефекта, недопустимого по ширине, группы засверловок для имитации дефектов, недопустимых по площади в кромке. Технический результат: возможность проводить комплекс работ по проверке и настройке установок ультразвукового контроля, проверить работоспособность, как аппаратной части установки, так и программного комплекса, а также проверить работоспособность линеек преобразователей и системы контроля установки кромок листа и основного металла за один проход тест-листа. 1 ил.

Использование: для измерения продольного и сдвигового импендансов жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что с помощью ультразвукового преобразователя возбуждают в двух тонких волноводах различные нулевые моды нормальных волн, измеряют коэффициенты затухания каждого типа волны в волноводах и рассчитывают продольный и сдвиговый импедансы исследуемой жидкости, при этом волноводы акустического блока изготавливают в виде тонких полос различной толщины, возбуждают в них нулевую моду волны Лэмба, калибруют акустический блок путем последовательного измерения в обоих волноводах коэффициентов затухания нулевой моды волны Лэмба при их последовательном погружении в две жидкости с известными продольным и сдвиговым импедансами, из полученных уравнений рассчитывают коэффициенты, связывающие импедансы жидкости с коэффициентом поглощения волны Лэмба в волноводах, затем погружают волноводы в исследуемую жидкость, измеряют коэффициенты затухания нулевой моды волны Лэмба в обоих волноводах и с помощью найденных численных значений коэффициентов по известным соотношениям рассчитывают продольный и сдвиговый импедансы исследуемой жидкости. Технический результат: обеспечение возможности автоматического контроля состояния жидкостей в условиях их эксплуатации без измерения нулевой моды горизонтально поляризованной нормальной волны. 2 ил.

Использование: для калибровки ультразвуковой антенной решетки, установленной на призму. Сущность изобретения заключается в том, что излучают ультразвуковые сигналы с помощью множества элементов антенной решетки в образец известной толщины и принимают ультразвуковые сигналы, отраженные от отверстия бокового сверления известного диаметра на заданной глубине, регистрируют множество ультразвуковых эхосигналов для выбранной конфигурации излучения и приема, определяемой списком пар излучающих и принимающих элементов, рассчитывают параметры эхосигналов в зависимости от скорости звука в призме и ее геометрических параметров, сравнивают между собой измеренные и рассчитанные эхосигналы и производят поиск такого значения скорости продольной ультразвуковой волны в призме и ее геометрические параметры, которые обеспечивают минимальную разницу и которые будут считаться результатом калибровки, при этом в результате калибровки ультразвуковой антенной решетки определяется также время пробега в протекторе антенной решетки. Технический результат: обеспечение возможности определения реальных координат центров пьезоэлементов с точностью одной восьмой длины волны. 3 ил.

Использование: для изготовления образцов для настройки дефектоскопической аппаратуры. Сущность изобретения заключается в том, что изготавливают эталонные образцы в форме параллелепипеда с искусственными дефектами для градуировки и установки порога чувствительности ультразвуковых дефектоскопов, при этом выполняют в образце технологические сквозные отверстия диаметром от 0,5 мм до 1,0 мм, перпендикулярные продольной оси образца и параллельные его рабочей поверхности, затем вводят в них обрабатывающий инструмент, после чего применяют электроэрозионную обработку для выполнения этим обрабатывающим инструментом узких сквозных пазов, параллельно сквозным технологическим отверстиям, высотой от 5 до 20 диаметров инструмента. Технический результат: обеспечение возможности получать искусственные дефекты в виде сквозных узких пазов заданного размера, с заданной глубиной залегания в плоскостях, перпендикулярных плоскости ввода-приема ультразвуковых колебаний и оси параллелепипеда. 4 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Сущность: дефектоскопическая установка для неразрушающего контроля конструкции, у которой имеется внутренняя часть с отверстием, содержит внешний зонд с множеством стенок, у каждой из которых имеется поверхность, соответствующая одной из множества соответствующих внешних поверхностей соответствующей стенки конструкции. Внешний зонд содержит первый элемент внешнего зонда, а также второй элемент внешнего зонда, магнитно сопряженные друг с другом за счет магнитного притяжения между магнитом, расположенным на первом элементе внешнего зонда, и магнитом, расположенным на втором элементе внешнего зонда. Устройство также содержит магнитный балансир, выполненный с возможностью принудительного перемещения второго элемента внешнего зонда в направлении повышенного магнитного сопряжения между вторым элементом внешнего зонда и первым элементом внешнего зонда за счет магнитного отталкивания между магнитом, расположенным на магнитном балансире, и магнитом, расположенным на втором элементе внешнего зонда. 2 н. 13. з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для дефектоскопии и толщинометрии различных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой иммерсионный многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь содержит герметичный корпус с демпфирующим веществом, пьезоэлементы, установленные внутри корпуса и расположенные в корпусе симметрично относительно акустической оси преобразователя, и линзу, расположенную со стороны излучающей поверхности пьезоэлементов, акустические оси пьезоэлементов пересекаются между собой на продольной оси преобразователя, вектор поляризации всех пьезоэлементов направлен либо в сторону излучения, либо в сторону демпфирующего вещества, причем линза выполнена общей для всех пьезоэлементов или состоит из отдельных секций, при этом пьезоэлементы расположены с образованием вогнутой или выпуклой относительно линзы поверхности, все пьезоэлементы выполнены с общим для них положительным и отрицательным электродами, перекрывающими заполненные полимерным компаундом промежутки между пьезоэлементами и подключенными к электрическому герметичному разъему, при этом линза и демпфирующее вещество поверхностями, обращенными к образованным пьезоэлементами и полимерным компаундом поверхностям, каждая со своей стороны, плотно прилегает к расположенным на этих поверхностях электродам, причем линза приклеена к расположенному на пьезоэлементах электроду или плотно прилегает к электроду через слой акустически проводящей жидкости. Технический результат: обеспечение возможности увеличения длины рабочей зоны и расширения диаграммы направленности пьезоэлектрического преобразователя при упрощении конструкции преобразователя. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют излучение ультразвукового сигнала, прием ответного сигнала, измерение временного интервала между излученным и принятым сигналами и определение расстояния до отражающей поверхности путем умножения скорости распространения ультразвука в контролируемой среде на измеренный временной интервал, при этом излучение, прием ультразвуковых сигналов и измерение временных интервалов между излученным и принятым ультразвуковым сигналами производят на двух частотах с разными периодами, затем производят сравнение этих временных интервалов и их коррекцию в соответствии с заданным математическим выражением. Технический результат: обеспечение возможности снижения погрешности и повышения стабильности измерений при волноводном распространении ультразвуковых колебаний. 2 ил.

Использование: для компенсации погрешности измерения ультразвукового скважинного глубиномера. Сущность изобретения заключается в том, что устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора содержит генератор ультразвуковых импульсов, подключенный к излучателю, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок формирования временного интервала, блок измерения временного интервала и блок управления и индикации, выход которого связан с генератором и входом блока формирования временного интервала, источник опорного напряжения, подключенный к входу порогового устройства, кварцевый генератор, подключенный к блоку измерения временных интервалов, при этом второй генератор ультразвуковых импульсов подключен к второму излучателю, последовательно соединены второй приемник, второй усилитель, второе пороговое устройство, второй блок формирования временного интервала и второй блок измерения временного интервала, причем источник опорного напряжения подключен к второму входу второго порогового устройства, вход второго блока измерения временного интервала связан с кварцевым генератором, а выход второго блока измерения временного интервала подключен к блоку управления и индикации, выходы которого подключены ко второму генератору и второму блоку формирования временного интервала. Технический результат: снижение погрешности и повышение стабильности измерений при волноводном распространении ультразвуковых колебаний. 2 ил.

Использование: для определения коэффициентов звукопоглощения материалов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение эталонных аналоговых сигналов с помощью первого и второго микрофонов акустического интерферометра, их аналогово-цифровое преобразование, вычисление передаточной функции с помощью непрерывного вейвлет-преобразования каждого из измеренных эталонных сигналов, вычисление коэффициентов отражения и коэффициентов звукопоглощения, представление результатов вычислений в графической форме в виде графика зависимости коэффициентов звукопоглощения от частоты или среднегеометрических частот 1/n - октавных полос, где n - целое число, при этом в качестве эталонного используют детерминированный аналоговый сигнал длительностью не менее 13 секунд с экспоненциально возрастающей частотой в диапазоне 100-4000 Гц. Технический результат: повышение точности определения коэффициентов звукопоглощения материалов в низкочастотном диапазоне. 2 ил.
Наверх