Способ калибровки сейсмоакустических преобразователей

Авторы патента:

G01N29/30 - 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)

G01N29/04 - для обнаружения локальных дефектов в твердых телах (G01N 29/16,G01N 29/18,G01N 29/20 имеют преимущество)

G01M7/02 - испытания на вибрацию

G01H9/00 - Измерение механических колебаний или ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых колебаний с использованием средств, чувствительных к излучению, например оптических средств

Владельцы патента RU 2595693:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (RU)

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований и может быть использовано для калибровки характеристик сейсмоакустических преобразователей. Используют монолитный блок с двумя отверстиями малого диаметра симметрично от центра на диагонали. Устанавливают два - эталонный и калибруемый - сейсмоакустических преобразователя на монолитный блок центрами рабочих поверхностей на отверстия. Контролируют акустический контакт эталонного и калибруемого преобразователей с монолитным блоком. Определяют непосредственно смещение рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей раздельно через отверстия интерференционными измерителями линейных перемещений. В качестве измерителей линейных перемещений используют многолучевые оптические интерферометры, которые развязаны с монолитным блоком, источником излучения, установленным на монолитном блоке. Возбуждают колебания так, чтобы смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей были одинаковы в один и тот же заданный момент времени. Затем измеряют электрические сигналы с выходов эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, по которым проводят калибровку. Обеспечивается повышение достоверности калибровки сейсмоакустических преобразователей. 1 ил.

Изобретение относится к геофизическим, в частности к сейсмоакустическим, методам исследований и может быть использовано для калибровки характеристик сейсмоакустических преобразователей.

Известен [1] способ, осуществляющий калибровку преобразователей на калибровочном блоке с использованием лазерной интерференционной измерительной системы и источника сигнала.

К недостаткам можно отнести низкую достоверность, т.к. лазерная интерференционная измерительная система измеряет смещение свободной поверхности калибровочного блока, а не рабочей поверхности калибруемого преобразователя, и совершенно не учитывается присоединенная масса преобразователя.

Известен [2] способ, где оба преобразователя эталонный и калибруемый устанавливаются на монолитный блок, излучателем возбуждают монолитный блок, а затем производят измерения.

К недостаткам относится низкая достоверность, т.к. не контролируется акустический контакт преобразователей, не измеряется смещение рабочих поверхностей этих же преобразователей и, как следствие, такая калибровка является достаточно грубой.

Известен [3] способ, в котором с помощью оптического интерференционного измерителя линейных перемещений выполняется калибровка системы, состоящей из источника акустического сигнала и монолитного передающего блока, после чего в акустический контакт с монолитным передающим блоком вводится стандартный преобразователь, обрабатывается и запоминается сигнал от этого преобразователя, затем устанавливается калибруемый преобразователь на место стандартного, записывается и обрабатывается второй сигнал в компьютере, который сравнивается с сохраненным эталонным.

К недостаткам следует отнести низкую достоверность, т.к. лазерная интерференционная измерительная система не измеряет смещение рабочей поверхности преобразователей и не контролирует акустический контакт преобразователей с монолитным блоком, ввиду чего ошибки измерений могут быть весьма значительными.

Заявленное решение направлено на повышение достоверности калибровки сейсмоакустических преобразователей.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключающемся в использовании излучателя, фотоприемника и интерференционного измерителя линейных перемещений дополнительно используют монолитный блок с двумя отверстиями малого диаметра симметрично центра на диагонали, устанавливают два эталонный и калибруемый сейсмоакустических преобразователя на монолитный блок центрами рабочих поверхностей на отверстия, контролируют акустический контакт эталонного и калибруемого преобразователей с монолитным блоком, определяют непосредственно смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей раздельно через отверстия интерференционными измерителями линейных перемещений, в качестве которых используют многолучевые оптические интерферометры, и которые развязаны с монолитным блоком, источником излучения, установленным на монолитном блоке, возбуждают колебания так, чтобы смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей были одинаковы в один и тот же заданный момент времени, затем измеряют электрические сигналы с выходов эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, по которым проводят калибровку.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. Для проведения достоверной калибровки сейсмоакустических преобразователей необходимо сравнивать их характеристики с характеристиками эталонного сейсмоакустического преобразователя находящихся в одинаковых условиях. Т.к. сейсмоакустические преобразователи работают в диапазоне частот 0,5-10,0 КГц, то можно использовать монолитный блок с двумя отверстиями по диагонали. Установить на монолитный блок оба преобразователя эталонный и калибруемый центрами рабочих поверхностей на отверстия. Оба преобразователя должны одинаково возбуждаться, а сравниваемые параметры определяются одновременно на их выходах. При этом необходимо контролировать акустический контакт эталонного и калибруемого преобразователей с монолитным блоком.

Использование двухлучевых интерферометров в качестве интерференционного измерителя линейных перемещений [1, 3] малоэффективно, т.к. большой разбаланс плеч приведет к снижению чувствительности и, в конечном счете, к существенной ошибке и невозможности вести измерения. В этом случае целесообразно использовать многолучевой оптический интерферометр в качестве интерференционного измерителя линейных перемещений с возможностью проводить измерения колебательных поверхностей преобразователей через отверстия. Что и предлагается в настоящем решении. Причем необходимо использовать многолучевые оптические интерферометры таким образом, чтобы они физически не контактировали с монолитным блоком, т.е. должны быть акустически развязаны с ним.

На фиг. 1 приведена функциональная схема, позволяющая понять работу предложенного способа. На монолитный блок 4 с изготовленными отверстиями 5 устанавливают два преобразователя эталонный 1 и калибруемый 2 так, чтобы центры их рабочих поверхностей находились над отверстиями 5. Источник излучения 3 возбуждает монолитный блок 4 в его центре. Источником возбуждения 3 добиваются одинакового смещения рабочих поверхностей преобразователей 1 и 2. Эти смещения фиксируются через отверстия 5 интерференционными измерителями линейных перемещений 6 и 7. После того, как значения на выходах интерференционных измерителей линейных перемещений 6 и 7 будут равны, можно фиксировать и сравнивать выбранные характеристики с электрических выходов преобразователей 1 и 2.

В результате одновременного контроля выбранных характеристик на выходах преобразователей эталонного и калибруемого при одинаковых смещениях их рабочих поверхностей, контролируемых интерференционными измерителями линейных перемещений, можно с большей достоверностью проводить калибровку сейсмоакустических преобразователей.

Литература

1. Желкобаев Ж. и др. Лазерная метрология акустических наносмещений.

Фотоника, 2009, №5, с. 14-17.

2. Стандарт США «Е076-94».

3. Патент РФ №2321849 от 10.05.2008.

Способ калибровки сейсмоакустических преобразователей, заключающийся в использовании излучателя и интерференционного измерителя линейных перемещений, фотоприемника, отличающийся тем, что используют монолитный блок с двумя отверстиями малого диаметра симметрично от центра на диагонали, устанавливают два - эталонный и калибруемый - сейсмоакустических преобразователя на монолитный блок центрами рабочих поверхностей на отверстия, контролируют акустический контакт эталонного и калибруемого преобразователей с монолитным блоком, определяют непосредственно смещение рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей раздельно через отверстия интерференционными измерителями линейных перемещений, в качестве которых используют многолучевые оптические интерферометры и которые развязаны с монолитным блоком, источником излучения, установленным на монолитном блоке, возбуждают колебания так, чтобы смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей были одинаковы в один и тот же заданный момент времени, затем измеряют электрические сигналы с выходов эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, по которым проводят калибровку.

Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, устройствам исследований и может быть использовано для контроля характеристик преобразователей, применяющихся при мониторинге различных технических объектов.

Способ моделирования операций неразрушающего контроля в реальных условиях с использованием синтетических сигналов // 2594368

Использование: для моделирования операций неразрушающего контроля в реальных условиях с использованием синтетических сигналов. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют контролируемые параметры, связанные с положением зонда в пространстве, и генерируют связанные с контролируемыми параметрами синтетические сигналы, соответствующие операции неразрушающего контроля, при этом указанное генерирование синтетических сигналов частично обусловлено конфигурацией, генерируемой генератором конфигурации, которая представляет собой виртуальный макет конструкции, и устанавливают соответствие между контролируемыми параметрами и синтетическими сигналами.

Температурная компенсация в устройстве cmut // 2590938

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для температурной компенсации в устройстве CMUT. Устройства CMUT используют во многих применениях, например, ультразвукового формирования изображения и измерения давления.

Ультразвуковой преобразователь для избирательной генерации ультразвуковых волн и тепла // 2589614

Изобретения относятся к медицинской технике, а именно к средствам применения ультразвука для бережного и быстрого нагревания образца. Способ анализа образца с использованием ультразвукового преобразователя состоит в управлении ультразвуковым преобразователем по меньшей мере на двух частотах, включающих в себя основную частоту и по меньшей мере одну альтернативную частоту, причем ультразвуковой преобразователь приводится в работу на основной частоте для генерации ультразвуковых волн, которые подлежат передаче внутрь образца, и на одной из альтернативных частот для генерации тепла в ультразвуковом преобразователе вследствие поглощения электрической мощности ультразвукового преобразователя, причем тепло используется для нагревания образца вследствие проводимости тепла, генерируемого в ультразвуковом преобразователе.

Способ измерения коэффициента затухания ультразвука // 2587536

Использование: для измерения коэффициента затухания ультразвуковых волн (УЗВ) в различных средах. Сущность изобретения заключается в том, что на первую поверхность образца устанавливают первый преобразователь, совмещенно подключенный к дефектоскопу, измеряют амплитуду второго донного импульса, устанавливают на противоположной поверхности образца соосно первому второй преобразователь, не подключенный к дефектоскопу, измеряют амплитуду первого донного импульса, подключают второй преобразователь к дефектоскопу взамен первого, не меняя положения преобразователей относительно контролируемого образца, измеряют амплитуду первого донного импульса, снимают с образца первый преобразователь, измеряют амплитуду второго донного импульса и по соотношению измеренных амплитуд судят о величине коэффициента затухания.

Способ определения формы индикатрисы рассеяния дефекта при ультразвуковом контроле и устройство для его осуществления // 2581083

Использование: для определения формы индикатрисы рассеяния дефекта при ультразвуковом контроле. Сущность: заключается в том, что выполняют регистрацию пространственной огибающей эхо-сигналов от дефекта по точкам с известными координатами х точки выхода луча ПЭП и вычисляют нормированную функцию огибающей, которая связана с формой индикатрисы рассеяния, пространственную огибающую рассчитывают по времени прихода эхо-сигналов в произвольных точках.

Средство оценки // 2578368

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средству оценки рентгеновского изображения. Фантом содержит пластинчатый элемент, имеющий на виде в плане четырехугольную форму и содержащий несколько областей, обладающих разными коэффициентами поглощения рентгеновского излучения.

Оценка скорости поперечной волны с использованием центра масс // 2576338

Использование: для оценки скорости поперечной волны. Сущность изобретения заключается в том, что средневзвешенное положение во времени рассчитано на основании замеров сдвига поперечных волн вдоль пути распространения.

Определение теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды // 2575565

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения теплового потока, исходящего от теплонесущей текучей среды. Заявлен способ определения теплового потока (dQ/dt), исходящего от теплонесущей текучей среды (12), которая представляет собой смесь по меньшей мере двух различных текучих сред и которая протекает через пространство (11) потока от первого положения, где она имеет первую температуру (Т1), ко второму положению, где она имеет благодаря этому тепловому потоку (dQ/dt) вторую температуру (Т2), которая ниже, чем упомянутая первая температура (Т1).

Способ определения скорости распространения акустических волн в пористой среде // 2573620

Изобретение относится к области акустического анализа пористых материалов и может быть использовано для исследования образцов керна. Согласно предложенному способу определения скорости распространения акустических волн в пористой среде облучают по меньшей мере два образца пористой среды, имеющих разную длину, акустическими волнами, возбуждаемыми источником.

Устройство для калибровки сейсмоакустических преобразователей // 2595688

Способ ультразвуковых измерений и ультразвуковое измерительное устройство // 2592044

Использование: для оценки качества участка сварки в стальном материале неразрушающим методом с использованием ультразвуковых волн. Сущность изобретения заключается в том, что модуль задания точки измерений задает произвольную точку измерений рядом с участком сварки внутри стального материала и предполагает виртуальную отражающую поверхность, которая содержит эту точку измерений и параллельна направлению линии сварки.

Способ определения среднего диаметра зерна металлических изделий и устройство для его осуществления // 2589751

Использование: для определения среднего диаметра зерна металлических изделий посредством ультразвукового излучения. Сущность изобретения заключается в том, что определение среднего диаметра зерна DЗ металла выполняют с использованием градуировочного графика отношения U′ величины структурного шума USN к импульсу релеевской волны UR, описываемого линейной зависимостью DЗ=a+b·U′, где a и b - структурные коэффициенты.

Способ исследования дефектов и устройство для исследования дефектов // 2589491

Использование: для исследования дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что способ исследования дефектов включает в себя: первый этап подачи высокочастотного сигнала во множество катушек индуктивности, которые расположены смежно по отношению друг к другу таким образом, что они частично накладываются друг на друга, в электромагнитном ультразвуковом зонде для генерации ультразвукового колебания в исследуемом объекте; второй этап приема B-эха ультразвукового колебания с использованием каждой из множества катушек индуктивности; третий этап приема F-эха ультразвукового колебания с использованием каждой из множества катушек индуктивности; четвертый этап корректировки интенсивности сигнала B-эха, принятого каждой из множества катушек индуктивности, на основе рабочего состояния каждой из множества катушек индуктивности; и пятый этап вычисления отношения посредством деления интенсивности сигнала F-эха на интенсивность скорректированного сигнала B-эха для каждой из множества катушек индуктивности и оценки внутреннего дефекта исследуемого объекта на основе результата вычисления отношения.

Способ обнаружения и контроля дефектов изделий из металла // 2589486

Использование: для обнаружения и контроля дефектов изделий из металла. Сущность изобретения заключается в том, что металлическое изделие сканируют зондирующим сигналом, формирующимся передающим устройством, а возникающий в дефектном металлическом изделии сигнал принимают с помощью приемного устройства, при этом зондирующий сигнал формируют в виде 1-й гармоники сигнала, а в качестве отраженного от металлического изделия принимают 3-ю гармонику этого сигнала, возникающую в дефекте.

Способ неразрушающего контроля литых корпусных деталей // 2589456

Использование: для неразрушающего контроля литых корпусных деталей. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют секторное сканирование датчиком ФАР посредством качания луча с одновременным перемещением датчика ФАР по участку контроля сначала в поперечной, а затем в продольной плоскости в прямом и обратном направлении, причем направление перемещения датчика ФАР осуществляют в плоскости качания луча, проводят автоматическую запись результатов ультразвукового контроля совместно с записью координат перемещений датчика ФАР на поверхности участка контроля, посредством анализа записанных данных для каждого угла ввода секторного сканирования находят координаты ФАР на поверхности участка контроля, в которых амплитуда эхо-сигнала превышает уровень фиксации амплитуды эхо-сигнала, соответствующий дефекту, по найденным координатам на поверхности участка контроля и с учетом углов ввода секторного сканирования для каждой координаты, на которых определена максимальная амплитуда эхо-сигнала, определяют координаты точек в сечении отливки с амплитудой эхо-сигнала, превышающей уровень фиксации, причем условную протяженность дефекта определяют как расстояние между крайними положениями проекции определенных точек на плоскость сканирования.

Способ оценки напряженно-деформированного состояния элементов сложных конструкций // 2589219

Изобретение относится к способам оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) и может быть использовано для определения механических напряжений и деформаций элементов сложных конструкций расчетно-экспериментальным методом.

Продольно-поперечный способ реализации эхолокационного метода ультразвукового контроля изделия по всему сечению // 2585304

Использование: для ультразвукового контроля изделия по всему сечению. Сущность: заключается в том, что на поверхность контролируемого изделия устанавливают систему пьезоэлектрических преобразователей, чередующих работу совмещенного и раздельного режимов излучения-приема ультразвуковых колебаний и, перемещая систему пьезоэлектрических преобразователей вдоль продольной оси контролируемого изделия, излучают в него наклонным пьезоэлектрическим преобразователем ультразвуковые колебания и регистрируют эхо-сигналы, отраженные от вертикальных, вертикально ориентированных, горизонтальных и горизонтально ориентированных стандартных и нестандартных отражателей (дефектов), расположенными в проекции плоскости распространения ультразвуковых колебаний в контролируемом изделии одним или множеством прямых пьезоэлектрических преобразователей, при этом излучение ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие производится одним пьезоэлектрическим преобразователем с заданным углом ввода ультразвуковых колебаний, а прием эхо-сигналов одним или множеством прямых пьезоэлектрических преобразователей с углом приема эхо-сигналов 0° в одном цикле.

Электромагнитно-акустический преобразователь для контроля ферромагнитных материалов // 2584274

Использование: для неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что электромагнитно-акустический преобразователь для контроля изделий из ферромагнитного материала содержит каркас из немагнитного материала, в котором закреплены узел подмагничивания и выполненные в виде последовательно разнесенных в пространстве решеток излучатель и приемник, при этом приемник размещен на обращенном к изделию полюсе постоянного магнита или электромагнита узла намагничивания, а излучатель размещен на держателе, закрепленном в корпусе, при этом шаг между синфазными проводниками приемника пропорционален длине возбуждаемой волны, а шаг между синфазными проводниками излучателя пропорционален удвоенной длине возбуждаемой волны.

Устройство отображения рельсового дефектоскопа // 2582298

Использование: для оперативной оценки результатов ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство отображения рельсового дефектоскопа содержит подсистему измерения, содержащую несколько акустических блоков, каждый из которых содержит несколько электроакустических преобразователей, соединенных с многоканальным ультразвуковым дефектоскопом, устройство отображения результатов ультразвуковых зондирований на дисплее в виде мнемонического изображения рельса с акустическими блоками, напротив каждого из которых расположены метки электроакустических преобразователей, содержащихся в соответствующем акустическом блоке, устройство автоматического обнаружения дефектов по результатам ультразвукового зондирования, обеспечивающего выделение на дисплее меток акустических блоков и электроакустических преобразователей, обнаруживших дефект, а также отображение сигналов от дефектов и местоположение дефектов на мнемоническом изображении рельса.

Устройство для калибровки сейсмоакустических преобразователей // 2595688