Способ для калибровки сейсмоакустических преобразователей


 

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)

Владельцы патента RU 2612271:

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. Согласно заявленному предложению используют монолитный блок с двумя отверстиями, устанавливают два - эталонный и калибруемый - сейсмоакустических преобразователя на монолитный блок, определяют непосредственно смещение рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей раздельно через отверстия интерференционным измерителем линейных перемещений, в качестве которых используют многолучевые оптические интерферометры. В качестве излучателя используют мозаичную структуру, состоящую из нескольких пьезоэлементов. Каждый элемент мозаичной структуры управляется отдельно своим сигналом от генератора. Регулируя мощность излучения каждого элемента мозаичной структуры, добиваются одинаковых значений смещения, а затем проводят калибровку. Технический результат - повышение достоверности измерений и точности возбуждения.

 

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

Известен [1] способ, где источник излучения и калиброванный преобразователь устанавливаются на поверхности калибровочного блока. Лазерный интерферометр измеряет смещение этой поверхности.

К недостаткам следует отнести низкую достоверность, т.к. не контролируется смещение рабочей поверхности преобразователя и акустический контакт его с калибровочным блоком. А также точки, где измеряется смещение лазерным интерферометром, слабо коррелируют со смещением рабочей поверхности преобразователей.

Известен также способ [2], включающий процесс приема от одного источника двух тестовых акустических сигналов двумя преобразователями и их сравнение посредством компьютера.

К недостаткам можно отнести следующее, низкая точность и достоверность измерений ввиду нестабильности характеристик источника излучения и ограничение функциональных возможностей при смене преобразователя.

Наиболее близким является способ [3], сущность которого заключается в использовании двухлучевого лазерного интерферометра для измерения линейных перемещений монолитной плиты, на которую установлен калибруемый преобразователь.

Недостатком данного способа является низкая достоверность, т.к. не контролируется смещение рабочей поверхности преобразователя и акустический контакт его с калибровочным блоком. А также точки, где измеряется смещение лазерным интерферометром слабо коррелируют со смещением рабочей поверхности преобразователей.

Заявленное решение направлено на повышение достоверности измерений и точности возбуждения.

Поставленная цель достигается тем, что используют монолитный блок с двумя отверстиями, устанавливают два - эталонный и калибруемый - сейсмоакустических преобразователя на монолитный блок центрами рабочих поверхностей на отверстия, определяют непосредственно смещение рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей раздельно через отверстия интерференционным измерителем линейных перемещений, в качестве которых используют многолучевые оптические интерферометры, и которые акустически развязаны с монолитным блоком, в качестве излучателя используют мозаичную структуру, состоящую из нескольких пьезоэлементов, каждый мозаичный элемент фиксирован относительно других элементов на монолитном блоке, каждый элемент мозаичной структуры управляется отдельно своим сигналом от генератора, регулируя мощность излучения каждого элемента мозаичной структуры, меняют диаграмму направленности излучения всего мозаичного элемента в целом, добиваются путем регулировки диаграммы направленности одинакового смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, после чего измеряют электрические сигналы на выходах эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, по которым проводят калибровку.

Сущность предложенного способа заключается в следующем. Чтобы повысить достоверность, необходимо контролировать непосредственно смещение рабочей поверхности сейсмоакустических преобразователей. Любая точка поверхности, рядом с которой установлены сейсмоакустические преобразователи, смещение которой измеряют лазерные оптические интерферометры, не одно и то же, что и смещение непосредственно рабочей поверхности сейсмоакустического преобразователя, т.к. в этом случае передача механического смещения зависит от акустического контакта сейсмоакустического преобразователя с массивной плитой или основанием, силы прижатия, места установки, присоединенной массы и т.п. Во избежание этих трудно устранимых причин и с учетом низкочастотного диапазона в предлагаемом способе используют монолитный блок с двумя малыми отверстиями, на центры которых устанавливают эталонный и калибруемый сейсмоакустические преобразователи своими рабочими поверхностями. Через отверстия контролируют интерференционными измерителями линейных перемещений, непосредственно смещение рабочих поверхностей сейсмоакустических преобразователей. В качестве интерференционных измерителей линейных перемещений использование двухлучевых лазерных интерферометров, как это принято [1,3], не эффективно, т.к. сильная разбалансировка плеч такого интерферометра ведет к большим ошибкам, что снижает достоверность измерений. Поэтому использование в предлагаемом способе многолучевых оптических интерферометров вполне оправдано. Причем оба оптических интерферометра акустически развязаны с монолитным блоком, т.е. не соединены.

Источник излучения, для получения одинакового смещения на эталонный и калибруемый сейсмоакустические преобразователи, необходимо смещать по плоскости и менять степень нагрузки (прижатия), а также акустический контакт. Это вызывает дополнительные погрешности и сложности калибровки. В предложенном способе в качестве излучателя предлагается использовать мозаичную структуру, состоящую из нескольких пьезоэлементов. Причем каждый мозаичный элемент фиксирован относительно других элементов на монолитном блоке и управляется отдельно своим сигналом от генератора. Регулируя мощность излучения каждого элемента мозаичной структуры, меняют диаграмму направленности излучения всего мозаичного элемента в целом. Путем регулировки диаграммы направленности мозаичного излучателя добиваются одинакового смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, после чего измеряют электрические сигналы на выходах эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, по которым проводят калибровку.

Предложенный способ выгодно отличается от известных повышенной достоверностью измерений и точностью возбуждения, т.к. устранены погрешности, связанные с измерением смещения рабочих поверхностей сейсмоакустических преобразователей, выбором оптического интерферометра и мозаичного излучателя.

Литература

1. Желкобаев Ж., Календин В., Тодуа П. «Лазерная метрология акустических наносмещений». Фотоника, №5, 2009, с 14-17.

2. Стандарт США «Е076-94».

3. Владимиров Б.Г., Желкобаев Ж., Календин В.В. и др. «Способ калибровки преобразователей акустической эмиссии и устройство для его реализации». Патент РФ №2321849, 2008.

Способ калибровки сейсмоакустических преобразователей, заключающийся в использовании излучателя, фотоприемника и интерференционного измерителя линейных перемещений, отличающийся тем, что используют монолитный блок с двумя отверстиями, устанавливают два - эталонный и калибруемый - сейсмоакустических преобразователя на монолитный блок центрами рабочих поверхностей на отверстия, определяют непосредственно смещение рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей раздельно через отверстия интерференционным измерителем линейных перемещений, в качестве которых используют многолучевые оптические интерферометры, и которые акустически развязаны с монолитным блоком, в качестве излучателя используют мозаичную структуру, состоящую из нескольких пьзоэлементов, каждый мозаичный элемент фиксирован относительно других элементов на монолитном блоке, каждый элемент мозаичной структуры управляется отдельно своим сигналом от генератора, регулируя мощность излучения каждого элемента мозаичной структуры, меняют диаграмму направленности излучения всего мозаичного элемента в целом, добиваются путем регулировки диаграммы направленности одинакового смещения рабочих поверхностей эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, после чего измеряют электрические сигналы на выходах эталонного и калибруемого сейсмоакустических преобразователей, по которым проводят калибровку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и используется для калибровки сейсмических датчиков. Устройство включает неподвижное основание, на котором закреплен жесткий упор, и установленную на нем подвижную платформу, на ближней к упору стороне которой закреплен калибруемый сейсмический датчик.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся при мониторинге различных технических объектов.
Изобретение относится к геофизическим, в частности сейсмоакустическим, методам исследований различных свойств массива горных пород, и может быть использовано для контроля характеристик датчиков, применяющихся в сейсмоакустике.

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, в частности к средствам гамма-гамма каротажа, а именно к области метрологического обеспечения скважинной геофизической аппаратуры и созданию стандартных образцов для калибровки скважинной аппаратуры.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров кварцевых маятниковых акселерометров. Согласно заявленному способу в одну из точек замкнутого контура акселерометра подают синусоидальные, калиброванные сигналы Uг.

Изобретение относится к нефтепромысловой геофизике и может быть использовано в процессе акустического каротажа. Согласно заявленному изобретению обеспечивается моделирование реального акустического волнового сигнала и полное дистанционное тестирование прибора акустического каротажа в полевых условиях путем разложения входного акустического волнового сигнала на спектральные составляющие и сравнение полученной спектральной характеристики с эталонной спектральной характеристикой.

Изобретение относится к области изготовления, градуировки и обслуживания приборов и устройств для геофизических измерений и может быть использовано в оборудовании для каротажа, содержащем систему охлаждения с использованием криогенных жидкостей.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для проверки и подготовки к работе в полевых условиях аппаратуры импульсной электроразведки. .

Изобретение относится к способам определения технических параметров приборов, выполняющих дистанционные исследования геологической среды. .

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для обеспечения измерений плотности преимущественно буровых и тампонажных растворов, используемых в процессе строительства скважин.

Группа изобретений относится к средствам диагностики целостности корпуса оборудования. Технический результат – повышение точности определения потерь целостности корпуса оборудования.

Изобретение относится к области медицины, в частности к области онкологии и урологии, и касается способа выбора отделов предстательной железы для пункции при диагностике рака предстательной железы.

Изобретение относится к области исследования материалов с помощью ультразвуковых волн акустическими контрольно-измерительными приборами и может быть использовано при неразрушающем контроле материалов и изделий в различных областях промышленности.

Изобретение может быть использовано для измерения уровня границы жидкостей с разными плотностями и электропроводностями, диэлектрическими проницаемостями от 1,5 единиц, границы жидкость - осадок на предприятиях нефтегазовой отрасли в атомной энергетике.

Использование: для обнаружения дефектов в стенке трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что с помощью ультразвуковых преобразователей возбуждают импульсы упругой волны в перекачиваемой по трубопроводу жидкости под заданным углом к внутренней поверхности трубопровода по ходу перемещения дефектоскопа и против перемещения дефектоскопа через равные интервалы пройденного пути, анализируют эхо-импульсы из стенки трубопровода, амплитуды которых превысили заданный пороговый уровень, при этом измеряют время регистрации наибольшего эхоимпульса после каждого возбуждения ультразвукового преобразователя, а дефект считают зарегистрированным, если в течение не менее чем в трех последовательных возбуждениях ультразвукового преобразователя, излучающего ультразвуковые импульсы по ходу движения дефектоскопа, время регистрации эхо-импульса постоянно уменьшается, или у ультразвукового преобразователя, излучающего против хода движения дефектоскопа, время регистрации эхо-импульса постоянно увеличивается.

Использование: для обнаружения и анализа отложений в системе, вмещающей жидкость. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает: испускание, на первой стадии, ультразвуковым преобразователем ультразвукового испускаемого сигнала в направлении отражающего участка, регистрацию, на второй стадии, регистрирующим средством ультразвукового отраженного сигнала, полученного в результате отражения ультразвукового испускаемого сигнала в области отражающего участка, определение, на третьей стадии, распределения времени пробега регистрируемого ультразвукового отраженного сигнала в зависимости от заданной переменной и анализ, на четвертой стадии, распределения с целью выявления по меньшей мере частичного осаждения отложений на отражающем участке.

Изобретение относится к динамической локализации дефекта в дефектном изделии, полученном ковкой. Система локализации дефекта содержит средства обработки для моделирования операции ковки при помощи численного решения уравнений с получением набора моделей формования изделия, средства ввода для предоставления указанному средству обработки данных относительно дефекта в изделии, средства обработки для добавления к первой модели из набора отметчика дефекта и средства визуализации для отслеживания во времени отметчика дефекта.

Использование: для определения упругих свойств детали с изогнутой поверхностью. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют излучение пучков ультразвуковых волн в направлении точки падения на поверхность детали таким образом, чтобы генерировать волны в упомянутой детали, при этом, зная толщину d1 детали в упомянутой точке падения в первом направлении D1, перпендикулярном к касательной плоскости в этой точке, и толщину d2 во втором направлении D2, образующем определенный угол α относительно первого направления, осуществляют первое измерение времени t1, необходимого передаваемым продольным волнам для прохождения расстояния d1 от упомянутой точки падения, второе измерение времени t2, необходимого передаваемым поперечным волнам для прохождения расстояния d2 от упомянутой точки падения, определяют модуль Юнга и/или коэффициент Пуассона материала на основании продольной VL=d1/t1 и поперечной VT=d2/t2 скоростей.

Изобретение относится к области спектроскопии конденсированных сред и фотоакустического анализа материалов. Оптоакустический объектив содержит звукопровод с кольцевым пьезоэлектрическим преобразователем на одном его торце, акустической линзой на другом его торце и сквозным цилиндрическим каналом в центральной части, и оптоволокно, размещенное в цилиндрическом канале, а также переходное устройство, снабженное боковым штуцером для введения иммерсионной жидкости.

Использование: для настройки чувствительности рельсового ультразвукового дефектоскопа. Сущность изобретения заключается в том, что настройку чувствительности ведут не по образцовым изделиям с искусственно созданными дефектами, а по конструктивным элементам дефектоскопируемого рельсового пути.

Использование: для измерения параметров ультразвуковых волн (УЗВ) при исследованиях физико-механических характеристик материалов и дефектоскопии. Сущность изобретения заключается в том, что перед проведением основного измерения получают информацию о помехе, для чего в исследуемой среде располагают излучающий и приемный преобразователи, возбуждают и принимают ультразвуковые импульсы, нормируют амплитуду первого вступления, соответствующего волне помехи, запоминают полученный импульс, после чего проводят основное измерение, нормируют амплитуду первого вступления импульса, совмещают его с первым вступлением импульса, полученного при предварительном измерении, и производят вычитание импульсов. Причем при предварительном измерении излучающий и приемный преобразователи располагают так, чтобы после компенсации помехи в результирующем импульсе первое вступление формировалось полезным сигналом. Технический результат: обеспечение возможности повышения точности измерения параметров ультразвуковых волн при исследованиях физико-механических характеристик материалов и дефектоскопии. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх