Ультразвуковое устройство для измерения параметров распространения колебаний в средах

 

Ссю Сосетсиит

Ссциалистичесика

Республиа

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

3аявлс:lo 20.IX.1968 (№ 1272705/18-10) М.Кл. б 01п 29 00 е прпсосдннснисм заявки ¹â€”

Комитет пс делам

Прпорп гег—

Опуб,зпковано 21.111.1972. Бюллетень ¹ 11

Дата опубликования описания 19Х1.1972 изооретений и открытий ари Совете Ииниотраа

СССР

УДК 534.6.08 (088 ") Автор изобретения

А. А. Балод

Институт механики полимеров АН Латвийской ССР

Заявитель

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ В СРЕДАХ

Изобретение относится к области акустических измерений.

Известны ультразвуковые устройства для измерения параметров распространения колебаний, содержащие синхронизатор, соеди..енный с входом коммутатора, генератор зопдиру1ощих импульсов, электроннолучевой индикатор, олок задерж! и развертки, усилитель, акустический преобразователь с приемниками и излучателяати.

Однако известные устройства не позволяют с достаточной точностью и оперативнотью измерить параметры распространения колебаний в средах методом встречного прозвучива ния.

Предлагаемое устройство устраняет указанные недостатки и отличается тем, что оно снабжено дополнительным генератором зондирующих импульсов и генератором разностной задержки, последовательно подключенными между излучателем и плечом коммутатора, другое плечо которого соединено с генератором зондирующих импульсов и вторым излучателем, а выход синхронизатора последовательно соединен с блоком задержки развертки, генератором развертки и горизонтально отклоняющими пластинами индикатора. Вертикально-отклоняющие пластины индикатора череь переключатель соединены с выходом усилителя, вход которого через переключатель;совдинен с приемниками. Прн этом, излучатели связаны через переключатель с выходами генераторов зондирующ их импульсов и расположены между при5 емниками на базе измерения. Устройство отличается тем, что оно снабжено блоками калибрационных и вспомогательной меток, подключенными через переключатель к вертикально-отклоняющим пластинам электрон10 нолучевого индикатора, выход и вход которых соответственно соединены с входом синхронизатора и выходами генераторов зондирующих импульсов. Акустический преобразователь выполнен с возможностями перемещс15 ния излучателей друг относительно друга.

Отличительной особенностью является также то, что усилитель содержит амплитудный дискриминатор, подключенный к оконечному каскаду, а генератор разностной задержки

2О снабжен дополнительным регулятором относительной расстройки величины задержки, например, потенциометром, на оси которого установлена шкала, проградуированная в единицах, пропорциональных относительной

25 расстройке величины задержки. В нредлагаемом устройстве в отличие от известных с целью получения характеристики поглощения среды дополнительный генератор зондирующих импульсов выполнен с регулируемой

30 спектральной характеристикой, например пеЗЗЗ 61 рестройкой частоты, с целью определения коэффициента поглощения среды, в цепь питания первого излучателя включен блок измерения отношения амплитуд зондирующих импульсов и, с целью позышения точности и .надежности измерения параметров раопространения колебаний в замкнутых оболочках по периметру, расстояния между одним из,приемников и излучателями установлено меньше половины параметра оболочки.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

От синхронизатора 1 запускается коммутаТ0р 2 и 1ереа Oлок 8 задержки развертки-генератор 4 развертки. Коммутатор 2 представляет собой триггер, от разных плечей которого с частотой в два раза ниже частоты следования синхроимпульсов синхронизатора 1 поочередно запускаются непосредственно генератор "зондирующих импульсов и через генератор 6 разностной задержки — дополнительный генератор 7 зондирующих импульсов. Зондирующие импульсы через:переключатель 8 и излучатели 9 и 10, установленные в акустическом преобразователе 11 и расположенные на базе измерения 1, вводятся в исследуемую среду. Принятые приемником 12 или 18 сигна,чы через переключатель 14, усилитель 15 и переключатель 1б, либо переключатель 14, усилитель 15 и амплитудный дискриминатор 17, выдающий нормализованный сигнал при достижении исследуемым сигналом заданных уровней, и переключатель 1б подводятся к вертикально-отклоняющим пластинам электроннолучевого индикатора 18.

Так как генератор 5 зондирующих импульсов и дополнительный генератор 7 зондирующих импульсов в смежных полупериодах работы коммутатора 2 запускаются с разными задержками относительно синхронизирующих импульсов синхронизатора 1, запуск генератора 8 развертки в этих полупериодах осуществляется с соответствующими разными запаздываниями относительно моментов посыл1<п зондирующих импульсов, что необходимо для совмещения изображений сигналов, полученных на экране электроннолучевого индикатора 18, пришедших к приемнику 12 или 18 от излучателей 9 и 10 вдоль линии развертки.

Излучатели 9 и 10 и приемник 12 или 18 подключены таким образом, что генератор разиостной задержки включен в цепь запуска генератора зондирующих импу,IbcoB 5 или 7 с более близким к работающему приемнику 12 нли И излучателем 9 или 10. Длительность периода работы синхронизатора 1 выбрана больше длитель IOcTil процессов реверберации сигналов в системе излучатель-среда-приемник.

Блок Вспомогатель11ой метки 19 запхускается синхронно с генераторами 5 и 7 импульсов и служит для формирования импульса метки с регулируемой задержкой относительно моментов генер.1ции зондирующих импульсов, 11спользуемой для калибровки шкалы гепера5

25 зо

65 тора разпостной задержки по калибрационным меткам, полученным от блока калибрационных меток 20, от которого подсинхронизован синхронизирующий генератор.

Ввиду того, что блок 19 вспомогательной метки в смеж,-1ых полупериодах работы коммутатора 2 выдает сигнал метки с одинаковой задержкой относительно зондирующих импульсов, установленной больше задержки развертки, сигнал метки на линиях развертки смежных полупериодов отображается с временным сдвигом, равным действительной величине разностной задержки. Для калибровки шкалы генератора разностной задержки калибрациопные метки от блока 20 через,переключатель 21, а также сигнал всномогательной метк 1 подводятся к вертикально-отклоняющим пластинам электроннолучевого индикатора 18.

При измерении времени распространения колебачий в среде снгналы, полученные от излучателей 9 и 10, ппинятые приемником 12 или И, совмещают на экране электроннолучевого индикатора регулировкой длительности импульса генератора разностной задержки при выбранной задержке развертки, установленной блоком 8, служащей только для просмотра сигналов вдоль линии развертки.

Отсчет времени распространения колебаний а базе измерения получают непосредственно по шкале генератора разностной задержки.

Регулировкой амплитуд генераторов 9 и 10 зондирующих импульсов совмещают исследуемые слгналы по амплитуде. Для определения степени затухания колебаний в материале по отношению амплитуд сигналов дополнительный генератор 7 зондирующих импульсов снабжен устройством для определения отношения амплитуд зоид11рующих импульсов (на блок-схеме не показано), включенным в цепь питания генератора 7. При измерении в средах с сильно выраженной зависимостью коэффициента поглощения от частоты, для учета степени расплыва фронта импульса на базе измерения, по экрану электроннолучевого индикатора 18 сопоставляемые части сигналов (например, первая полуволна) устанавливают одинаковой заданной амплитуды, после чего сигнал передается 11а индикатор через дискриминатор 17. Далее, управляя регулятором 1увствительности дискриминатора (или аттенюатором, включенным B цепь сигнала перед дискриминатором), выбирают определенный уровень, на 1<отором исследуемые сигналы совмещают по изображениям полученных нормализованных сигналов с помощью регулятора величины разностной задержки генератора б. С помощью регулятора относительной расстройки величины разпостной задержки генератора 6 сигналы совмещают 11а других выбранных уровнях аналогичным образом и отсчет, пропорциональный изменени1о относительной крутизны фронта сигнала на базе измерения, получают по шкале, связан333461 иой с регулятором o1 11oñnòñëû!ÎÉ расстроЙки ген ер а тор а б.

В случае использования в качестве генератора задержки фантастропной схемы, длительность импульса которого управляется напряжением на аноде генераторной лампы, расстройка величины задержки осуществлена расстройкой R или С времязадающей цепочки дополнительным регулятором со шкалой.

Для измерения параметров распространения колебаний в случае зависимости скорости распространения колебаний в среде от частоты, акустический преобразователь 11 выпол.нен с регулируемым расстоянием между излучателями (например, микрометрическим винтом), Для получения характеристики поглощения среды регулируют спектр импульсов дополнительного генерагора 7, например перестройкой частоты, до получения наилучшего совме.щения. Характеристику поглощения среды г1олучают по разности спектральных характеристик генераторов 5 и 7 зондирующих импульсов. Для измерения параметров распространения колебаний в замкнутых оболочках по периметру оба генератора 5 и 7 зондирую.щих импульсов присоединяют к общему излучателю, например 9 или 10, а точка возбуждения и приема колебаний выбирается согласно авт. св. № 192471, либо подключение акустического преобразователя 11 и измерения производят уже описанным общим способом ,с использованием одного приемника 12 или

13. При этом расстояние от работающего приемника 12 или 13 до излучателей 9 и 10 устанавливается меньше половины периметра оболочки.

Изобретение может быть полезным для изучения закономерностей распространения рази» х видов колебаний, для определения комплекса параметров распространения колебаний разными способами, а также для неразрушающего контроля качества материалов на образцах и непосредственно на изделиях.

Предмет изобретения

1. Ультразвуковое устройство для измерения параметров распространения колебаний в средах, содержащее си нхронизатор, соединенный с входом коммутатора, генератор зондирующих импульсов, электроннолучевой индикатор, блок задержки развертки, усилитель, акустический преобразователь с приемниками и излучателями, отлачающееся тем, что, с целью повышения точности и оператив )!ости измерения, оно снабжено дополнитель.ным генератором зондирующих импульсов и

5$ руемой спектральной характеристикой, например, перестройкой частоты. б. Устройство по пп. 1 — 3, отличающееся тем, что, с целью определения коэффициента поглощения среды, в цепь питания дополнительного генератора зондирующих импульсов включен блок измерения отношения амплитуд

ЗОНДИРУ1ОЩЯХ ИМПУЛЬСОВ.

7. Устройсгво по пп. 1 — 6, отла«а1ощееся тем, что, с целью повышения точности и наде>кности измерения параметров распространения колебаний в замкнутых оболочках по периметру, расстояние между одним из приемников и излучателями установлено меньше половины периметра оболочки. генератором разностной задержки, последовательно подключенными между излучателем и,плечом коммутатора, другое плечо которого соединено с генератором зондирующих им5 пульсов и вторым излучателем, а выход синхронизатора последовательно соединен с блоком задержки развертки, генератором развертки и горизонтально-отклоняющими пластинами индикатора, вертикально-отклоняю10 щие пластины которого через переключатель соединены с выходом усилителя, вход которого через переключатель соединен с приемниками, при этом излучатели связаны через перектючатель с выходами генераторов зонди18 рующих импульсов и расположены между приемниками на базе измерения.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, чтО оно снабжено блоками калибрационных и вспомогательной меток, подключенными через

20 переключатель к вертикально-отклоняющим пластинам электроннолучевого индикатора, выход и вход которых соответственно соединены с входом синхронизатора и выходами генераторов зондирующих импульсов.

25 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что акустический преобразователь выполнен с возможностями перемещения излучателей друг относительно друга.

4. Устройство по пп. 1 — 3, отличающееся

30 тем, что усилитель содержит амплитудный дискриминатор, подключенный к оконечному каскаду, а генератор разностной задержки снабжы дополнительным регулятором отно35 сительной расстройки величины задержки, например потенциометром, на оси которого установлена шкала, проградуированная в единицах, пропорциональных относительной расстройке величины задержки.

5. Устройство по пп. 1 — 3, отличающееся

40 тем, что, с целью .получения характеристики поглощения среды, дополнительный генератор зондирующих, импульсов выполнен с регули33346!

Составитель В. Карбачинский

Текред А. Камышникова

Корректор Т. Китаева

Редактор Л. Бердник

Областная тппографня Костромског о упр.1 3зения Ilo печа н

Заказ 2270 Изд. № 424 Ти раж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н о ттсрытнй прн Сонете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5