Устройство для измерения величины кристаллитов в твердом веществе ультразвуковым методом

 

1

7 1

О П И C А W И Е (п) 532046

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.08.67 (21) 1185239/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.76. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 15.10.76 (51) М. Кл.з G OIN 29/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 620.179.16 (088.8) (72) Автор изобретения

П. С. Стрелков (71) Зая,витель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ

КРИСТАЛЛИТОВ В ТВЕРДОМ ВЕЩЕСТВЕ

УЛЬТРАЗВУКОВЫМ МЕТОДОМ

Изобретение относится к области неразрушающего,контроля, à имен но к ультразвуковым структуромерам и может быть использова но в металлургической, химической и других отраслях:п ромышленности для определения;структуры и дефектов в материалах.

Извесвны ультразвуковые устройства для контроля структуры материалов, позволяющие определить структуру материала по характеристикам сигнала, отраженного от задней гра ни (дна) изделия. Поскольку этот сигнал несет и нформацию о структуре материала, усредненную по всей глубине изделия, то выявить локалыные зоны неоднородности материала (например, зоны равной зернистости) невозможно с достаточной достоверностью.

К роме этого, в ряде случаев, когда «д но» изделия не плоское, дон|ный сигнал;может полностью отсутствовать.

Ближайшим по техническому решению к аредлагаемому изобретению является устройство, в котором о дефектах в структуре судят по у ровню реверберационных сигналов от дефектов. Это устройство состоит из пьезоискателя, к которому параллельно подключены генератор зондирующих импульсов и усилитель высокой частоты, выход которого через детектор и блок отсечки подключен к осциллографу. Блок временной регулировки чувствительности подключен к усилителю, высокой частоты, а синхронизатор соединен с генератором и осциллографом.

Однако блок временной регулировки чувствительности, входящий в состав устройства, служит,для выравнивания чувствительности при контроле материалов, обладающих постоя иным по глубине изделия затуханием ультразвуковых колебаний и не позволяет управлять чувствительностью устройства для обнаружения зо н разной зернистости по глубине изделия, характеризующихся различным коэффициентом затухания ультразвука.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно повышение точности нахождения и определения зон равной зернистости материала и величи|ны кристаллитов по глубине изделия.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено средством для изменения чувствительности усилителя высокой частоты по закону, обратному закону изменения интегрального з начения амплитуды отраженного сигнала, а также тем, что снабжено и нтегратором, пиковым детектором и регистратором, подключенньуми к детектору усилителя высокой частоты.

На чертеже изображена блок-схема предлаз0 гаемого устройства.

532046

35

На чертеже даны следующие обозначения:

1 — пьезоискатель, 2 — тенератор зондирующих импульсов, 3 — усилитель высокой частоты, 4 — детектор, 5 — блок отсечки, 6 — осциллографическая часть, 7 — у.стройство временной регулировки чувствительности (ВРЧ), 8 — си нхронизатор, 9, 11, I13, 17 — стробируемые и нтеграторы, 10, 12, 16, 20 — блоки времен ной .селекции, 14, 18, 21 — пиковые детекторы, 15, 19 — измерительные приборы (например, самописцы) .

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 8 вырабатывает импульс, который запускает генератор 2 зондирующих импульсов и развертку осциллографа 6, На пьезоискателе 1 импульс с генератора преоб разуется в акустический импульс, который, проходя через исследуемое изделие, рассеивается и отражается от его ст ру ктурных неод нородностей. Отраженные сигналы (реверберационные шумы) подаются на усилитель 3 высокой частоты и через детектор 4 и блок отсечки 5:поступают на вход осциллографа.

Компенсация потерь, связа н ных с,расхожде,нием и затуханием акустического импульса в среде, производится бло ком 7 ВРЧ. Компенсацию потерь на рассеивание ультразвука, величины, переменной даже в пределах одного изделия, проводят следующим образом.

Усиленный и продетектиро ва нный сипнал от реверберацион ных шумо в поступает на интегратор 9, который формирует пилообразное напряжение. Это напряжение подается на один из первых каскадов усилителя 3 высокой частоты, изменяя его чувствительность по закону, обратному закону изменения и нтегрального з начения амплитуды отображенного сигнала. Вовремя работы и нтегратора ограничивается сч1робом, вырабатываемым BpeMBHIHbIM селектором 10, состоящим, например, из двух последо вательно соединенных мультивибратоipoB. Длительность строба устанавливают по осциллографу преимущественно в пределах от конца зондирующего импульса до начала посту пления да нного сигнала.

В иммерсио нном варианте контроля наличие этого канала поз воляет увеличить стабильность вводимой в изделие акустической э нергии. В этом случае на вход и нтегратора

11 подают усиленный и,продетектирован ный сигнал, отраженный от передней нра ни исследуемого изделия. С выхода этого интегратора сформированный сигнал пилообразной формы через пиковый детектор 21 поступает,на каскад усилителя высокой частоты и повышает его коэффициент усиления. Время работы интегратора 11 определяется стробом, положение и длитель|ность которого равна положеIHHIo и длительности эхо-сигнала, отраженного от передней грани изделия.

Измерения структуры исследуемого материала производят следующим образом.

Сипнал реверберационных шумов, в котором компенсированы потери, связанные с расхождением и затуханием акустического импульса, поступает на интеграторы 13 и 17 нескольких, например,,двух на раллельно включенных каналов измерения структуры. Интеграторы вырабатывают пилообразное напряжение, пропорциональное интенсивности,реверберационных шумов, которое через пиковые детекторы 14 и 18 подается на измерительные приборы, например са мописцы, градуированные в единицах зерна. Время работы и нтеграторов 13 и 17 ограничено стробами, вырабатываемыми бло|ками временной селекции 16 и 20. Положение стробов выбирают таким, чтобы время окончания работы одного ка нала совпадало с временем начала работы следующего канала в и нтервале длительностей 1развертки от конца зондирующего импульса до начала импульса от донного сигнала.

Наличие нескольких каналов измерения структуры дает инфо рма цию о наличии зон разнозернистости материала по всей глуби не изделия, а измеряемые значения э|нергии акустических реверберационных шумов при известной зависимости отражательной способности кристаллитов в твердом веществе, дают информацию о величине зерна в материале.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения величины кристаллитов в твердом веществе ультразвукоiBbIM методом, содержащее ньезоискатель, генератор зондирующих импульсов, усилитель высокой частоты, детектор, блок отсечки, осциллографическую часть, устройство временной регулировки чувствительности и синхро|низатор, о тл ич а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности нахождения зон равной зернистости материала .по глубине изделия, устройство снабжено средством для изменения чувствительности усилителя высокой частоты по закону, обратному закону изменения и|нтегрального значения амплитуды отраженного сигнала.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью определения зоны .равной зернистости и измерения величины кристаллитов, устройство снабжено интегратором, пиковым детектором и регистратором, подключенными к детектору усилителя высокой частоты.

532046

Составитель М. Земляницын

Техред Л. Кочемирова Корректоры: М. Лейзерман и И. Позняковская

Редактор Н. Аристова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2134/5 Изд. № 1665 . Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5