Устройство для непрерывной регистрации времени распространения ультразвуковых колебаний

 

п11659946

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ НИ Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.06.76 (21) 2379221/18-10 с присоединением заявки Хе (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень Хе 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (51) М. К., G 01N 29/00

G 01N 29/04

Государственный комитет

СССР (53) УДК 534.232 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изооретенпя

П. С. Щукин, В. Я. Котосонова, В. Д. Ливенцев и М. T. Соболевский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОЙ РЕГИСТРАЦИИ

ВРЕМЕНИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ

КОЛ ЕБАН И Й

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле качества материалов, например временным теневым методом.

Известны устройства для дефектоскопии изделия временным теневым методом, содержащие последовательно соединенные синхронизатор, генератор радиоимпульсов, искательные головки, усилитель, измеритель времени и регистратор (1).

Однако эти устройства не позволяют с достаточной точностью регистрировать время распространения сигнала в веществе.

Наиболее близкиAI по технической сущности является устройство для измерения врсмспи распространения ультразвуковых колебаний, содержащее синхронизатор, соединенный с генератором радиоимпульсов, к выходу которого подключены измерительный и эталонный каналы, каждый из которых состоит из ультразвуковых излучателя и приемника, подключенного через усилитель к формирователю импульсов, смесительный блок, соединенный с усилителем каждого канала и с регистратором (2).

Однако это известное устройство имеет недостаточную чувствительность.

Целью изобретения является повышение чу вствительности.

Для этого устройство снабжено генератором прямоугольных импульсов, двумя элементами совпадений и дроссельным трансформатором, причем к входу генератора прямоугольных импульсов подключен синхронизатор, к выходу — элемент совпадений, соединенные с формирователями импульсов и смссительным блоком, общая обмотка дроссельного трансформатора соеди10 нсиа с регистратором, а обмотки дросселей включсны в анодные цепи усилителей.

На фпг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2—

15 схема смесительного блока; на фиг. 3— эпюры напряжений.

Устройство для непрерывной регистрации времени распространения ультразвуковых колебаний содержит синхронизатор 1, ге20 нератор 2 радпоимпульсов, генератор 3 прямоугольных импульсов, излучающий датчик 4 эталонного канала, излучающий датчик 5 измерительного канала, эталонное изделие 6, контролируемое изделие 7, при25 смный датчик 8 эталонного канала, приемный датчик 9 измерительного канала, электронные усилители 10 и 11, формирователи

12 и 13, элементы совпадений 14 и 15, смесптельный блок 16, регистратор 17 дефекЗО тов, двойной триод 18, дроссели 19 и 20, 659946 общую обмотку 21 дроссельного трансформатора, диоды 22 — 24.

Устройство работает следующим обр»зом.

Сппхронизатор 1 запускает генераторы 2 и 3. Высокочастотные колебания генератора 2 возбуждают пьезоэлемспты излучающих датчиков 4 и 5.

Ультразвуковые импульсы, пройдя через эталонное изделие 6 за время t< и контролируемое изделие 7 за время tg принимаются и преобразуются приемными датчиками 8 и 9 обоих каналов в электрические сигналы Us, U7, усиливаются электронными усилителями 10 и 11.

Под действием принятых сигналов формирователи импульсов 12 и 13 эталонного и измерительного каналов вырабатывают соответственно прямоугольные импульсы 41 . 8

Под действием импульсов Us, U< генератора 3 и формирователя 12, элемент совпадений 14 вырабатывает кратковременный импульс Us. В элемент совпадений 14 имеется резонансный контур, который запасает энергию за время, равное длительности импульса Uq. Под действием запасенной энергии в контуре возникают свободные колебания Up, которые продолжаются до образования следующего кратковременного импульса. Амплитуда колебаний изменяется синхронно с длительностью импульса U;, т. е. определяется временем распространения ультразвукового сигнала в эталонном изделии 6.

Аналогичным образом формируются свободные колебания в канале контролируемого изделия 7. Под действием импульсов

U> и Us генератора 3 и формирователя 13 элемент совпадений 15 вырабатывает кратковременный импульс Up и непрерывные колебания U>p. Время 4, в рассмотренном варианте меньше времени t2, поэтому кратковремснные импульсы Up u Up имеют различную длительность, В результате этого свободные колебания Up и U p отличаются друг от друга»о амплитуде и фазе. (игналы U;, Up поступают на смесительный блок

16, где имеет место полная (при 4=ts) или частичная (при t<+t их компенсация при подаче этих сигналов в противофазе.

Общий сигнал смесительного блока 16 непрерывно фиксируется регистратором 17.

На левую сетку двойного триода 18 поступает напряжение (l, на правую — -U,p. В анодные цепи включены тороидальные дроссели 19 и 20. Общая обмотка 21 намотана на магнитопроводы дроссслей, в которую трансформируются усиленные сигналы

Up и U

Мгновенные значения сигналов соответствуют выражениям

,1) (2)

21 (3) Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рапопорт 1О. М. Ультразвуковая дефектоскопия строительных деталей и конст60 рукций, Л., Стройиздат, 1975, с. 127.

2. Колесников А. Е. Ультразвуковые измерения, М., из-во Стандартов, 1970, с. 90.

0,:- U,cos(i — з,), Ulo .—. Lr i 0 cos (t — ).

С общей обмотки трансформатора снимают суммарный сигнал

U -U,+U„=U,cos(t — =,)+

+U, ñîs(t —.,), амплитуда которого

1о 7 = j — Uip+ 2U.U„cos (р, — q )), I(4) а фаза определяется через <а р

U sin -i + U,p sin q

1К 9 =- (о)

U, cos, - U» cos о, )5 Таким образом амплитуда суммарного сигнала U зависит от амплитуд и фаз исходных сигналов Up и U>p, которые, в свою очередь, определяются величиной измерения t и 4. При 11 — — г», Up= U p, а,— 2 — — и, 20 напряжение с общей обмотки 21 U=O.

Сигнал, снимаемый с общей обмотки 21, выпрямляется диодом 22 и фиксируется регистратором 17.

Синусоидальнос напряжение, снимаемое

25 с анодных нагрузок, выпрямляется диодами 23 и 24 и поступает на усилители 10 и

11 для регулировки чувствительности соответственно эталонного и контролируемого каналов устройства.

Формула изобретения

Устройство для непрерывной регистрации времени распространения ультразвуковых колебаний, содержащее синхронизатор, соединенный с генератором радиоимпульсов, к выходу которого подключены измерительный и эталонный каналы, каждый из которых состоит из ультразвуковых излучателя и приемника, подключенного через усилитель и формирователь импульсов, смесительный блок, соединенный с усилителем каждого канала и с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабже45 но генератором прямоугольных импульсов, двумя элементами совпадений и дроссельным трансформатором, причем к входу генератора прямоугольных импульсов подключен синхронизатор, а выходу — элемент

50 совпадений, соединенные с формирователями импульсов и смеситсльным блоком, общая обмотка дроссельного трансформатора соединена с регистратором, а обмотки дроссслсй вклкгчены в анодныс цепи усил.I55 тслсй.