Способ измерения коэффициента поглощения ультразвуковых волн

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВИЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено25.04,77 (21) 2479253/18-10

Союз Соаетскик

Сотеиалистимескиз е"еслублик

""669285 (5l) М. Кл.

2 с присоедииевиеее заявки №

G 01М 29/00

Гееударетеенный кемнтет

СССР ее делам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано25. 06. 79.Бюллетень № 23 (53) УДК 534.232 (088. 8) Дата опубликования описания 28.06.79 (72) Автори изобретения

B И. Новиков и Ю. В, Боковой (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ВОЛН

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть применено при измерении затухания ультразвуковых волн в разлнчных средах.

Известны различные способы измерения поглощения ультразвуковых волн, основанные на измерении интенсивности звукового излучения, прн этом производят излучение ультразвуковых волн в исследуелтую среду и измеряют интенсивность

3 волны в точках приема, располагаюшихся на различных расстояниях Х от точки излучения. Затем, построив прямую

Ь;1 -2аСх, по тангенсу угла наклона этой прямой к осн абсцисс определяют коэффициент поглощения си. fl J.

Однако при измерении коэффициентов поглощения в твердых образцах этим способам свойственны погрешности, обусловленные использованием одного приемника. К ошибке в измерении амплитуды ультразвуковой волны, а, следовательно, и коэффициента поглощения, приводит неидентичность крепления приемника к об2 лизну в различных точках, неизбежно возникающая при исследовании твердых образцов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения коэффициента поглощения ультразвуковых волн, основанный на измерении отношения амплитуд сит палов, полученных в двух точках исследуемого образца при его црозвучивании в двух противополож10 ных направлениях 12 J.

Однако при осуществлении этого способа необходим подбор приемников с одинаковыми характеристиками, поскольку неидентичность характеристик приемников, 15 в частности их чувствительностей, приводит к ошибке в измерении дискремента затухания, Целью изобретения является увеличе26 ние точности определения коэффициента поглошения ультразвуковых волн за счет исключения составляющей ошибки измерения, обусловленной неиденгичностью .характеристик приемников.

669285 достигается это тем, что излучение производят из двух точек, расположенных по обе стороны от точек приема на проходящей через них прямой, при этом прозвучиванке в двух противоположных нап 5 равлениях осуществляют последовательно, а коэффициент. поглощения определяют по формуле где m отношение амплитуд сигналов в точках приема с координатами

Х< и -<2 при излучении со стороны точки Х 15

m - отношение амплитуд сигналов в точках приема с координатами. Х и Х при излучении со стороны точки Х> (Х,—..) (Х,-Х,)

"2 о) з

X - соответственно координаты точек излучения-приема; ! ч =0; -0,5 и -1, 0 соответственно для плоской волны, сферической и цилиндрической. действительно, пусть первый приемник, имеющий чувствительность у-, распол! жен на исследуемом образце в точке с координатой Х, второй приемник с чув- ЗО ствительностью у 4 расположен в г точке Х =Х14>>>Х<, а образец характеризуется коэффициентом поглощения o(.

Излучим нз точки Х (Х ультразвуковую волну с начальной амплитуДой Аоо, тогда 35 в точке X амплитуда волны может быть представлена в виде, а !! Х )".<- fx -x ) о 1 о о о

Ъ где!Х -Ха) — функция, учитывающая расхож40 пение фронта волны: для плоской волны Ц

О> для сферической волны n= =-1,0, для

2-мерного случая цилиндрической волны

И -0,5, а амплитуда электрического сиг нала на выходе первого приемника равна и =Я у -я g (x -X )" г- ""

Амплитуда волны в точке Х2 представляется в виде л =л (x -х )" с- <" -")

2 О 2 0

1 а амплитуда сигнала на выходе второго приемника Г - 7 = Д " Х Х Р- Мкд-к )

Найдем отношение амплитуды электрического сигнала, полученного в точке приема, близлежащей к точке излучения, к ампли55 туде электрического сигнала во второй точке т = . !,аах

Ui 7.! («х у

У2 rZ (Х -Х )n

4 йля случая излучения ультразвуковой волны нз точки с координатой g Я,3- 2 r получим, соответственно

Х2 (X -<2,) . X г= (х -х,) Перемножив полученные величины, имеем

Il и

1 о) 3 2) 2ааХ и 2саах (Х -Х,) (Х -Х )" откуда следует

1 п „R о = — C (гп ° rn )

2 Х " 2 2дХ

В случае отсутствия расширения фронга волны (плоская водна) !1=0 и тогда

1 — (rn m ), 2. д и

Йля обеспечения возможности пренебрежения расширением фронта волны ра сосояния между точками приема и точками излучения следует выбирать много большими расстояния между точками приема.

На чертеже изображена блок-схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит генератор колебаний 1, с помощью переключателя 2 подсоединяющийся к одному из 2-х электро-акустических излучателей 3 и 4, систему иэ 2-z электроакустических приемников 5 и 6, с помощью переключателя

7 подключаемых к приемно-измерительному тракту, состоящему из усилителя 8 и измерителя уровня 9 вход которого соединен с выходом усилителя. Излучатели

3, 4 и приемники 5, 6 расположены на исследуемом образце 10 на одной прямой таким образом, чтобы расстояние or точек излучения до ближайших точек приема было много больше расстояния между точкамн приема.

На первом этапе измерения сигнал от генератора 1 через переключатель 2 по« дается на излучатель 3. Вход усилителя

8 с помощью переключателя 7 соединяется с выходом приемника 5 и по показаниям измерителя уровни 9 измеряется амплитуда сигнала, снимаемого с приемника 5. Затем переключатель 7 переводится во второе положение и с помо!цью приемно-измерительного тракта изл!еряет» ся амплитуда сигнала, снимаемого с приемника 6. Определяется величина и!!, представляющая собой отношение амплитуды сигнала, принятого близлежащим к точке излучения приемником 5 к ампли«

Му кг х

Составитель И. Пирогов

ТехредЛ. Алферова Корректор О. Ковинская î >0

Редактор Е. Гончар

Заказ 3652/36 Тираж 1089 Подписное

LIHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент», r. Ужгород, чи. Проектная,.4 туле сигнала, принятого другим приемником 6.

На втором этапе измерения сигнал с выхода генератора l с помощью переключателя 2 подается на излучатель 4. Снова измеряются амплитудь| сигналов, принятых приемниками 5 и 6. Определяется величина п12, равная отношению амплитуды сигнала, принятого близлежащим к точке излучения приемником (в данном случае прие," ником 6), к амплитуде си нала, принятого приемником 5.

Определение величины коэффициента поглощения производится в соответствии с выражением

1 — — Е(m)

2аХп 4 2 ) гдеьХ- расстояние между приемниками

5 и 6.

Использование такого способа измере20 ния коэффициента поглощения позволяет исключить составляющую ошибки измерения, обусловленную неидентичностью характеристик используемых приемников. В результате этого оказывается возможным использовать для измерений приемники без предварительного подбора их по чувствительности, что приводит к повышению технико-экономической эффективности исследований.

Формула изобретения

Способ измерения коэффициента поглощения ультразвуковых воля, основанный на измерении отношения амплитуд сигналов, полученных в двух точках исследуемого образца при ега прозвучивании в двух противоположных направлениях, о тл и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью увеличения точности измерений, излучение производят из двух точек, расположенных по обе стороны от точек приема на проходящей через них прямой, при этом прозвучивание в двух противоположных направлениях с "ушествляют последовательно, а коэффициент поглощения определяют по формуле

n f.„R

2(x<- х,3 " 2(Х -<,) где тт — отношение амплитуд сигналов в точках приема с координатами Х и Х г(рл излучении со стороны тачки Х .гй — отношение амплитуд сигналов в точках приема с координатами Х и Х

2 при излучении со стороны тачки Х, Х,-х,)(Х -Х )

К (х -х,мхз- 4) где Хо, Х,, < 2, Х, - соответственно координаты точек излучения-приема; и =0; -0,5 и -1,0 соответственно для плоской волны, сферической и цилиндрической.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Колесников А. Е. Ультразвуковые измерения. -М: Стандарт, 1970, с. 104105, 2. Авторское свидетельство СССР № 359585, кл. 5 01 М 29/04, 1968.