Фазовый способ определения скорости ультразвуковых колебаний

 

Союз Соаетскив

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е (,,731370

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) За я нлено 22.11.77 (21) 2547100/25-28 (53)M. Кл.

G 01 и 29/00 с присоединением заявки J%—

Геоудвротввнныв комитет (23) Приоритет— до делам иэобретеиий н открытий

Опубликовано 30.04.80. Бюллетень .% 16 (53) УДК 620.179. .16 (088.8) Дата опубликования описания 30.04.80 (72) Автор изобретения

С. В. Жуков (7I) Заявитель (54) ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ

КОЛЕБАНИЙ

2t я. дЧ

Изобретение относится к области неразрушающего контроля ультразвуковым методом .и может быть использовано при оценке показателей качества материалов, а также при измерениях скорости распространения ультразвуковых колебаний -на заданных частотах.

Известны фаэовые способы определения скорости ультразвуковых колебаний, заключающиеся в том, что в среду вводят ультразвуковые колебания, принимают прошедшие через среду колебания и определяют фазу принятого сигнала, по которой судят о скорости ультразвуковых колебаний (1) и (2).

Недостатком этих способов является низкая точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в среду вводят сложные ультразвуковые колебания, спектр которых содержит две составляющие нь частотах со1 и сакэ, причем ñî1

= < о + . э = о + +» o где wo — заданная частота, И вЂ” раэностная частота, 2 и определяют разность Ьу спектральных составляющих принятых ультразвуковых колебаний, а о скорости ультразвука судят по отношению где  — база прозвучивания.

Кроме того, разность частот ыт — сакэ= 2Q выбирают равной единице измерения частоты, а частоту сто задают из условия o + 8 э где со„— граничная частота полосы акустической прозрачности материала.

На чертеже представлена блок-схема устрой ства для осуществления способа.

Устройство содержит последов а тельно соединенньте генератор 1 ультразвуковой частоты, смеснтель 2, усилитель 3 мощности, искатель 4, приемник 5, усилитель 6 с автоматической регулировкой усиления (АРУ), детектор 7, полосовой фильтр 8, детектор 9 н регистратор 10; последовательно соединенные генератор 11 яз731370

4 полосы акустической прозрачносги материала с помощью известных способов, а затем устанавлнватот зада.шую частоту таким образом, чтобы выполнялось неравенство

Ы., n (4)

Предлагаемый способ позволяет с высокой жточностью и чувствительностью определить качество конгролируемого материала.

3 мерительной частоты, блок 12 умножения и фазовратцатель 13, выход которого подключен ко входу фазового детектора 9.

Сущность способа заключается в следующем

В контролируемую среду с помошью генеpampa 1 ультразвуковой частоты, генератора 11 измерительной частоты и излучателя вводят сло ные ультразвуковые колебания, спектр которых содержит две составляющие на частотах ит и с"г> при АМ с >т= " о — Q; с г= с о + 0, то где Q — разностная частота; с та — заданная частота, а с та выбирают >й.

Сложный ультразвуковой сигнал, прошедший зону контроля, преобразуют в электри ческое напряжение с помошью приемника 5, усиливают усилителем 6 и определяют разность фаз Ь<р его спектральных составляющих, для чего сигнал,. поступающий с выхода усилителя, детектируют с помощью детектора 7, фильтруют и подают на один из входов детектора 9 низкочастотную составляющую спектра ультразвуковых колебаний, на другой вход которого через фазовращатель 13 поступает выходной сигнал удвоенной частоты 2Q с выхода блока 12.

В результате на выходе фазового детектора вьщеляется сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаз Ьр колебаний с частотами стт и стг.

Скорость ультразвука определяют по фор- щ муле с

К (I)

40

Если частота 20 равна единице измерения частоты,то в соответствии с формулой (2) из45 меренная разность фаз ЬЧт совпадает со значениеМ крутизны К. При высоких требованиях к чувствительности измерений определяют граничную частоту

Ы где ь — база прозвучивания;

К вЂ” крутизна фазо-частотной характеристики.

Поскольку к - 4

l (2) где Ьу — при1адение фаэ составляющих спектра колебаний, с = ——

2 .0 (3)

Ьр

Формула изобретения

1. Фазовый способ определения скорости ультразвуковых колебаний, заключающийся в том, что в срецу вводят ультразвуковые колебания, принимают прошедшие через среду колебания и определяют фазу принятого сигнала, по которой судят о скорости ультраэву. ковых колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в среду вводят сложные ультразвуковые колебания, спектр которых содержит две составляющие на частотах с, и ыг, причем 1 с О " i с г стО " o где с о — заданная частота, Й вЂ” раэностная частота, . и определяют разность фаз Ьр спектральных составляющих принятых ультразвуковых колебаний, а о скорости ультразвука судят по отношению

20 Q с р где 1 — база прозвучивания.

2. Способпоп. 1,отлича ющийс я тем, что разность частот сз,— ыг = 2Q выбирают равной единице измерения частоты, 3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что частоту ыо задают из условия o + с г где ж„— граничная частота полосы акустической прозрачности материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Носов В. А. Проектирование ультразвуковой измерительной аппаратуры, М., "Машиностроение", 1972, с. 89.

2. Авторское свидетельство СТГР Х 233272, кл. G 01 N 29/04, 1965 (прлтотил).

73!370

Соетавитель Л. Лущенко

Техред Э. Чужик Корректор М.Вигула.Редактор И. Михеева

Заказ 1497/22

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Тираж 1019 Подписное

Щ1ИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! !3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5