Датчик для измерения скоростираспространения ультразвука b анизо-тропных волокнистых материалах

 

Сеез Советских

Сецнаанстических

Рвсеублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТВЛЬСТВУ

«п830232 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 050479 (23) 2753б28/25-10 с присоединением заявки Й9 (51) М. Кл.з

С 01 М 29/00

G 01 N 29/04

Государственный комитет

СССР по дмаи изобретений н Ot_#_phlTHй (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.81. Бюллетень 89 18

Дата опубликования описания 1505.81 (53) УДК 820.179.16 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.В.Бурминов, В.И.Редько и A.Ô.Øàä (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

УЛЬТРАЗВУКА В АНИЗОТРОПНЫХ ВОЛОКНИСТЫХ

МАТЕРИАЛАХ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения физико-механических свойств аниэотропных композиционных материалов с помощью ультразвука.

Известно ультразвуковое устройство для определения плотности и прочности компоэидионных материалов по результатам измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний, содержащее приемный и излучающий ультразвуковые преобразователи, генератор ультразвуковых колебаний и измеритель скорости 31).

Однако зто устройство пригодно для определения скорости распространения ультразвука только в одном направлении, что вызывает необходимость для контроля аниэотропных мате- Е риалов двух или нескольких раздельных замеров.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик для измерения скорости распространения ультразвука в .анизотропйых материалах, содержащий установленные .на раме излучающий и два приемных преобразователя. Рама имеет направлякщие в трех точках, образующих вершины прямого треугольника с равными катетами (базами измерения), направленными по продольному и поперечному направлениям испытуемого материала.

Излучатель находится на вершине прямого угла. Для контроля листового материала к.его поверхности прижимают излучааощий и приемные преобразователи, закрепленные на раме так, чтобы направлякщие рамы совпали с продольным и поперечным направлениями материалов, а расстояния между излучающим и приемным преобразователями были равны f2). . Хотя укаэанный датчик позволяет исключить по сравнению с известным дополнительные операции по установке датчиков, однако не исключает необходимости нахождения, продольного и поперечного направлений материала (основы и утка) . Процесс нахождения основы и утка длителен, так как требует. проведения дополнительных операций, применения в ряде случаев специальной аппаратуры. Возможны случаи, когда направления основы и утка очень трудно или даже невозможно определить, например, в тех случаях, когда материал непрозрачный, имеет покрытия, волокна не прямоли-

830232 нейны, волокна основы и утка не перпендикулярны друг другу и т.п.

Цель изобретении — повышение оперативности измерений.

Указанная цель достигается тем, что приемные преобразователи расположены на раме по окружности вокруг установленного в ее центре излучающего преобразователя, причем приемные преобразователи размещены поочередно в разных квадратах окружности с равномерно увеличивающимся углом расположения относительно оси датчика, лежащей в плоскости рамы, на шаг, равный д ЛАМ

I где ЬЧ вЂ” заданная погрешность измерения скорости ультразвука

К - максимальная крутизна для контролируемого материала характеристики изменения скорости ультразвука в зависимости от направления распространения ультразвуковых колебаний относительно продольного направления материала.

На фиг. 1 схематически изображен датчик, общий вид; на фиг. 2 — то же, горизонтальный разрез.

Датчик содержит круглую раму 1, изготовленную из пенопласта, в центре которой размещен излучающий преобразователь 2, а по периметру установлены равноудаленные от излучающего преобразователя 2 двадцать приемных преобразователей 3-22. Приемные преобразователи 3-22 расположены пооче редно (в 1-м, во 2-м, в 3-м и в 4-м в квадрантах круга с равномерно увеличивающимся углом расположения от- 40 носительно оси аз датчика, лежащей в плоскости рамы 1, на величину шага 6 4 . Например, преобразователь 3 размещен в 1-м квадранте с углом с4 =hd; преобразователь 4 — во 2-м квадранте с с, = 2 Ло, преобразователь 5 — в 3-м квадранте с о =ЗЛА преобразователь 6 — в 4-м квадранте с d, = 4 лс, преобразователь 7 в 1-м квадранте с dg = 5Ь ", преобразователь 8 — во 2-м квадранте с

Ы,б = бай ит.д.

Так как угловая погрешность установки датчика определяет погрешность измерения средней скорости ультразвука, то можно определить шаг угла расположения приемных преобразователей, задаваясь допустимой погрешностью измерения скорости, из формулы

2. ЬЧ

5 d.=- — i

К где gV — заданная погрешность измерения скорости ультраэвука Я

К вЂ” максимальная крутизна характеристики изменения скорости ультразвука в зависимости от направления распространения ультразвука в контрольном материале.

Необходимое количество приемных преобразователей

360 900

КХ

МА

Например, для композиционного материала, армированного объемно-плетеной тканью ИКТ-525, пропитанной связующим ЛБС-4, при максимальной крутизне. характеристики K=22,22

/с и заданной погрешности измерения

ЬЧ = 50 м/с шаг угла расположения преобразователей в датчике AcL = 4,5 а их количество и = 20, это и показано на фиг.1.

Все преобразователи 3-22 установлены в гнездах 23 рамы 1 с возможностью возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно ее плоскости и поджаты пружинами 24 таким образом, что их рабочая поверхность выступает за пределы рамы 1. Это позволяет проводить измерения скорости. в иэделиях с криволинейными поверхностями.

Датчик работает следующим образом.

При установке его в произвольном положении на образец контролируемого материала излучающий 2 и приемные

3-22 преобразователи прижимаются рабочими поверхностями с помощью пружин 24 к поверхности образца. На излучающий преобразователь 2 подают or генератора измерительной схема, в которую включен датчик, электрический сигнал, который трансформируется преобразователем в механические колебания ультразвуковых частот и посылается в контролируемый материал.

Преобразователи 3-22 принимают прошедшие по различным направлениям материала ультразвуковые колебания и трансформируют их в электрические сигналы, которые подаются на коммутатор, подключающий поочередно каждый из преобразователей к блоку измерения скороети, с выхода которого сигналы поступают на блок усреднения, где происходит вычисление средней скорости ультразвука в,материале и ее последующая регистрация.

Использование предлагаемого датчика позволит повысить оперативность измерений, а следовательно, и производительность труда при проведении нераэрушающнх испытаний материалов в среднем в 5 раз эа счет установки датчика на контролируемом образце анизотропного материала без предварительного определения его основы и утка, что при большом количестве испытаний дает значительную экономию. 830232

f2

2 о кЮа

ВНИИПИ Заказ 3356/54 Тираж 907 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 рабочего времени прй обеспечении заданной точности измерений.

Формула изобретения

Датчик для измерения скорости распространения ультразвука в аниэотропиых волокнистых материалах, содержащий установленные на раме излучающий и приемные преобразователи, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения оперативности измерений, приемные преобразователи расположены по окружности, в центре которой установлен излучающий преобразователь, и размещены поочередно соответствен. но в разных квадрантах окружности с равномерно увеличивающимся углом расположения относительно оси датчика, лежащей в плоскости рамы, на шаг

2ач

К гдето Ч - заданная погрешность измерения скорости ультразвука

К вЂ” максимальная крутизна харак" теристики изменения скорости ультразвука в зависимости от направления распространения ультразвуковых колебаний в контролируемом материале.

10 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Потапов А.И. и Пеккер Ф.П. Не- . разрушающий контроль конструкций из композиционных материалов. Л., "Машиностроение", 1977, с. 131.

2. Авторское свидетельство СССР

9391469, кл. G 01 М 29/04, 1971.