RU1812446C - Способ измерени приращени скорости ультразвуковых волн - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ультразвуковым измерени м и может быть использовано при исследовании физико-механических свойств материалов. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Это достигаетс  за счет того, что формируют вспомогательный синусоидальный сигнал. начало периода которого синхронно моменту излучени  акустического импульса, а конец определ етс  моментом прихода выбранной полуволны в прин том акустическом импульсе, О приращении скорости суд т .по приращению частоты вспомогательного синусоидального сигнала . 2 ил. ..

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к ультразвуковым измерени м и может быть использовано при исследовании физико-механических свойств .материалов.

Цель изобретени  состоит в повышений точности измерени  приращений скорости УЗВ.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства , реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.

Устройство содержит генератор 1 зондирующих импульсов, излучающий пьезоп- реобразовэтель 2, исследуемую среду 3, принимающий пьезопреобразователь 4; широкополосный усилитель 5; ключ 6; интегратор 7; формирователь 8 импульсной пары . частотомер 9.; управл емый вспомогательный генератор 10..

Выход генератора зондирующих импульсов 1 соединен с входом излучающего пьезопреобразовател  2, св занного с ицследуемой средой 3. Принимающий пьезопреобразователь 4, также св занный с исследуемой средой, последовательно соединен с широкополосным усилителем 5, ключом 6, интегратором 7. Далее последовательно соединенные управл емый вспомогательный генератор 10 и формирователь импульсной пары 8, первый выход которого соединен с запускающим входом генератора зондирующих импульсов 1, а второй выход-с управл ющим входом вспомогательного генератора 10, а вход частотомера 9 соединен с выходом управл емого вспомогательного генератора 10 и входом формировател  импульсной пары 8.

Генератор зондирующих импульсов 1 может быть Г5-54; в качестве излучающего 2 и принимающего 4 пьезопреобразовэте- лей можно использовать пластины из пьезо- керамики или кварца; широкополосный усилитель 5 может быть типа УЗ-29; ключ 6 можно реализовать на диодах КД510 по схе09

ттЛ

N) 4 4 О

ме балансного модул тора; интегратор 7 - по стандартной схеме на операционном усилителе 140УД17; формирователь импульсной пары 8 может быть реализован на микросхемах 155-й серии; 155ИЕ8, 155ТВ10, 155АГЗ; в качестве управл емого вспомогательного генератора 10 можно использовать Х1-48; частотомер 9 может быть 43-35.

Способ осуществл етс  следующим образом: управл емый вспомогательный генератор 10 вырабатывает непрерывный синусоидальный сигнал (фиг. 2а). Из этого сигнала формирователем импульсной пары 8 формируютс  пары импульсов (фиг. 26), рассто ние между которыми равно периоду синусоидального сигнала, а врем  повторени  импульсных пар не менее времени достаточного дл  затухани  в исследуемой среде пачки переотраженных импульсов. Первый импульс пары подаетс  на запускающий вход генератора зондирующих импульсов 1, который вырабатывает радиоимпульс (фиг. 2в), излучаемый пьезоп- реобразователем 2 в исследуемую среду 3.

Пачка переотраженных импульсов (фиг. 2г) принимаетс  пьёзопреобразователем 4, усиливаетс  широкополосным усилителем 5 и подаетс  на вход ключа 6. На управл ющий вход ключа 6 поступает второй импульс с формировател  импульсной пары 8, его длительность равна длительности полуволны зондирующего радиоимпульса. Таким образом, второй импульс пары вырезает из первого (или другого любого) радиоимпульса пачки отрезок синусоиды длительностью в половину периода (фиг. 2д). В зависимости от положени  вырезающего импульса, сигнал на выходе ключа 6 может быть положительным,.отрицательным, либо иметь равные по площади положительную и отрицательную части. Именно последний случай соответствует работе устройства в автоматическом режиме при замкнутой отрицательной обратной св зи.

Сигнал с выхода ключа (фиг. 2д) интегрируетс  интегратором 7 (фиг. 2е) и подаетс  на управл ющий вход вспомогательного генератора 10. Таким образом замыкаетс  отрицательна  обратна  св зь и положение второго импульса импульсной пары отслеживает изменение задержки га УЗВ в исследуемой среде. Допустим, врем  задержки гэ(фиг. 2г) возросло, тогда площадь положительной части вырезанного участка (фиг. 2д) увеличилась, следовательно, увеличитс  посто нный уровень на выходе интегратора 7 и частота вспомогательного генератора 10 уменьшитс , при этом положение 2-го импульса импульсной пары (фиг. 26) отследит изменение задержки в исследуемой среде. Таким образом, период колебаний управл емого вспомогательного генератора будет определ тьс  формулой:

. Тзонд Ти2

Тзг Г3+(М+1)+ Ъ

ап

гд врем  задержки УЗВ в исследуемой среде; L-- база прозвучивани ; V - скорость УЗВ; N - количество целых полупериодов от начала информационного ра- диоймпульса до начала второго импульса пары; Тзонд-длительность периода частоты заполнени  зондирующего радиоимпульса; и2 длительность второго импульса импульсной пары; Гап - врем  задержки в аппаратуре .

В формуле (1) Тзонд, Ти2 И Гап ЯВЛЯЮТСЯ

величинами известными до эксперимента, N - подбираетс  в ходе эксперимента. Величина Тзг  вл етс  измер емой величиной. Таким образом, можно определить величину задержки г3 УЗВ в исследуемой среде или, при известной базе прозвучивани  L, скорость распространени  УЗВ.

Пусть под действием внешних факторов скорость Vi в исследуемой среде в момент времени ti изменилась и в Следующий момент t2 стала равной V2, тогда из (1) можно записать:

Т3г2

J V2

+ Г

гдег (М + 1)

Тзонд

- -к- -т- Tan

Относительное приращение скорости можно определить:

ДУ-У2-У1 Тзп-т;

. VI Тэга -г - т.е. дл  определени  относительного приращени  скорости УЗ В в исследуемой среде за период времени необходимо знать параметры предварительной настройки устройства: Тзонд1 Ги2 , Jan N и две информационные величины Т3г1 и Т3г2, которые измер ютс  частотомером 9.

.. .- - - . Предлагаемый способ позвол ет повысить точность определени  приращений скорости УЗВ за счет устранени  линии задержки , нестабильность которой не сказываетс  теперь на точности измерений. Это достигаетс  изменением принципа синхронизации автоматического измерител  путем введени  в его состав управл емого вспомогательного генератора и формировател  импульсной пары.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ измерени  приращени  скорости ультразвуковых волн, заключающийс  в том, что излучают в исследуемой среде акустический импульс, принимают прошедший фиксированное рассто ние импульс, от л и- ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности, формируют вспомогательный си2

   нусоидальный сигнал, начало периода которого синхронно моменту излучени  акустического импульса, а конец определ етс  моментом прихода выбранной полуволны в прин том акустическом импульсе, а о приращении скорости ультразвуковой волны суд т по приращению частоты вспомогательного синусоидального сигнала.

   7

   Фиг2