SU1000775A1 - Устройство дл автоматического измерени скорости ультразвука - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к акустическим измерени м и может быть использовано дл  исследовани  свойств и контрол  качества материалов по данным о скорости распространени  в них ультразвука.

Известно устройство дл  измерени  скорости ультразвука в средах с переменным коэффициентом поглощени , содержащее последовательно соединённые генератор остроконечных импульсов, ультразвуковую линию с исследуемым веществом, пьезопреобразовател ми и буферным стержнем, блок выделени  пары импульсов из последовательности , частотомер, а также генератор радиоимпульсов, подключенный выходом к управл ющим входам генератора остроконечных импульсов и блока выделени  пары импульсов из последовательности, и осциллограф 11.

Недостатком устройства  вл етс  необходимость совмещени  изображений цуга эхо-импульсов на экране осциллографа ручной регулировкой, что делает измерени  трудоемкими, выборочными и вносит субъективную ошибку в результаты измерений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  устройство дл  автоматического измерени  скорости ультразвука, содержащее генератор , к выходу которого подключены ультразвукова  лини  с исследуемым . веществом и усилитель, формирователь , подключенный входом к усили10 телю, а выходом - к блоку регистрации времени прохождени  ультразвука череэ исследуемое вещество, содержащему селектор и измеритель временного интервала, подключенный

15 к выходу селектора, и синхронизатор , выход которого соединен с входом Запуск генератора и блоком регистрации врем ни прохождени  .ультразвука через исследуемое вещест20 во.

Блок регистрации времени прохождени  ультразвука через исследуемое вещество содержит также два мульти- . вибратора задержки, выходами под25 ключенные к управл ющим входам селектора . Скорость ультразвука определ ют , исход  из показаний измерител  временного интервгша между двум  эхо-импульсами после i-ro и

30 к-го прохождени  их через исследуемие вещество. Выбор импульсов из последовательности осуществл етс  с помощью осциллографа и определ ес  временем задержки мультивибраторов , выставл емому вручную. Снижение погрешности при измерении скорости ультразвука, св занной с изменением коэффициента поглощени  от одного вещества к другому, происходит за счет того, что сигналы запуска и останова измерител  временного интервала вырабатываютс  в момент прохождени  напр жени  импульса заполнени  через ноль, так что положение их практически не зависит от формы огибающей радиоимпульса 23.

Недостатком устройства  вл етс  необходимость выбора эхо-импульсов вручную, что приводит к невозможноти измерени  скорости ультразвука при быстрых ее изменени х, например , при контроле технологических процессов.

Цель изобретени  - обеспечение автоматического измерени  скорости ультразвука в широком интервале ее изменени .

Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл , автоматического измерени  скорости ультразвука, содержащее генератор, к выходу которого подключены ультразвукова  лини  с исследуемым веществом и усилитель , формирователь, подключенны входом к усилителю, а выходом - к блоку регистрации времени прохождени  ультразвука через исследуемо вещество, содержащему селектор и измеритель временного интервала, подключенный к .выходу селектора, и синхронизатор, выход которого содинен со входом Запуск генератора и блоком регистрации времени прхождени  ультразвука через исследумое вещество, снабжено детектором, вход которого соединен с выходом усилител , подключенным к выходу детектора ждущим мультивибратором, двум  делител ми частоты, входы которых соединены с выходом ждущего мультивибратора, выходы - с управл ющими входами селектора, и счет|4иком , подключенным входом к выхо ду формировател , выходом - к входу селектора, а входом Сброс к выходу ждущего мультивибратора.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства дл  автоматического измерени  скорости ультразвука, на фиг. 2 - эпюры напр жени  в различных участках схемы.

Устройство включает генератор 1 радиоимпульсов, к выходу которого подключены ультразвукова  лини  с иccлeдye лым веществом 2 и пьезопреобразователем 3 и усилитель 4,

фо рмирователь Ь, подключенный входом к усилителю 4, а выходом - к счетчику б блока регистрации времени прохождени  ультразвука через исследуемое вещество 2, селектор 7, вхо дом подключенный к выходу счетчика б, подключенный к выходу селектора измеритель 8 временного интервала и два делител  9 и 10, выходы которых соединены с входами селектора 7,

0 входы Сброс - с синхронизатором 11, запускающим генератор 1, а входы подключены к выходу ждущего мультивибратора 12, входом подключенного к выходу детектора 13, вход

5 которого соединен в свою очередь с выходом .усилител  4. К выходу ждуЧ щего мультивибратора 12 подключен также вход Сброс счетчика 6. Устройство работает следующим

0 образом.

Генератор 1 радиоимпульсов по сигналу синхронизатора 11 (фиг. 2, эпюра а) вырабатывает.зондирующий радиоимпульс, который возбуждает

5 в ультразвуковой линии отраженные эхо-импульсы, поступающие после усилени  усилителем 4 на формирователь 5 и детектор 13. На фиг. 2в дл  простоты показаны зондирующий i-тый

0 и j-тый импульсы. Формирователь 5 вырабатывает пакеты пр моугольных импульсов (фиг. 2,с), передний фронт каждого из которых соответствует прохождению высокочастотного заполне5 ни  зондирующего и эхо-импульсов через ноль. Эти пакеты поступают на вход счетчика 6. Счетчик 6 вырабатывает на выходе импульды с дл1 1тельностью , соответствующей временному

0 интервалу между передними фронтами п-го и (п+1)-го импульсов (на фиг. С, d п 3). Счетчик 6 выполнен так, что после формировани  пр моугольного импульса, он само блокируетс  и поступление следующих импульсов не измен ет его состо ни . Одновременно задним фронтом огибающей зондирующего и эхо-импульсов, выделенной детектором 13 (фиг. 2,В) запускаетс  ждущий мультивибратор

12f формирующий импульсы сброса (фиг. 2, f). Эти импульсы снимают самоблокировку счетчика 6 и перевод т его в исходное состо ние. Таким образом, на выходе счетчика 6 фор5 мируютс  импульсы (фиг. 2, d), передний фронт которых соответствует прохождению через ноль п-го колебани  высокочастотного заполнени  зондирующего и всех эхо-импульсов.

0 Сформированные мультивибратором 12 импульсы сброса (фиг. 2, f) поступают также на входы делителей 9 и 10. Принцип их работы таков, что на их выходах вырабатываютс  строб5 импульсы (на-фиг. 2, и Ь) по адним фронтам (i- 1) и i дл  делител  9 и. (J- 1) и j дл  делител  10 импульсов сброса (на фиг. 2) рассмотрен случай i 1, j 1). Поступление следующих импульсов сброса не измен ет состо ни  делителей 9 и 10. Эти строб-импульсы открывают на врем  их длительности селектор 7, который пропускает на вход измерител  8 временных мстервалов два сформированных счетчиком 6 импульса (фиг. 2, к). Припэступлении следующих после j эхо-.импульсов стробы не вырабатываютс , селектор 7 закрыт и работа измер тел  8 не возможha . Возвращение устройства в рабочее состо ние происходит при переводе делителей 9 и 10 в исходное состо ние импульсом синхронизатора 11 (фиг. 2, а), при этом снимаетс  их самоблокировка. Измен   коэффициент делени  делителей 9 и 10, можно выбрать любую пару, из серии импульсов, вырабатываемых сетчиком 6, передний фронт которых всегда соответствует определенному (п-ному ) нулю напр жени  высококачастотного заполнени  соответствующих эхо-импульсов. Таким образом, временный интервал между передним (задним) фронтом импульсов, поступающих на вход измерител  8 будет однозначно соответствовать времени задержки Т между i и j эхо-импульсами в исследуемом веществе.

Скорость ультразвука определ етс  по формуле

-. 1.Ч .ОЖЙ) где ь - длина образца;

N - показани  ИВИ, с,i и j - коэффициенты делени 

делителей 9 и 10 соответственно ,

приче:м полученные значени  С не завис т от амплитуды эхо-сигналов, а работа устройства не нарушаетс  при изменении С.

. Устройство использовалось при измерении скорости С ультразвука как функции температуры в жидких металлах и сплавах. В этом случае амплитуда эхо-сигналов измен етс  за счет изменени  акустического . контакта на границе волновод-расплав . Эксперименты показали, что изменение амплитуды эхо-сигнгша :На 30 дБ практически не вли ет на показани  прибора. Устройство также использовалось при измерении скорости С вблизи фазового перехода расслоени  в жидкост х. Здесь амплитуда эхо-сигнала измен етс  из-з роста коэффициента поглощени  ультразвука вблизи точки фазового перехода .

В обоих случа х использовалс  измеритель временных интервалов с усреднением за 10 - 10 циклов.

Достигнуто разрешение 0,3 не.

Использование устройства позвол ет автоматически измер ть скорость С ультразвука в случае одновременного изменени  коэффициента

oL поглощени  и скорости С в широких пределах. Это дает возможность изучать  влени  и контролировать технологические процессы методом прецизионного измерени  в случае достаточно быстрого изменени  « и С, когда применение других аналогичных устройств затруднено.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР R 446824, кл. G 01 Н 5/00, 1974.

2.Райдер Р., Киттенгер Ч. Приборы дл  научных исследований.

1980, 3, стр. 98 (перевод Rev. Sci . Anstr.).(прототип).

зонд

1ЛЛЛ

3WL

oj

g

/7 Н