30 низка чувствительность, так как в основе его работы лежит эффект.изменени скорости сдвиговых волн от величины приложенных напр жений. Дл получени заметного изменени скорос ти необходимо приложение значительны внешних напр жений. Так дл относительного изменени скорости в стали от 20- до 30 единиц необходимо измене ние приложенного напр жени G от 120 до 40 Мн/М. Устройство имеет низкую точность измерений, котора св зана с тем, что величина систематической погрешности сравнима, с величиной изменени скорости ультразвука в материёше , а формирование временного интервала осуществл етс при превышени амплитудой отраженного сигнала определенного порога срабатывани . Целью изобретени вл етс повышение чуватвительности устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что ультразвуковое устройство дл измерени механических напр жени содержащее генератор зондирующих импульсов , подключенные к нему электро аккустический преобразователь, усилитель и блок индикации, второй вход которого соединен с выходом усилител ,, блок формировани импульсов, бло формировани измерительного интервал и цифровой измеритель скорости, снаб жёно блоком временной регулировки усилени , входом подключенным к выхо ду генератора зондирующих импульсов, выходом - к управл ющему входу усилител , блоком фильтров, включенным Между усилителем и блоком формировани импульсов, подключенным к выходу последнего блоком ключей, выход кото рого соединен со входом блока формировани измерительного интервала, подключенным к выходу последнего регистром пам ти, выходом соединенным со входом цифрового измерител скоро ти, подключенным параллельно ему блоком вывода информации, подключенными к . выходу усилител последовательно сое диненными блоком контрол и блоком управлени , выходы которого раздельн i подключены к управл ющим входам блок индикации, блока ключей, блока форми ровани измерительных интервалов и регистра пам ти. На чертеже представлена блок-схем устройства. ультразвуковое устройство дл измерени механических напр жений содержит генератор 1 зондирующих импульсов , выход его соединен с электроакустическим преобразователем 2, усилителем 3, блоком 4 временной регулировки усилени , выход которого соединен со вторым входом усилител 3, и блоком 5 индикации, первый вход которого соединен с выходом усилител 3, блок б контрол , вход которого подключен к выходу усилител 3, блок 7 управлени , вход которого соединен с выходом блока б контрол , последовательно включенные с усилителем 3 блок 8 фильтров, блок 9 формировани импульсов, блок 10 ключей, ко второму входу которого подключен первый выход блока-7 управлени , блок 11 формировани измерительного интервала, второй вход которого соединен со вторым выходом блока 7 управлени , регистр 12 пам ти, второй вход которого подключен к третьему выходу блока 7 управлени , и цифровой измеритель 13 скорости, параллельно которому включен блок 14 вывода информации, прл этом четвертый выход блока 7 управлени подключен к третьему входу блока 5 индикации. Устройство работает следующим образом . Генератор 1 зондирующих импульсов возбуждает при помощи электрбакустического преобразовател 2 ультразвуковые импульсы в контролируемом изделии 15. Отраженные импульсы преобразуютс этим же преобразователем в электрические сигналы, которые затем усиливают;с усилителем 3. Одновременно с возбуждением преобразовател 2 зондирующий импульс подаетс на блок 4 временной регулировки усилени , который измен ет коэффициент усилени усилител 3 таким образом, что компенсируетс изменение амплитуды последовательности отраженных импульсов по зависимости, определ емой выражением к -к I , где ,ц - мгновенное значение коэффициента усилени в пределах изменени времени от О до Т; Т - период измерени ; t - врем распространени ультразвуковой волны в изделии; dL. - коэффициент затухани ультразвуковой волны в изделии ; m - коэффициент отражени ; завис щий от формы, размеров и ориентации отражающей поверхности; К --коэффициент пропорциональности , завис щий от типа электроакустического преобразовател . Сигнал с выхода усилител 3 поступает на блок 8 фильтров, где осуществл етс выделение двух гармоник (в проведенных экспериментах 500. и 1000 кГц). Излученный в контролируемое изделие 15 импульс, вследствие р да нелинейных эффектов, трансформируетс в импульс, представл ющий собой сумму гармоник, причем, чем больше рассто ние,.пройденное импуль сом, тем больше будет размыватьс прин тый импульс, высокочастотные составл ющие которого будут отстават вследствие дисперсии скорости звука в твердбм теле. Установлено, что в резьбовых соединени х из различных материалов наблюдаетс отрицательна дисперси : высшие гармоники имеют Меньшую скорость. Скор&сть звука за , висит как от его частоты ui , так и от напр женно-деформированного состо ни и определ етс выражением wj-u)2 uj|-u;2)4(wa)2 где d - величина, св занна с демпфированием дислокаций; Q резонансна частота дислока 1Г2G 1 т ций ; U) -модуль сдвига; -коэффициент Пуассона; -плотность материала издели CQ - скорость звука в материале издели без учета дислокаций ; N - плотность дислокаций. Зависимость фазовой скорости волны от деформации объ сн етс нелиней ным законом Гука и может охара теризована выражением С СоГ1+|с /с ; Г2 (3) где , С - линейный модуль упругости, с - нелинейный модуль упругост Сигналы двух гармоник, выделенные блоком 8 фильтров, поступают на бло 9 формировани импульсов, где проис ходит нормирование сигналов по длительности и амплитуде. Далее сигнал подаетс на блок 10 ключей, алгоритм работы которого обеспечивает открыв ние временного селектора (не показан блока 11 формировани измерительного интервала гармоникой лиэшей частоты и закрывание гармоникой высшей часто ты. Блок б контрол осуществл ет селекцию отраженных иютульсов от зонди рующего и выдает информацию на блок Iуправлени . Гармоника низней часто . ты первого отраженного импульса открывает временной селектор блока 11 формировани измерительного интервал счетчик которого згшолн етс тактово частотой кварцевого генератора (не показан). Блок 7 управлени закрывает временной селектор блока 11 в момент прихода высшей гаргюннки отраженного импульса. Цикл.измерени повтор етс п раз результат счета суммируетс в блоке IIформировани измерительного интер вала и по окончании заданного (п) количества измерений блок 7 управлени выдает команду на запись информации в регистр 12 пам ти, откуда она поступает на табло цифрового измерител 13 скорости и через блок 14 вывода информации при необходимости может быть выдана на вычислительную машину. Опытный образец устройства позвол ет измер ть временные интервалы между первым и дес тым отраженными импульсами. Пор дковый номер счетного импульса зависит от длины контролируемого издели и задаетс вне1йним устройством через блок 7 управлени . Количество циклов измерени установлено посто нно блоком 7 управлени и равно 1000. На вертикально отклон ющиё пластины электронно-лучевой трубки (не показана) блока 5 индикации .подаетс сигнал с выхода усилител 3 через усилитель вертикального отклонени (не показан), сюда же подаетс сигнал с блока 7 управлени , индицирующий, по какому отраженному импульсу закрываетс временной селектор блока 11. На горизонтально отклон ющие пластины электронно-лучевой трубки подаетс напр жение от блока развертки (не показан), управ|Л емого генератором 1 зондирук дах импульсов. Во врем индикации результатов измерени осуществл етс новое измерение по описанному циклу. Использование устройства позвол ет за счет многократных измерений и использовани эффекта дисперсии звука повысить чувствительность измерений , что повьалает веро тность фикса-. ции минимальных изменений скорости звука в контролируемом изделии и обеспечивает увеличение срока службы ответственных машин И узлов. Формула изобретени Ультразвуковое устройство дл измерени механических напр жений, со-, держащее генератор зондирующих импульсов , подключенные к н.е электроакустический преобразователь, усилитель , и блок индикации, второй вход которого соединен с выходом усилител , блок формировани импульсов, блок формировани измерительного интерва-« ла и цифровой измеритель скорости, отличающеес тем, что, с . целью повьшени чувствительности, оно снабжено блоком временной регулировки усилени , входом подключенньад к выходу генератора зондирующих импульсов , выходом - к управл ющему входу усилител , блоком фильтров, вкгаоченным между усилителем и блоком формировани импульсовj подключенным к выходу последнего блоком ключей, выход которого соединен со входом блока формировани измерительного интервала подключенным к выходу последнего регистром пам ти, выходом соединенным со входом цифрового измерител скорости , включенным параллельно ему блоком вывода информации, подключен ными к выходу усилител последовательно соединенными блоком контрол и блоком управлени , выходы которого.
раздельно подключены к управл ющим входам блока индикации, блока ключей блока формировани измерительных интервалор и регистра пам ти.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе
1,Авторское свидетельство СССР 634198, кл. G 01 N 29/00, 1977.