SU1345063A1

SU1345063A1 - Способ определени толщины и скорости распространени ультразвуковых объемных волн в издели х

Info

Publication number: SU1345063A1
Application number: SU864056117A
Authority: SU
Inventors: Сергей Константинович Паврос; Наталья Романовна Галайко
Original assignee: Ленинградский Электротехнический Институт В.И.Ульянова (Ленина)
Priority date: 1986-04-16
Filing date: 1986-04-16
Publication date: 1987-10-15

Abstract

Изобретение относитс к области неразрушающего контрол . Цель изобретени - расширение технологических возможностей за счет изменени толщины и скорости распространени объемных волн в движущихс издели х. Способ позвол ет измер ть толщину движущихс изделий и скорости распространени в них объемных волн при контроле эхометодом. Дл этого используют два измерительных канала, первый из которых состоит из двух раздельно включенных преобразователей , наклоненных под углом 1-3 к поверхности издели , а второй - из одного совмещенного нормального преобразовател , прозвучивают изделие через слой жидкости, принимают эхо- сигналы, отраженные от передней грани и дна издели , измер ют временные интервалы между зондирующим импуль- сом и отраженными эхосигналами, затем вычисл ют толщину издели и скорости распространени объемных волн по приведенным формулам. 2 ил. (Л со 4;: сл О5 со

Description

Изобретение относитс к ультразвуковым измерени м и может быть использовано дл безэталонного изменени толщины металлопроката и скорое- ти распространени продольных и попе речных волн в материале,

Цель изобретени - расширение технологических возможностей за счет измерени толщины и скорости распрост- ранени продольных и поперечных волн в движутгщхс издели х.

.На фиг. 1 показана схема устройства , реализующего предлагаемый способ измерени ; на фиг. 2 - временна за- висимость принимаемых импульсов.

Устройство, реализующее предлагаемый способ измерени , состоит из ультразвуковых пьезопреобразователей 1 и 2 (излучающего и приемного) и совмещенного нормального преобразова тел 3, размещенных в ванне с иммерсионной жидкостью 4 с одной стороны контролируемого издели 5. Преобразователи 1 и 2, составл ющие один ка нал измерени , установлены на фиксированном рассто нии d один от другого под углом od 1 - 3 к поверхности издели 5 (в зависимости от требуемого диапазона толщины контрол - руемых изделий) и на рассто нии Lf от нее. Преобразователь 3, вход щий во второй канал измерени , установлен нормально поверхности издели 5 на рассто нии L L,-Ь от нее.

Генератор 6 высокочастотных колебаний соединен с преобразовател ми I и 3, а преобразователь 3 подключен к входу логарифмического усилител 7 выход которого соединен с индикато- ром 8.

Прием}№1й преобразователь 2 подключен к последовательно соединенному стандартному усилителю 9 и индикатору 10.

На фиг, 2 позицией 11 обоз начен зондирующий импульс, регистрируемый за счет непосредственной св зи генератора 6 и усилител 7; позицией 12 - эхоимпульс продольных волн, отраженный от передней грани издели 5 и проход щий через врем

t 2L/C,

(1)

после запуска; позицией 13 - эхоимпульс продольных волн, отраженный от дна издели , проход щий через врем

ti 2Ь/С„+ 2Н/Сг; (2)

( -,

13450632

позицией 14 - эхоимпульс за счет распространени в изделии поперечных волн, возникающих при трансформации звукового пучка на верхней границе раздела, приход щей через временной интервал

t 2L/C,+

2Н/С,.

(3)

Сущность изобретени состоит в прозвучивании издели по двум акустическим каналам. Излучаемые одновременно импульсы продольных волн проход т по этим каналам в жидкости со скоростью и в контролируемом изделии с о скорост ми Cg. и С,, различные рассто ни и принимаютс в разное врем . Первый акустический канал состоит из излучающего и приемного преобразователей, расположенных на фиксированном рассто нии d один от другого и под небольшим углом oL 1 - 3 к поверхности издели толщиной Н, Второй канал состоит из совмещенного нормального преобразовател , работающего в режиме излучени -приема , расположенного на рассто нии La ближе к поверхности,, чем два предьиущих. Измер временные интервалы между зондирующими и прин тыми эхо сигналами, по аналитическим уравнени м на основе геометрической акустики дл этих интервалов получают выражени измер емых величин Н, Ctf, Q через измеренные временные интервалы и рассто ни d и Lj, между преобразовател ми, I . Способ измерени осуществл етс

следующим образом.

40

Генератор 6 возбуждает продольные колебани современным нормальным преобразователем 3.

Пучок продольных волн, создавае45 мых преобразователем 3, распростран етс в жидкости 4 со скоростью Си и падает нормально на поверхность издели 5. На поверхности происходит трансформаци его в звуковые пучки

50 продольных и поперечных волн в контролируемом изделии 5, распростран ющиес соответственно со скорост ми Cg и Cfc, Импульсы продольных и поперечных волн отражаютс от донной

gg поверхности издели 5, вновь трансформируютс на его верхней поверхности в продольные волны, принимаютс преобразователем 3 в виде последовательности импульсов (фиг, 2),

а затем усиливаютс усилителем 7 и регистрируютс индикатором 8.

Амплитуда импульса 13 существенно меньше амплитуды импульса 12, поэтому дл его регистрации необходимо использовать логарифмический усилитель 7, Чтобы сохранилась последова- тельность прихода первых трех импульсов , необходимо обеспечить выполнение следующих условий:

2L

с7

N

t.

(4)

IL , .N

(5)

где N - номер многократно отраженных импульсов в слое жидкости и материале издели . Из (4) следует, что минимальное рассто ние должно быть больше максимальной толщины Н издели в Со/С раз. Условие (5) приводит к неравенству 2С Cj, которое выполн етс дл всех металлов. Одновременно с .преобразователем 3 генератор 6 возбуждает излучающий преобразователь 1 Пучок продольных волн, излучаемых преобразователем 1, падает на поверхность издели под углом sL , отражаетс от нее, а также трансформируетс в продольные и поперечные волны, которые распростран ютс в изделии со скорост ми Cff и С(. , отражаютс от донной его поверхности, вновь трансформируютс на верхней грани и распростран ютс в жидкости со скоростью Со , Прин тые преобразователем 2 сигналы усиливаютс стандартным усилителем 9 и регистрируютс индикатором 10, Дл реализации способа достаточно зарегистрировать эхоимпуль- сы продольных волн, отраженных от

Н

Г, (2Wdiiti./t ij i5tZziIZZi5S/d iir.

L. . (t./t.)- 1 J

EJ-tib L; itt/t ll- l

,t .l-lgL°-/d i+Jitt./t)tiiJ: 4Ll/d i-i i 2.

cos 42Lo /d + (t, /Ц ) ( 1+ 4L /d )-1 J

Claims

Определ no формуле (13) значение толщины Н издели и подставл его в формулы (9) и (10), определ ют величины скорости С, С продольных .и поперечных волн в материале издели , . Формула изобрет ей и

Способ определени толщины и скорости распространени ультразвукопередней грани дна издели 5 (фиг, 2), Эти импульсы приход т значительно позднее соответствующих им импульсов 11 и 12 второго измерительного канала за счет увеличени рассто ни от поверхности издели 5 величирь

L + L,

(6),

Дл обеспечени высокой точности измерени на частотах больших 2 МГц достаточно, чтобы LO d/
2. Врем запаздывани импульсов 15 и 16 относительно эрндирующего определ етс из соотношений:

2/

f

LLl

.ld/2ll

(7)

20

t 2Li 2 vHliid/2;Li tgst/

С„-cos

(8)

Угол наклона преобразователей, рассто ние между ними, а также волновые размеры преобразователей 1 и 2 выбираютс из услови получени тре- буемой амплитуды прин тых сигналов и завис т от толщины Н контролируемых изделий и рассто ни L,

Из соотношений (1) - (3) следует:

С-

С- .« - .

2Н ta 2Н tfi

где

t,z t2-tl.

4 t3-tv

(9) (10)

(11) (12)

Реша совместно систему уравнений (1)-(3),(6)-(8) относительно значе- . ни толщины Н издели , получают его выражение через Ld, d и временные интервалы между зондирующим импульсом и прин тыми эхосигналами.

(13)

50 .

вых объемных волн в издели х, заключающийс в том, что в изделие излуча ют импульсы продольных колебаний с помощью излучающего преобразовател 55 и принимают отраженные от донной по верхности издели эхосигналы с помощью приемного преобразовател , расположенного на таком же рассто нии от поверхности издели , что и излу13450

чающий преобразователь, и по параметрам прин тых эхосигналов определ ют толщину и скорость распространени объемных волн, отличающий- с тем, что, с целью расширени технологических возможностей за счет измерени толщины и скорости распространени объемных волн в движущихс издели х, излучение .импульсов д осуществл ют через слой жидкости под углом «i 1-3 к поверхности издели , одновременно излучают импульс продольных колебаний с помощью совмещенного

нормального преобразовател , принима- 15 обьемныхволн определ ютпо формулам

Г, (2Li/dKti/t ti Vita./t / Ii± 4L|/dll;i ,1 L r..

(,) --l

Н t,

I „t i2Lo/d)iti/t 2li VitL/t.,/ il J: 4L o/d }-J1-i j. z |i cos-C(2Lo/d -H (t4/t, ) (+ Ll/d) J

Ce 2H/t,2.; G« 2H/t ,

де g,

H - толщина издели ;

C - скорости распространени продольных и поперечных волн в материале издели ;

d - рассто ние между излучающим и приемным преобразовател ми ;

LO - рассто ние между излучающим и совмещенным нормальным преобразователем в направлении прозвучивани ;

t - временной интервал между зондирующим импульсов и импульсом продольных волн, отраженным от передней грани издели , прин тым

д , этим же преобразователем эхоим- пульсы, соответствующие однократному отражению продольных волн от передней грани и донной поверхности издели к однократному отражению поперечных волн от донной поверхности издели , принимают с помощью приемного преобразовател эхоимпульсы продольной волны, отраженные от передней грани издели , измер ют временные интервалы между прин тыми эхоимпуль- сами и зондирующими импульсами, а толщину издели и скорости распростране5

-|2

0

5 t

4

0

совмещенным нормальным преобразователем; временные интервашы между эхоимпульсами от передней грани издели и импульсами , соответствующими однократному отражению продольной и поперечной волн от донной поверхности издели и прин тые также совмещенным нормальным преобразователем;

временные интервалы между зондирующим импульсов и эхоимпульсами продольных волн, отраженных от передней грани и донной поверхности издели и прин тыми преобразователем.

12

ЖJ-51

Тг

А

(fiue.Z

.

Составитель С, Арбузов Редактор М, Петрова Техред Л.Олийнык Корректор М. Макси шшинец

Заказ 4911/41 Тираж 499Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4

13

/4

ts