SU1633292A1 - Device for measuring ultrasound speed - Google Patents
Device for measuring ultrasound speed Download PDFInfo
- Publication number
- SU1633292A1 SU1633292A1 SU894671340A SU4671340A SU1633292A1 SU 1633292 A1 SU1633292 A1 SU 1633292A1 SU 894671340 A SU894671340 A SU 894671340A SU 4671340 A SU4671340 A SU 4671340A SU 1633292 A1 SU1633292 A1 SU 1633292A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- pulse
- signal
- ultrasound
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области неразрушающих испытаний и может быть ис- юльзовано дл ультразвукового контрол металлических конструкционных материалов , подвергающихс циклическому жению. Цель изобретени - повышение чувствительности и точности измерений. За счет измерени времени распространени ультразвука относите..i чо первого отраженного эхо-сигнала оцениваетс скорость распространени ультразвука в контролируемом материале. Введение компаратора высокого ровн позвол ет исключить ложные измерени времени распространени льтра- при наличии шумов и случайных помех в электроакустическом тракте, что повышает точность измерений. 2 ил. 5 (/)The invention relates to the field of non-destructive testing and can be used for ultrasonic testing of metallic structural materials subjected to cyclic burning. The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurements. By measuring the propagation time of ultrasound, refer ... i to the first reflected echo signal to estimate the propagation velocity of ultrasound in the monitored material. The introduction of a high-level comparator eliminates false measurements of the propagation time of an eltra in the presence of noise and random noise in the electro-acoustic path, which improves the measurement accuracy. 2 Il. five (/)
Description
Изобретение относитс к области неразрушающих испытаний и может быть использовано дл ультразвукового контрол металлических конструктивных материалов, подвергающихс циклическому нагружению.The invention relates to the field of non-destructive testing and can be used for ultrasonic testing of metallic structural materials subjected to cyclic loading.
Цель изобретени - повышение чувствительности и точности измерений за счет исключени ложных измерен.ж времени, распространени ультразвука при наличии структурных шумов и случайных помех в электроакустическом тракте.The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurements by eliminating spurious measurements of time, the propagation of ultrasound in the presence of structural noise and random noise in the electro-acoustic path.
На фиг. 1 представлена функциональна схема устройства дл измерени скорости ультразвука; на фиг. 2 -- временные диаграммы , по сн ющие работу устройства.FIG. 1 is a functional diagram of the device for measuring the speed of ultrasound; in fig. 2 - timing diagrams for the operation of the device.
Устройство дл измерени скорости ультразвука содержит (фиг. 1) генератор 1 зондирующих импульсов, пьезопреобразова- тель 2, усилитель 3, компаратор 4 высокогоA device for measuring the speed of ultrasound contains (Fig. 1) a probe pulse generator 1, a piezo transducer 2, an amplifier 3, a high comparator 4
уровн , компаратор 5 низкого уровн , блоки 6 и 7 задержки, элемент 3 И 8, коммута- гор 9, счетчики 10 и 1I импульсов, формирователи 12 и 13 импульсов, источник 14 временных интервалов, / -триггер 15, интегратор 16, сумматор 17, фильтр 18, инвертор 19, регистрирующий блок 20, блок 21 индикации, например осциллограф Пьезо- преобразователь 2 соединен с первым выходом генератора I зондирующих импульсов и с входом усилител 3, выход которого соединен с первым входом блока 21 индикации, с входами компараторов 4 и 5. Второй выход генератора 1 зондирующих импульсов подсоединен к установочным входам счетчиков 10 и 11 импульсов, к второму входу блока 21 индикации, к первому управл ющему входу коммутатора 9 и к входу первого блока 6 задержки, выход которого соединенlevel, low comparator 5, delay blocks 6 and 7, element 3 and 8, commutator 9, counters 10 and 1I pulses, drivers 12 and 13 pulses, source of 14 time intervals, / -trigger 15, integrator 16, adder 17 filter 18, inverter 19, registering unit 20, display unit 21, for example, a Piezo-converter 2 oscilloscope is connected to the first output of the generator I of probe pulses and to the input of the amplifier 3, the output of which is connected to the first input of the display unit 21, to the inputs of the comparators 4 and 5. The second output of the generator 1 probe pulses Inonii adjusting inputs to counters 10 and 11 pulses, a second input of the indication unit 21 to the first control input of switch 9 and to the input of the first delay unit 6, whose output is connected
О5 ОО СО ГСO5 PA SO GS
ССSS
ьоyo
с первым входом элемента 3 И 8 и с входом второго блока 7 задержки Выход второго блока 7 задержки соединен с вторым управл ющим входом коммутатора 9 и с вторым входом элемента 3 И 8, подключенного третьим входом к выходу компаратора 4 высокого уровн и выходом - к информационному входу коммутатора 9, первый и второй выходы которого соединены с счетными входами счетчиков 10 и 1 1 импульсов соответственно Первый формирователь 12 импульсов подсоединен первым входом к выходу счетчика 10 импульсов, вторым входом - к выходу компаратора 5 низкого уровн и к второму входу формировател 13 импульсов и выходом - к входу запуска источника 14 временных интервалов Второй формирователь 13 импульсов подключен первым входом к выходу счетчика 11 импульсов и выходом к S-входу / 5-триггера 15, подсоединенного / -входом к выходу источника 14 временных интервалов и выходом - к входу интегратора 16, выход которого соединен с первым входом сумматора 17 и с входом фильтра 18 Выход фильтра 18 соединен с входом инвертора 19, выхоа которого подключен к второму входу сумматора 17, подсоединенного выходом к входу регистрирующего блока 20with the first input of the element 3 AND 8 and with the input of the second delay unit 7 The output of the second delay unit 7 is connected to the second control input of the switch 9 and to the second input of the element 3 AND 8 connected by the third input to the output of the high level comparator 4 and the input of the switch 9, the first and second outputs of which are connected to the counting inputs of the counters 10 and 1 1 pulses respectively The first driver 12 pulses are connected to the output of the counter 10 pulses by the first input, the second input to the output of the low level comparator 5 and to the second input of the pulse driver 13 and the output to the start input of the source 14 time slots. The second driver 13 of the pulses is connected to the output of the pulse counter 11 of the pulses by the first input and output to the S input / 5 of the trigger 15 connected by / input to the output of the 14 temporary source intervals and output - to the input of the integrator 16, the output of which is connected to the first input of the adder 17 and to the input of the filter 18 The output of the filter 18 is connected to the input of the inverter 19, the output of which is connected to the second input of the adder 17 connected to the input of the register securing unit 20
Устройство дл измерени скорости ультра звука работает следующим образомThe device for measuring the speed of ultra sound works as follows
С первого выхода генератора 1 импульсы поступают на пьезопреобразователь 2, изучающий в исследуемый материал 22 ультра звуковые импульсы Ультразвуковые эхо- сигналы, поступающие на пьезопреобразо- ватель 2, преобразуютс в электрические и усиливаютс усилителем 3, с выхода которою (фиг 2, а) поступают на входы компа ратора 4 и 5 высокого и низкого уровн Компаратор 4 высокою уровн срабатывает (фиг 2. о) при достижении входным сигна юм напр жени UOM., большего по величине, чем амплитуда случайных помех и структур ных акустических шумов Компаратор 5 низкого уровн срабатывает при прохождении входным сигналом нулевого потенциала Сигнал с выхода компаратора 4 высокого уровн через элемент ЗИ 8 поступает на информационный вход коммутатора 9 Запрет на прохождение импульсов с выхода компаратора 4 высокого у ровн на коммутатор 9 в момент прохождени зондирующего сигнала и в момент прохождени промежуточных эхо-импульсов между первым и -м отраженным сигналом осуществл етс с помощью элемента ЗИ 8 и последовательно соединенных блоков 6 и 7 задержки (фиг. 2, в и г) Запуск блока 6 задержки осуществл етс сигналом с второго выхода генератора зондирующих импульсов (фиг 2, е) Запуск блока 7 задержки осуществл етс сигналом с выхода блока 6 задержки (фиг 2, г) Коммутатор 9 направл ет импульсы , поступающие с выхода элемента ЗИ 8 (фиг. 2, д) при наличии сигнала на первом управл ющем входе коммутатора 9, на счетный вход счетчика 10 импульсов, а при наличии сигнала на втором управл ющем входе коммутатора 9 - на счетный вход счетчика 11 импульсов Счетчик 10 импульсов формирует на выходе сигнал (фиг 2, ж) в момент поступлени сигнала, соответствующего п-му периоду в первом отраженном сигнале Счетчик 11 импульсов формируетFrom the first output of the generator 1, the pulses arrive at the piezoelectric transducer 2, which studies ultra sound pulses in the material under study. Ultrasonic echo signals arriving at the piezoelectric transducer 2 are converted into electrical ones and amplified by the amplifier 3, from the output of which (Fig. 2a) are fed to high and low levels of the comparator 4 and 5 inputs The high level comparator 4 (Fig. 2) triggers when the input signal reaches the voltage UOM., which is larger than the amplitude of random noise and the Comparato structural acoustic noise 5 low level triggered when the input signal passes a zero potential. The signal from the output of the comparator 4 high level through the ZI element 8 is fed to the information input of the switch 9. The pulse from the output of the comparator 4 high level to the switch 9 at the moment of passing the probe signal and at the time of passing intermediate echo pulses between the first and -th echo signals are carried out using an element ZI 8 and series-connected delay blocks 6 and 7 (Fig. 2, c and d) Starting the delay unit 6 is effected by a signal from the second output of the probe pulse generator (FIG. 2, e). The delay unit 7 is started by a signal from the output of the delay unit 6 (FIG. 2, d). The switch 9 directs the pulses. from the output of the ZI 8 element (Fig. 2e) in the presence of a signal at the first control input of the switch 9, to the counting input of the counter 10 pulses, and if there is a signal at the second control input of the switch 9 - to the counting input of the counter 11 pulses Counter 10 pulses generates a signal at the output (FIG. 2, g) at the moment of steps of the signal corresponding to the nth period in the first reflected signal. Pulse counter 11 forms
на выходе сигнал (фиг 2, з) в момент поступлени сигнала, соответствующего п-му периоду в Л/-м отраженном сигнале Установка счетчиков 10 и 11 импульсов в начальное состо ние осуществл етс импульсомoutput signal (Fig. 2, h) at the moment of arrival of the signal corresponding to the nth period in the l / th reflection signal. Setting the counters 10 and 11 pulses to the initial state is carried out by a pulse.
с второго выхода генератора 1 зондирующих импульсов Сигналы с выходов счетчиков 10 и II поступают соответственно на первые входы формирователей 12 и 13, на вторые входы которых поступают сигналы с выхода компаратора 5 низкого уровн Формирова- тели 12 и 13 вырабатывают на выходе импульсы , передний фронт которых совпадает с моментом прохождени сигнала с выхода усилител 3 нулевого потенциала Сигналы с выхода первого формировател 12from the second output of the generator 1 probe pulses The signals from the outputs of the counters 10 and II, respectively, arrive at the first inputs of drivers 12 and 13, the second inputs of which receive signals from the output of the low level comparator 5 Shaper 12 and 13 produce pulses at the output coincides with the moment of passage of the signal from the output of the amplifier 3 zero potential Signals from the output of the first driver 12
5 (фиг 2, и) поступают на вход запуска источника 14 временных интервалов и запускают его передним фронтом С выхода источника 14 временных интервалов сигнал, задержанный на врем Гдз (фиг 2, л), поступает на R вход / 5-триггера 15, на 5-вход5 (FIG. 2, and) is fed to the input of the 14-slot source start and is triggered by its leading edge. From the 14-slot source output, the signal delayed by the time of the Gdz (Fig. 2, l) goes to the R input / 5-flip-flop 15, 5-entrance
0 которого поступает сигнал с выхода второго формировател 13 (фиг 2, к) В результате на выходе / 5-триггера 15 имеем сигнал длительностью т (фиг 2, м) Установка счетчиков 10 и 11 в начальное положение осуществл етс импульсом с второго выхода0 which receives a signal from the output of the second generator 13 (Fig. 2, k). As a result, at the output of the 5-flip-flop 15, we have a signal with the duration t (Fig. 2, m).
5 генератора 1 зондирующих импульсов С выхода / 5-триггера 15 сигнал длительностью т поступает на вход интегратора 16, который преобразует этот сигнал в напр жение UBH , пропорциональное т5 oscillator 1 probe pulses From the output / 5-flip-flop 15 a signal of duration t is fed to the input of integrator 16, which converts this signal into a voltage UBH proportional to t
0ив„ 1к,0iv „1k,
где L/Bfi - напр жение на выходе интегратора 16,where L / Bfi is the voltage at the output of the integrator 16,
k - коэффициентk - coefficient
Врем распространени ультразвука в материале в этом случае равноThe propagation time of ultrasound in the material in this case is equal to
,,
где/лз -врем , формируемое источникомwhere / lz -time formed by the source
14 временных интервалов При циклическом одноосном нагружении величина т равна14 time intervals. Under cyclic uniaxial loading, the value of m is equal to
5050
(Ј, + 4-)а0со5(а)/-г-фХп + Лт.А ,(, + 4-) а0со5 (a) / - г-фХп + Лт.А,
- коэффициент упругоакустической- coefficient of elastic acoustic
св зи;connection;
- коэффициент Пуансона, - модуль Юнга, - амплитуда напр жени , МПа, - циклическа частота нагружени , - фаза, - текущее врем ,- Punch coefficient, - Young's modulus, - voltage amplitude, MPa, - cyclic loading frequency, - phase, - current time,
/о - врем распространени ультразвука при в начальный момент испытани , TO -врем т при в начальный/ o is the propagation time of the ultrasound at the initial time of the test, TO-time t at the initial
момент испытани .moment of trial.
Ату- приращение времени распространени ультразвука в результате необратимых изменений в материале , подвергаемом циклическому нагружениюAtu - increment of the propagation time of ultrasound as a result of irreversible changes in the material subjected to cyclic loading
Величина Ат вл етс медленно измен ющимс параметром по сравнению с переменной составл ющей, возникающей из-за упругоакустического эффекта ч из-за изменени длины акустического путиThe value of At is a slowly varying parameter in comparison with the variable component arising due to the elastic-acoustic effect h due to the change in the length of the acoustic path.
Сигнал с выхода интегратора 16, пропорциональный величине т, поступает на вход фильтра 18, пропускающего на выход переменную составл ющую частотой ш Сигнал с выхода фильтра 18 подвернетс фазовой инверсии в инверторе 19, с выхода которого сигнал поступает на второй вход сумматора 17, на первый вход которого сигнал поступает с выхода интегратора 16 В результате на выходе сумматора 17 реализуетс следующа функци The signal from the output of the integrator 16, proportional to the value of t, is fed to the input of the filter 18, passing the variable component to the output of the frequency w the signal from the integrator 16 output. As a result, the following function is implemented at the output of the adder 17
T3 To-f-/Jalicos(co/+(f ) + /г ооС05(ои/ + (г-(- )/( т,T3 To-f- / Jalicos (co / + (f) + / g ооС05 (Ои / + (g - (-) / (t,
где k ky+-Јwhere k ky + -Ј
Величина, пропорциональна тэф, в процессе нагружени фиксируетс регистрирующим блоком 20, а блоком 21 индикации, в качестве которого используетс осциллограф , контролируютс эхо-сигналы, посту пающие с выхода усилител 3The value proportional to teff is recorded by the recording unit 20 during the loading process, and the display unit 21, which uses an oscilloscope, is monitored by the echo signals received from the output of amplifier 3
Изменение толщины материала вследствие необратимых процессов при циклическом нагружении в области многоцикловой усталости практически не происходит В этом случае при испытании на усталость больша часть долговечности материала определ етс процессом накоплени рассе нных микроповреждений Поэтому можно прин тьThe material thickness changes due to irreversible processes under cyclic loading in the area of high-cycle fatigue almost does not occur. In this case, when testing for fatigue, most of the material durability is determined by the accumulation of dispersed microdamages
УэФ/ (,WEF / (,
V,,+AIV, V ,, + AIV,
Л +Ат/уL + At / y
где t ,where t,
/о - длина акустического пути, Ууф - скорость распространени ультразвука в материале 22, подвергаемом циклическому нагружению, Ко - скорость ультразвука при ,/ o is the length of the acoustic path, Uuf is the speed of ultrasound propagation in material 22 subjected to cyclic loading, Ko is the speed of ultrasound at,
,,
AV/v- изменение скорости ультразвука из-за необратимых изменений в материалеAV / v - change in the speed of ultrasound due to irreversible changes in the material
Выбрав в качестве базы при оценке времени распространени ультразвука в материале один из периодов первого отраженного сигнала, переходом к относительным измерени м исключаем погрешности, возникающие в электроакустическом тракте при измерени х, когда в качестве базового сигChoosing one of the periods of the first reflected signal as the base for estimating the propagation time of ultrasound in the material, by passing to relative measurements, we eliminate the errors that occur in the electroacoustic path during measurements, when as a basic signal
5five
00
нала вз т опорный импульс, возбуждающий генератор зондирующих импульсовA reference pulse, an excitation probe pulse generator, is taken.
В известном устройстве измеренное врем равноIn the known device, the measured time is
Г /эл+/ксгМ,G / el + / ksgM,
где /эд - временные задержки в электрическом тракте,where / ed - time delays in the electrical path,
/ к.с..- врем задержки сигнала в пьезо- преобразователе при его возбуждении и в контактном слое между пьезопреобразователем и иссле дуемым материалом,/ к.с ..- time delay of the signal in the piezo-converter when it is excited and in the contact layer between the piezotransducer and the material under study,
- врем распространени первого отраженного ультразвуковою эхо- сиг нала - time of propagation of the first reflected ultrasonic echo signal
Дл -ю отраженного сигнала имеемFor the reflected signal we have
/ /эл-Мке-г ,// e-Mke-g
Перрхо к относительным измерени м Г -/ Perrho to relative measurements of G - /
имеемwe have
/ -/ -
-I -I
5five
00
5five
00
5five
00
В результате исключаетс вли ние 1э.ц и / .с, на результаты измерений При нагру жении материала в упругой области устройство выдел ет сигнал на выходе интегра тора 16, величина которого пропорциональна действующим упругим напр жени м, что позвол ет использовать его в качестве измерител механических напр жений Использование изобретени позвол ет повысить чувствительность и точность измерений ia счет исключени ложных измерений времени распространени ультразвука при наличии структурных шумов и случайных помех в электроакустическом трактеAs a result, the effect of 1e.c and / .c on the measurement results is eliminated. When the material is loaded in an elastic region, the device extracts a signal at the output of integrator 16, the value of which is proportional to the effective elastic stresses, which allows it to be used as a meter. Mechanical stresses The use of the invention improves the sensitivity and accuracy of measurements ia by eliminating false measurements of the propagation time of ultrasound in the presence of structural noise and random interference in the electroacoustic tract
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894671340A SU1633292A1 (en) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | Device for measuring ultrasound speed |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894671340A SU1633292A1 (en) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | Device for measuring ultrasound speed |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1633292A1 true SU1633292A1 (en) | 1991-03-07 |
Family
ID=21438293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894671340A SU1633292A1 (en) | 1989-04-03 | 1989-04-03 | Device for measuring ultrasound speed |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1633292A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556331C1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт Уральского отделения Российской академии наук (ФТИ УрО РАН) | Apparatus for determining acoustoelastic communication coefficient |
-
1989
- 1989-04-03 SU SU894671340A patent/SU1633292A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1226066, кл. G 01 Н 5/00, 1986. Авторское свидетельство СССР № 1516794, кл. G 01 Н 5/00, 1988. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2556331C1 (en) * | 2014-02-28 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт Уральского отделения Российской академии наук (ФТИ УрО РАН) | Apparatus for determining acoustoelastic communication coefficient |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4446735A (en) | Method of testing the weight per unit area of thin material | |
US4100808A (en) | Apparatus for evaluating a bond | |
JPS6156450B2 (en) | ||
SU1633292A1 (en) | Device for measuring ultrasound speed | |
JPH0676998B2 (en) | Precise measurement of ultrasonic round trip time by pulse reflection method | |
SU366766A1 (en) | Ultrasonic flaw detector | |
RU2069841C1 (en) | Device measuring ultrasound velocity | |
SU1083071A2 (en) | Ultrasonic thickness meter | |
RU1820230C (en) | Device for measuring speed of propagation of ultrasonic oscillations | |
RU2082160C1 (en) | Ultrasound depth meter or depth meter of flaw detector | |
RU2034236C1 (en) | Ultrasound echo thickness gage | |
US3538751A (en) | Direct reading ultrasonic thickness gage | |
SU1640555A1 (en) | Device for measuring attenuation of ultrasound | |
SU1298642A1 (en) | Ultrasonic device for measuring density of liquids | |
SU1064130A1 (en) | Referenceless ultrasonic thickness meter (its versions) | |
SU1355925A1 (en) | Method of ultrasonic flaw detection | |
SU845084A1 (en) | Device for measuring ultrasound velocity in media | |
RU2121659C1 (en) | Method of ultrasonic test of thickness of articles | |
RU2530450C1 (en) | Method of product thickness gauging by ultrasonic impulses | |
SU1226302A1 (en) | Ultrasonic device for inspecting roughness of article surface | |
JPS6196459A (en) | Division type ultrasonic probe transmitting/receiving circuit | |
SU819685A1 (en) | Method of measuring ultrasonic wave damping | |
SU1288589A1 (en) | Device for determining strength of concrete | |
SU425110A1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE RATE OF ABSORPTION OF ULTRASOUND IN SAMPLE MINERALS AND MOUNTAIN BREEDS | |
SU588494A1 (en) | Ultrasound velocity meter |