SU1753408A1 - Method for measuring velocity of ultrasonic oscillation propagation - Google Patents

Method for measuring velocity of ultrasonic oscillation propagation Download PDF

Info

Publication number
SU1753408A1
SU1753408A1 SU894774732A SU4774732A SU1753408A1 SU 1753408 A1 SU1753408 A1 SU 1753408A1 SU 894774732 A SU894774732 A SU 894774732A SU 4774732 A SU4774732 A SU 4774732A SU 1753408 A1 SU1753408 A1 SU 1753408A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
reflected
amplitude
pulse
propagation
ultrasonic
Prior art date
Application number
SU894774732A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Петрович Кращенко
Алексей Иванович Троянский
Original Assignee
Институт Проблем Прочности Ан Усср
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Проблем Прочности Ан Усср filed Critical Институт Проблем Прочности Ан Усср
Priority to SU894774732A priority Critical patent/SU1753408A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1753408A1 publication Critical patent/SU1753408A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к области механических испытаний, может быть использовано дл  ультразвуковых исследований материалов, преимущественно при получении температурных зависимостей их упругих посто нных вблизи температурных фазовых переходов, инварных эффектов и других нелинейных  влений. Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности измерений за счет выравнивани  амплитуд отраженных сигналов, по которым определ ют врем  распространени  ультразвуковых колебаний. Благодар  изменению амплитуды каждого второго излучаемого ультразвукового импульса так, чтобы амплитуда минимума третьего (четвертого) периода высокочастотных колебаний (п-1)-го отраженного импульса была равна номинальной амплитуде минимума третьего (чет- вертого) периода высокочастотных колебаний n-го отраженного импульса каждого первого излучаемого ультразвукового импульса,исключаютс  погрешности, св занные с зависимостью скорости распространени  ультразвуковых колебаний от значений амплитуд давлений упругих волн в каждой точке испытуемого образца. 2 ил сл СThe invention relates to the field of mechanical testing, can be used for ultrasound studies of materials, mainly in obtaining the temperature dependences of their elastic constants near temperature phase transitions, invar effects and other nonlinear effects. The aim of the invention is to increase the reliability of measurements by equalizing the amplitudes of the reflected signals, which determine the propagation time of ultrasonic vibrations. By changing the amplitude of each second emitted ultrasound pulse so that the minimum amplitude of the third (fourth) period of high-frequency oscillations of the (n-1) -th reflected pulse is equal to the nominal amplitude of the minimum of the third (fourth) period of high-frequency oscillations of the first n-th reflected pulse of each first radiated ultrasound pulse, the errors associated with the dependence of the velocity of propagation of ultrasonic vibrations on the values of the amplitudes of the pressure of elastic waves in each point of the test sample. 2 Il C

Description

Изобретение относитс  к области механических испытаний, может быть использовано дл  ультразвуковых исследований материалов, преимущественно при получении температурных зависимостей их упругих посто нных вблизи температур фазовых переходов, инварных эффектов и других нелинейных  вленийThe invention relates to the field of mechanical testing, can be used for ultrasound studies of materials, mainly in obtaining the temperature dependences of their elastic constants near the temperature of phase transitions, invar effects and other nonlinear effects.

Известен способ, заключающийс  в том, что в исследуемый образец излучают ультразвуковые (УЗ) импульсы, принимают отраженные импульсы, измер ют промежуток времени между первыми полупериодами последовательных отражений и поThe known method consists in that ultrasound (US) pulses are emitted into the sample under study, receive reflected pulses, measure the time interval between the first half periods of successive reflections and

измеренному промежутку времени определ ют скорость распространени  УЗ 1.the measured time interval is determined by the propagation velocity of the ultrasound 1.

Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ измерени  скорости распространени  ультразвуковых колебаний, заключающийс  в том, что в исследуемый образец излучают ультразвуковые импульсы, принимают отраженные импульсы, измер ют промежуток времени между отраженными импульсами по совпадающим с их вершинами калибра- ционным меткам времени и по измеренному промежутку времени определ ют скоростьThe closest to the proposed solution to the technical essence and the achieved result is a method of measuring the velocity of propagation of ultrasonic oscillations, which means that ultrasound pulses are emitted into the sample under study, receive reflected pulses, measure the time interval between the reflected pulses The time stamps and the measured time interval determine the speed

VIVI

СЛ СОSL CO

&&

соwith

распространени  ультразвуковых колебаний 2.propagation of ultrasonic vibrations 2.

Недостатком указанных выше способов  вл етс  низка  достоверность измерени  скорости распространени  УЗ при проведении прецизионных исследований монокристаллических материалов с коэффициентом изменени  упругих посто нных менее 5-10 условных единиц/град, в области фазовых переходов, инварных эффектов и других нелинейных  влений, Это обусловлено тем. что скорость распространени  УЗ-волны в исследуемом образце зависит от амплитуды давлени  упругих волн в каждой его точке, то есть скорости распространени  первого и последующих отраженных сигналов, имеющих разные амплитуды колебаний вследствие процессов затухани , различны. Кроме того возникают фазовые погрешности при усилении отраженных сигналов различных амплитуд в активных элементах измерительной аппаратуры.The disadvantage of the above methods is the low accuracy of measuring the velocity of ultrasound propagation when conducting precision studies of single crystal materials with a coefficient of change of elastic constants less than 5-10 arbitrary units / degrees, in the area of phase transitions, invar effects and other nonlinear effects. This is due to the fact. that the propagation velocity of the ultrasound wave in the sample under study depends on the amplitude of the elastic wave pressure at each point, i.e., the propagation velocity of the first and subsequent reflected signals having different oscillation amplitudes due to attenuation processes are different. In addition, phase errors occur when amplifying the reflected signals of different amplitudes in the active elements of the measuring equipment.

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности измерений за счет выравнивани  амплитуд отраженных сигналов, по которым определ ют врем  распространени  УЗ-колебаний.The aim of the invention is to increase the reliability of measurements by equalizing the amplitudes of the reflected signals, which determine the time of propagation of ultrasonic vibrations.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе измерени  скорости распространени  ультразвуковых колебаний , заключающемс  в том, что в исследуемый образец излучают ультразвуковые импульсы, принимают отраженные импульсы , измер ют промежуток времени между отраженными импульсами по совпадающим с их вершинами калибрационным меткам времени и по измеренному промежутку времени определ ют скорость распространени  ультразвуковых колебаний, согласно изобретени , измен ют амплитуду каждого второго излучаемого ультразвукового импульса так, чтобы амплитуда минимума третьего (четвертого) периода высокочастотных колебаний (п-1)-го отраженного импульса была равна номинально установленной амплитуде минимума третьего (четвертого) периода высокочастотных колебаний n-го отраженного импульса каждого первого излучаемого ультразвукового импульса, а промежуток времени измер ют между минимумами третьего (четвертого) периодов высокочастотных колебаний указанных отраженных импульсов.The goal is achieved by the fact that in a known method of measuring the propagation speed of ultrasonic oscillations, namely, that ultrasound pulses are emitted into a sample, they receive reflected pulses, the time interval between the reflected pulses is measured by the calibration time marks coinciding with their vertices time determine the propagation velocity of the ultrasonic vibrations, according to the invention, change the amplitude of every second radiated ultrasound o pulse so that the minimum amplitude of the third (fourth) period of high-frequency oscillations of the (n-1) th reflected pulse is equal to the nominal minimum amplitude of the third (fourth) period of high-frequency oscillations of the n-th reflected pulse of each first emitted ultrasonic pulse, and the time interval measured between the minima of the third (fourth) period of high-frequency oscillations of the indicated reflected pulses.

На фиг. 1 изображена структурна  схема установки, реализующей предлагаемый способ измерени ; на фиг.2 - временна  диаграмма сигналов отражений в момент измерений.FIG. 1 shows a block diagram of an installation that implements the proposed measurement method; figure 2 is a timing diagram of the reflection signals at the time of measurement.

Установка содержит последовательно электроакустически соединенные генератор 1 калибрационных меток премени, делитель 2 частоты, генератор 3 зондирующего сигнала, включающий последовательно соединенные формирователь 4 регулируемойThe installation contains a series of electro-acoustically connected generator 1 of calibration markers, a divider 2 frequencies, a generator 3 of a probing signal, including a series-connected driver 4 adjustable

задержки и генератор 5 ударного возбуждени  и электронный коммутатор 6, вход которого соединен с выходом формировател  4 регулируемой задержки, а выход - с вторым входом генератора 5 ударного возбужде0 ни , акустический тракт, включающий приемопередающий преобразователь 7, звукопровод 8 и испытуемый образец 9, усилитель 10 и двулучевой осциллограф 11, второй вход которого подключен к второмуdelays and a shock excitation generator 5 and an electronic switch 6, whose input is connected to an output of a variable delay driver 4, and an output to a second input of a shock excitation generator 5, an acoustic path including transceiver transducer 7, an acoustic conductor 8 and a test sample 9, an amplifier 10 and a two-beam oscilloscope 11, the second input of which is connected to the second

5 выходу генератора 1 калибрационных меток времени, а синхровход - к выходу делител  2 частоты.5 to the output of the generator 1 calibration time stamps, and the synchronous input - to the output of the divider 2 frequency.

Позици ми 12 и 13 (фиг.2) обозначены калибрационные метки времени, 14 и 15 0 (п-1)- и п-эхосигналы.Positions 12 and 13 (Fig. 2) denote calibration time stamps, 14 and 15 0 (p-1) - and p-echo signals.

Посредством формировател  калибрационных меток времени (фиг, 1) вырабатывают серию остроконечных сигналов (поз. 12 и 13 фиг.2), частота следовани  которыхThrough the generator of calibration time stamps (FIG. 1), a series of pointed signals (pos. 12 and 13 of FIG. 2) are produced, the frequency of which

5 определ етс  регулируемым прецизионным генератором -синтезатором (типа ГЗ- 110). Это позвол ет задавать частоту следовани  измерительных меток 12 и 13 времени с точностью не хуже . Острота5 is determined by an adjustable precision generator-synthesizer (of the type GZ-110). This makes it possible to set the follow frequency of the time stamps 12 and 13 with an accuracy of no worse. Keenness

0 меток 12 и 13 времени (фиг.2) должна быть сопоставима с остротой вершин сигнала заполнени  (поз. 14 и 15 фиг.2). Возможность устойчивого сопоставлени  сигнала метокThe 0 marks 12 and 13 of time (Fig. 2) should be comparable to the sharpness of the vertices of the fill signal (position 14 and 15 of Fig. 2). The ability to stably match signal waveforms

12и 13 времени с отражени ми (фиг.2) зон- 5 дирующих ультразвуковых сигналов достигаетс  за счет общего запуска сигнала синхронизации двухлучевого осциллографа 11 и запуска генератора 5 ударного возбуждени . Выработка этого сигнала запуска до0 стигаетс  делением частоты сигнала калибрационных меток времени на фиксированный коэффициент делени  в делителе 2 частоты (фиг.2). Выбор величины коэффициента делени  обусловлен процессами за5 тухани  в акустическом тракте. Дл  выработки высокочастотного сигнала зондировани  используют генератор 5 ударного возбуждени . Очередной пуск генератора ударного возбуждени  осущест0 вл ют после полного затухани  сигналов отражений от предыдущего запуска. Этим обеспечивают повтор емость исходной фазы высокочастотных сигналов при последующих запусках. При запуске генератора 512 and 13 with reflections (Fig. 2) of the sonic ultrasonic signals is achieved by the general triggering of the synchronization signal of the two-beam oscilloscope 11 and the triggering of the generator 5 of the shock excitation. The generation of this trigger signal is achieved by dividing the frequency of the signal of the calibration time stamps by a fixed division factor in the frequency divider 2 (Fig. 2). The choice of the magnitude of the division factor is due to the processes of extinction in the acoustic path. A shock excitation generator 5 is used to generate a high frequency probing signal. The next start of the generator of shock excitation is after the complete attenuation of the signals of reflections from the previous start. This ensures the repetition of the initial phase of high-frequency signals on subsequent launches. When starting generator 5

5 ударного возбуждени  предусмотрен формирователь 4 регулируемой задержки дл  выравнивани  калибрационных меток 12 и5, an impact delay shaper 4 is provided for leveling the calibration marks 12 and

13времени (фиг. 2) и исследуемых отраженных сигналов (14 и 15) на экране осциллографа 11.13 time (FIG. 2) and the reflected signals under study (14 and 15) on the oscilloscope screen 11.

Генератор 5 ударного возбуждени  (фиг.1) в предлагаемом устройстве содержит электронный коммутатор 6 (фиг.1), позвол ющий при каждом четном (условно) запуске уменьшать амплитуду вырабатыва- емого сигнала до величины, обусловленной соответствующей плавной регулировкой. С выхода генератора 3 зондирующего сигнала (фиг.1) высокочастотный сигнал поступает на пьезоэлектрический преобразователь 7, установленный на свободном торце акустического буферного звукопроводз 8.The shock excitation generator 5 (Fig. 1) in the inventive device comprises an electronic switch 6 (Fig. 1), which makes it possible to reduce the amplitude of the produced signal to each value due to the corresponding smooth adjustment during each even (conditional) start. From the output of the generator 3 of the probing signal (figure 1) high-frequency signal is supplied to the piezoelectric transducer 7, mounted on the free end of the acoustic buffer sound conductors 8.

Акустический сигнал, отразившись от второго торца звукопровода 8, возвращаетс  к приемопередающему преобразователю 7(фиг. 1), представл   собой первое отражение (поз. 14 фиг. 2). Часть акустической энергии, пройд  раздел торец - звукопро- вод - исследуемый образец 9, отразитс  от второго торца образца и через буферный звукопровод 8 достигнет преобразовател  7, представл   собой второй эхосигнал 15 (фиг.2). Звукова  энерги , отразившись от торца образца 9, каждый раз частично проникает в звукопровод 8, образу , таким об- разом, третий, четвертый и т.д. п-й эхосигнал до полного затухани . Звуковые эхосигналы 14 и 15 (фиг 2), достига  преобразовател  7, преобразуютс  в электрические сигналы, которые усиливаютс  узкополосным усилителем 10. Регулиру  частоту генератора 1 калибрационных меток времени, амплитуды первого и второго зондирующих сигналов и задержку меток 12 и 13 времени (фиг.2) относительно эхосигна- лов 14 и 15, достигают положени , при котором амплитуда третьего (четвертого) минимума (п-1)-го эхосигнала равна амплитуде третьего (четвертого) минимума п-го эхосигнала, а метки времени совпадают с минимумами описанных периодов, Поскольку период между метками 12 и 13 времени (фиг.2) обусловлен задающим генератором-синтезатором, то по наборному полю последнего определ етс  искома  частота - величина, обратна  искомому ин тервалу времени.The acoustic signal, reflected from the second end of the Zvukovaya 8, returns to the transceiver transducer 7 (Fig. 1), represented the first reflection (pos. 14 Fig. 2). Part of the acoustic energy, having passed through the end-section - sound duct - sample 9, is reflected from the second sample face and through the buffer sound line 8 reaches the converter 7, being the second echo signal 15 (figure 2). The sound energy, reflected from the end face of sample 9, each time partially penetrates into the sound duct 8, thus forming the third, fourth, etc. n-th echo signal before complete attenuation. Audio echoes 14 and 15 (FIG. 2), reaching converter 7, are converted into electrical signals that are amplified by narrowband amplifier 10. By adjusting the oscillator frequency 1 of the calibration time stamps, the amplitudes of the first and second probe signals, and the delay of the time marks 12 and 13 (Fig. ) with respect to echoes 14 and 15, reach a position at which the amplitude of the third (fourth) minimum (n-1) -th echo signal is equal to the amplitude of the third (fourth) minimum of the n-th echo signal, and the time stamps coincide with the minima of the described periods , Because the period between the marks 12 and 13 times (Figure 2) driven by a master oscillator synthesizer, the last field of type-setting is determined Favored frequency - of the reciprocals of the intervals of time desired.

Таким образом повышение достоверности достигаетс  за счет исключени  погрешностей , св занных с зависимостью скорости распространени  УЗ-колебаний от значений амплитуд давлений упругих волн в каждой точке испытуемого образца, и использовани  в измерени х восход щей ветви эхосигналов. то есть третьего (четвертого ) минимума отраженных сигналов. Кроме того устран ютс  погрешности, св занные с различными задержками в активных элементах измерительной аппаратуры при усилении эхб с игналов разных амплитуд.Thus, the increase in reliability is achieved by eliminating errors associated with the dependence of the propagation velocity of ultrasonic vibrations on the values of the amplitudes of the pressure of elastic waves at each point of the test sample, and using in the measurements of the upstream branch of echo signals. that is, the third (fourth) minimum of the reflected signals. In addition, the errors associated with different delays in the active elements of the measuring equipment when amplifying the EB from the signals of different amplitudes are eliminated.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ измерени  скорости распространени  ультразвуковых колебаний, заключающийс  в том, что в исследуемый образец излучают ультразвуковые импульсы, принимают отраженные импульсы, измер ют промежуток времени между отраженными импульсами по совпадающим с их вершинами калибрационным меткам времени и по измеренному промежутку времени определ ют скорость распространени  ультразвуковых колебаний, отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности измерений , измен ют амплитуду ультразвукового импульса так, чтобы амплитуда минимума третьего или четвертого периода высокочастотных колебаний (п-1)-го отраженного импульса была равна номинально установленной амплитуде минимума третьего или четвертого периода высокочастотных колебаний n-го отраженного импульса каждого первого излучаемого ультразвукового импульса, а промежуток времени измер ют между минимумами третьего или четвертого периодов высокочастотных колебаний указанных отраженных импульсов.Claims The method of measuring the speed of propagation of ultrasonic vibrations, which consists in emitting ultrasonic pulses into a sample, receive reflected pulses, measure the time interval between reflected pulses by calibration time marks coinciding with their vertices and determine the speed of ultrasonic propagation oscillation, characterized in that, in order to increase the reliability of measurements, the amplitude of the ultrasonic pulse is changed so that so that the amplitude of the minimum of the third or fourth period of high-frequency oscillations of the (n-1) th reflected pulse is equal to the nominal minimum amplitude of the third or fourth period of high-frequency oscillations of the nth reflected pulse of each first emitted ultrasonic pulse, and the time interval is measured between the minima of the third or the fourth periods of high-frequency oscillations of the specified reflected pulses. rv льrv or ,. N. N, N. N Vu&fVu & f Шиг,2Shig, 2
SU894774732A 1989-12-26 1989-12-26 Method for measuring velocity of ultrasonic oscillation propagation SU1753408A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894774732A SU1753408A1 (en) 1989-12-26 1989-12-26 Method for measuring velocity of ultrasonic oscillation propagation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894774732A SU1753408A1 (en) 1989-12-26 1989-12-26 Method for measuring velocity of ultrasonic oscillation propagation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1753408A1 true SU1753408A1 (en) 1992-08-07

Family

ID=21487576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894774732A SU1753408A1 (en) 1989-12-26 1989-12-26 Method for measuring velocity of ultrasonic oscillation propagation

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1753408A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Труэлл Р., Эльбаум И. и Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела -М.: Мир, 1972, с. 61-68 2. Измеритель скорости ультразвука ИС-3 ТО и ИЭ. Красно рск 1989, ИФ СО АН СССР, с.11-12. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02248856A (en) Instrument for measuring propagating time of ultrasonic wave
Goujon et al. Behaviour of acoustic emission sensors using broadband calibration techniques
US4624142A (en) Double reference pulsed phase locked loop
Castagnede et al. Correlation method for normal mode tracking in anisotropic media using an ultrasonic immersion system
US4084148A (en) Object recognition system
JPS6156450B2 (en)
Dubey et al. Real-time implementation of Kalman filter to improve accuracy in the measurement of time of flight in an ultrasonic pulse-echo setup
SU1753408A1 (en) Method for measuring velocity of ultrasonic oscillation propagation
GB1226987A (en)
US4486862A (en) Determination of system response
SU819685A1 (en) Method of measuring ultrasonic wave damping
SU1384959A1 (en) Device for measuring ultrasound velocity
RU1812446C (en) Method for measurement of speed increment of ultrasound waves
SU930169A1 (en) Method of location of communication line damage
SU425110A1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE RATE OF ABSORPTION OF ULTRASOUND IN SAMPLE MINERALS AND MOUNTAIN BREEDS
US3538751A (en) Direct reading ultrasonic thickness gage
JP2812688B2 (en) Measuring method of thickness of coated object
SU1631409A1 (en) Method of testing ultrasonic echo-pulse instruments
SU1578634A1 (en) Method of measuring the time of propagation of ultrasound
SU1229675A1 (en) Echo-pulse method of measuring coefficient of ultrasound attenuation
RU2121659C1 (en) Method of ultrasonic test of thickness of articles
UA150325U (en) Method for measuring the speed of ultrasonic waves in polymer nanocomposites by using the calibration labels
SU1631400A1 (en) Method for cheking material quality by ultrasonics
SU1004757A1 (en) Ultrasonic device for measuring mechanical stresses
Fitch Jr New methods for measuring ultrasonic attenuation