SU425110A1 - Устройство для измерения скоростии поглощения ультразвука в образцахминералов и горных пород - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к ультразвуковой технике и может быть использовано дл  измерени  упругих характеристик минералов и горных пород при высоких термодинамических параметрах.

Известны устройства дл  измерени  скорости и поглощени  ультразвука методом наложени  ультразвуковых эхо-импульсов. Однако применение такого устройства при измерени х скорости и поглощени  ультразвука в образцах минералов и горных пород при высоких термодинамических параметрах затруднительно , так как большое поглощение ультразвуковых колебаний в этих услови х не всегда позвол ет получить четкий второй и последующие эхо-импульсы, отраженные в исследуемом образце.

Предлагаемое устройство отличаетс  от известных тем, что снабжено последовательно включенными дополнительными приемным преобразователем и приемным усилителем, выход которого через аттенюатор соединен с другим входом двухлучевого осциллографа, при этом основной и дополнительный преобразователи установлены на двух геометрически и акустически идентичных звукопроводах , между другими торцами которых размещеп исследуемый образец.

Это позвол ет обеспечить измерение дл  образцов с большим поглощением при измен ющихс  высоких давлени х и температурах .

Иа фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры напр жений , по сн ющие работу устройства; па фиг. 3 - осциллограмма точного наложени  ультразвукового импульса пр мого прохождени  и эхо-импульса однократного прохождени  в исследуемом образце.

Выходы задающего генератора синусоидальпых колебаний 1 соедппепы с электроиносчетным частотомером 2 и с входом делител  частоты 3. Последний предназпачен дл  делени  частоты задающего генератора 1 с

коэффициентом делени , определ емым поглощением ультразвуковых волп в исследуемой среде. Выход генератора соединен также с пороговым формирователем 4. формирующим из напр жени  задающего генератора

короткие импульсы (длительностью пор дка сек), синхронизирующие генератор 5 линейно измен ющегос  напр жени . Выход последнего соединен с входом горизонтального отклонени  X двухлучевого осциллографа 6.

Выход делител  3 соединен с входом зондирующего генератора 7, входом синхронизации осциллографа 6 п входом блока импульсов подсветки 8, предназначенного дл  формировани  двух подсвечивающих развертку осциллографа положительных пр моугольпых

импульсов (подающихс  на модул торы электропполучевой трубки осциллографа). Генератор 7 предназпачен дл  возбуждепи  приемно-излучающего пьезопреобразовател  9. Пьезопреобразователь 9 и приемпый пьезопреобразователь 10 смоитировапы по обеим сторонам двух геометрически и акустически идентичных звукопроводов 11 и 12, между которыми размещен исследуемый образец 13, наход щийс  в камере высокого давлени  и температуры (на фиг. 1 камера не показана ). Звукопроводы 11 и 12 предназначены также дл  уменьщени  воздействи  высоких температур на пьезопреобразователи 9 и 10. Пьезопреобразователь 9 подключен к входу иеперегружающегос  приемного усилител  14, служащего дл  усилени  ультразвуковых импульсов , испытывающих отражени  в образце 13. Выход усилител  14 подключен к одному из входов вертикального отклонени  (например, к первому) осциллографа 6. Пьезопреобразователь 10 подключен к входу дополнительного приемного усилител  15, выход которого через аттенюатор 16 соединен со вторым входом вертикального отклонени  осциллографа 6. Аттенюатор 16 служит дл  измерени  поглощени  ультразвука в исследуемой среде.

Устройство работает следующим образом. Задающий генератор 1 вырабатывает непрерывные синусоидальные колебани  регулируемой частоты (см. фиг. 2 а). С выхода генератора 1 синусоидальные колебани  поступают на делитель частоты 3, коэффициент делени  которого выбираетс  с учетом поглощени  ультразвуковых волн в образце 13. Выходные импульсы делител  3 (см. фиг. 2 б) запускают зондирующий генератор 7 и синхронизируют работу осциллографа 6 при предварительной настройке работы устройства . Электрические импульсы генератора 7 возбуждают приемно-излучающий Пьезопреобразователь 9, который преобразует их в упругие импульсы, распростран ющиес  по звукопроводу 11, образцу 13 и звукопроводу 12 и претерпевающие многократные отражени  от границ раздела звукопроводы - образец . Ультразвуковые импульсы должны, в принципе, также многократно отражатьс  в образце 13. Однако, как правило, вследствие больщого затухани  ультразвуковых волн при высоких температурах и давлени х в исследуемых средах практически с достаточной точностью мол-сно регистрировать приемноизлучающим пьезопреобразователем 9 лищь первое отражение ультразвукового импульса в образце 13 (см. фиг. 2 в, импульс В), проход щее рассто ние, равное двум длинам звукоцровода и двум длинам образца 13. Т. е. данный ультразвуковой импульс распростран етс  в звукопроводе 11, образце 13, отражаетс  от границы раздела образец 13 - звукопровод 12 и возвращаетс  к пьезопреобразователю 9. Кроме того, последний регистрирует упругий импульс, отраженный от границы раздела звукопровод 11-образец 13, проход щий рассто ние, равное двум длинам звукопровода 11 (см. фиг. 2 в, импульс А), а Пьезопреобразователь 10 регистрирует пр мую ультразвуковую волну, проход щую через звукопровод 11, образец 13 и звукопровод 12 (см. фиг. 2 в, импульс Б). Таким образом, после усилени  соответствующих ультразвуковых импульсов приемными усилител ми 14

и 15 на экране осциллографа (при совмещенных лучах) наблюдаетс  сери  импульсов, первый из которых (импульс А) соответствует первому отражению от границы звукопровод 11-образец 13, второй - упругому импульсу пр мого прохождени  через звукопровод И, образец 13 и звукопровод 12 (импульс Б); третий - отражению от границы раздела образец 13 - звукопровод 12 (импульс В). Данна  сери  импульсов наблюдаетс  в процессе предварительной настройки устройства при синхронизации осциллографа импульсами делител  частоты 3.

Дл  измерени  скорости и поглощени 

ультразвука в исследуемом образце используют наложение импульсов Б и В на экране осциллографа. Это осуществл етс  следующим образом. Выходное напр жение задающего генератора 1 подаетс  на пороговый

формирователь 4, который формирует короткие импульсы длительностью пор дка 10 -сек при достижении синусоидальным напр жением порога срабатывани  формировател  (см. фиг. 2 г). Полученные импульсы управл ют

работо генератора 5 линейно измен ющегос  напр жени , формирующего пилообразное напр жение (см. фиг. 2д), которое подаетс  на горизонтальные отклон ющие пластины осциллографа 6. В этом случае каждый эхо-импульс и импульс пр мого прохождени  наблюдаетс  на пр мом ходу развертки осциллографа , а при достаточной  ркости луча наблюдаетс  наложение всех этих импульсов. Дл  подсветки только двух импульсов Б и В

с выхода блока импульсов подсветки 8 снимаютс  два пр моугольных импульса регулируемой длительности и амплитуды (см. фиг. 2е), подающиес  на модул торы электроннолучевой трубки осциллографа 6. Задержка этих импульсов относительно импульсов запуска делител  3 и их взаимна  задержка относительно один другого могут плавно измен тьс . Регулировка этих задержек позвол ет подсветить импульсы Б и В, измен  

частоту задающего генератора, можно точно совместить эти импульсы (см. фиг. 3). Тогда обратна  величина самой низкой частоты, при которой осуществл етс  точное наложение импульсов Б и В, будет равна интервалу времени между этими импульсами. Частота задающего генератора с высокой точностью измер етс  электронно-счетным частотомером 2. Измерение поглощени  ультразвуковых колебаний в исследуемом образце осуществл етс 

аттенюатором 16. При точном наложении импульсов Б и в их амплитуды сравпиваютс  на экране осциллографа 6 аттенюатора 16.

Предмет изобретени 

стройство дл  измерени  скорости и поглощени  ультразвука в образцах минералов и горных пород, содержащее задающий генератор синусоидальных колебаний регулируемой частоты, зондирующий генератор, приемно-излучающий пьезонреобразователь, приемный усилитель, выход которого нодключен к одному из входов двухлучевого осциллографа , пороговый формирователь, генератор линейно измен ющегос  напр жени  и формирователь подсвечивающих импульсов, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  измерений дл  образцов с больщим поглощением ультразвука при измен ющихс  высоких давлени х и температурах, оно снабжено носледовательно включенными донолнительными приемным нреобразователем и приемным усилителем, выход которого через аттенюатор

соединен с другим входом двухлучевого осциллографа , нри этом основной и дополнительный нреобразователи установлены на двух геометрически и акустически идентичных звукопроводах, между другими торцами которых размещен исследуемый образец.

A/WVb

и

f. 5