SU438443A1 - Устройство дл измерени коэффициента затухани и скорости распространени ультразвука - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области акустического приборостроени  и может быть иснользовано при измерении параметров ультразвуковых колебаний в материале изделий с высоким поглощением колебаний, а также дл  неразрушающего контрол  качества при одностороннем доступе к поверхности .

Известно устройство дл  измерени  скорости распространени  и логарифмического декремента затухани  ультразвука, содержащее генераторы синусоидальных колебаний онорной и регулируемой частот, формирователь , регулируемую линию задержки, временной селектор запуска индикаторного устройства , генератор ультразвуковых частот, индикаторное устройство, усилитель прин тых сигналов, излучатель и приемник колебаний . Это устройство используетс  дл  измерени  акустических характеристик материалов при условии возможности создани  в них гармонических отраженных волн. Однако это условие не выполн етс  или выполн етс  ограниченно дл  сред с высоким поглощением колебаний.

Цель изобретени  - создание контролируемого акустического контакта дл  оценки вли ни  степени прижати  акустических преобразователей к исследуемой среде при измерении коэффициепта поверхностного затухани  ультразвука методом профилировани  и обеспечение передачи щирокого частотного спектра колебаний достаточной дл  нормальной регистрации интенсивности, сохран   услови  дл  линейной деформационной области работы материала. Это достигаетс  тем, что устройство снабжено симметрично сдвоенной, плавно регулируемой линией задержки с соединенными параллельно излучател ми составных ультразвуковых датчиков, снабженных дополнительным контактным подслоем, соединенным с усилителем.

На чертеже приведена блок-схема устройства .

Переменна , симметрична , плавно регулируема  лини  задержки 1 подключена к задающему генератору ультразвукового прибора, а два выхода - к ультразвуковым генераторам 2 и 3. На основные части а ультразвуковых датчиков 4, 5 и 6, выполненных в виде составных резонаторов, через переключатели 7 и 8 подают зондирующие импульсы. Пьезоэлектрические контактные подслойки b ультразвуковых датчиков 4-6, передающие зондирующие и прин тые от среды 9 ультразвуковые сигналы, через переключатель 10 св заны с усилителем 11, выход которого соединен с индикаторным устройством.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы низкой частоты следовани  нодаютс  от задающего генератора ультразвукового прибора на линию задержки 1, с выхода которой снимаютс  с такой задержкой, котора  соответствует степени ввода обеих линий, и запускают генераторы 2 и 3. Ультразвуковой генератор 2 непосредственно подключен к основной части а ультразвукового датчика 5, а выход генератора 3 в зависимости от необходимости измерений, или скорости распространени , или коэффициента затухани  ультразвука, подключен через переключатели 7 и 8 соответственно к датчикам 4 и 6. Датчики 4, 5 и 6 размещены на контролируемой среде 9 с равными рассто ни ми /. Св зь датчиков с исследуемой средой контролируетс  переводом переключател  10 усилител  11 из положени  е до /i по .амплитудам сигналов, полученных с дополнительных контактных прослоек b датчиков 4, 5 и 6 при соединении с исследуемым материалом. При измерении в материале коэффипиента затухани  ультразвука переключатели 7 и 8 устройства перевод тс  в положение е, а переключатель 10 - в положение h. При этом датчики 4 и 5 служат излучател ми, а 6 - приемником колебаний. Разница в уровн х сигналов, прин тых приемников 6 от излучателей 4 и 5, св зана с коэффициентом передачи этих сигналов через контактпые прослойки по среде на рассто нии /. Коэффициент затухани  ультразвука определ етс  по зависимости

А. /Га -i- In /С л If

АЬАб

где А - амплитуда сигнала от излучател  4, фиксированна  на приемном датчике 6;

Лз - то же, от излучател  5;

41 Къ--коэффициенты, характеризующие акустический контакт 4 и 5 датчика, в общем случае комнлексные величины, определ емые из амплитудно-частотных характеристик составного вибратора. Если , то степень их прижати  к исследуемой среде одинакова и .

При измерении скорости распространени  ультразвука переключатели 7 и 8 перевод тс  в положение с, а переключатель 10 в положение h, датчики 5 и 6 служат излучател ми , датчик 4 - нриемником ультразвука. Приход щие к нриемнику сигналы от обоих излучателей складьшаютс  по фазе, если на их прохождение затрачиваетс  одинаковое врем , что вынолн етс  в случае контрол  однородной снлошной среды. Это условие необходимо дл  нроведени  измерений в средах

с высоким поглощением колебаний, так как нри работе только с одним излучателем из-за сильного ослабевани  колебаний сигнал на базе измерений может быть недостаточным 5 дл  надежного регистрировани . Но увеличение мощности излучателей обычно ограничено линейными участками деформационных характеристик сред, по которым чаще всего определ ютс  их акустические показатели. В

0 предлагаемом устройстве каждый из включенных нараллельно излучателей может работать с учетом отмеченных условий.

Врем  распрострапени  t сигнала на базе измерений, используемое дл  расчета скорости распространени  ультразвука, онредел етс  по следующей зависимости:

t - t - tz, tz -- + a - Й

где ti - обща  задержка ультразвукового

0 сигнала в трактах аппаратуры и исследуемой среде;

/2 - поправочна  задержка, обуславливаема  аппаратурой и акустическими преобразовател ми , определ ема  после проведени 

5 измерений на исследуемой среде при поочередно сомкнутых приемнике и излучател х, сохран   прежнюю степень ввода регулируемой линии задержки 1; А4 задержки в акустических преобразовател х при сомкнутом приемнике с первым и вторым излучател ми;

а - величина, характеризующа  различи  в скорост х распространени  ультразвука по направлени м прозвучивани  в среде или в

5 переходниках сменных преобразователей, определ ема  аналогично tz, только при возвращении регулируемой линии задержки 1 в исходное ноложение.

Предмет изобретени 

Устройство дл  измерени  коэффициента затухани  и скорости распространени  ультразвука , содержащее линию задержки

запуска задающего генератора, два ультразвуковых генератора, составные ультразвуковые датчики, переключатели в цеп х ультразвуковых преобразователей и усилитель, отличающеес  тем, что, с целью повыщеПИЯ точности измерений в средах с повыщенным поглощением колебаний, оно содержит симметрично сдвоенную, нлавно регулируемую линию задержки с соединенными параллельно излучател ми составных ультразвуковых датчиков, снабженных дополнительным контактным подслоем, соединенным с усилителем .