SU532046A1

SU532046A1 - Device for measuring the size of crystallites in a solid by the ultrasonic method

Info

Publication number: SU532046A1
Application number: SU1185239A
Authority: SU
Inventors: Павел Сергеевич Стрелков
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6209
Priority date: 1967-08-11
Filing date: 1967-08-11
Publication date: 1976-10-15

Description

Изобретение относитс к области нвразрушающего 1коит1рол , а именно к ультразвуковым структуромерам и может быть йс-пользовано в металлургической, химической и других отрасл х .промышленности дл определени структуры и дефектов в материалах. Известны ультразвуковые устройства дл контрол структуры материалов, позвол ющие определить структуру материала по характеристикам сигнала, отраженного от задней грани (дна) издели . Поскольку этот сигнал несет и1Н(формацию о структуре материала, усредненную по всей глубине издели , то вы вить локальные зоны неоднородности материала (Например, зоны равной зернистости) невозможно с достаточной достоверностью. Кроме зтото, В р де -случаев, когда «дно издели не лоакое, донный сигнал -может полностью отсутствОВать. Ближайшим по техническому решению к предлагаемому изобретению вл етс устройство , В Котором о дефектах в структуре суд т по уровню реверберациоННых сигналов от дефектОВ . Это устройство состоит из пьезоиокател , к которому параллельно подключены генератор зондируюш,их импульсов и усилитель высокой частоты, выход которого через детектор и блоК отсечки подключен К осдиллографу . Блок В|ремен1ной регулирав ки чувствительности подключен к зтилителю -высокой частоты , а синхронизатор соединен с генератором и осциЛЛОграфом. Однако блок вре.менной регулировки чувствительности , в.0д ш.ий в состаВ устройства, служит дл выравнивани чувствительности при контроле материалов, обладающих посто нным по глубине издели затуханием ультразвуковых колебаний и не позвол ет управл ть чувствительностью устройства дл обнаружени зон разной зернистости по глубине издели , характеризующихс различным коэффициентом затухани ультразвука. Целью изОбретени вл етс расширение функциональных возможностей устройства, а именно повышение точности нахождени и определени зон равной зернистости материала и величины кристаллитов по глубине издели . ПоСтавленна щель достигаетс тем, что устройство снабжено средством дл изменени чуВСтвительности усилител высокой частоты по закону, обратному закону изменени интегральнОГо значени амплитуды отраженного сигнала, а также тем, что снабжено интегратором , пиковым детектором и регистратором , подключенными к детектору усилител высокой частоты. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.The invention relates to the field of destructive 1 coitol, namely to ultrasonic structure meters and can be used in the metallurgical, chemical and other industries to determine the structure and defects in materials. Ultrasonic devices for controlling the structure of materials are known, which make it possible to determine the structure of a material from the characteristics of a signal reflected from the back face of the product. Since this signal carries І1Н (a formation about the structure of the material averaged over the entire depth of the product, it is impossible to reveal local zones of material heterogeneity (for example, zones of equal graininess) with sufficient certainty. Besides, this is not the case). Loaky, bottom signal - can be completely absent.The closest to the technical solution of the present invention is a device, in which defects in the structure are judged by the level of reverberant signals from defects.This device consists of a piezo the oscillator to which the probe generator is connected in parallel, their pulses and a high-frequency amplifier, whose output is connected to the oscillograph via a detector and a cut-off block.The sensitivity adjustment knob is connected to the high-frequency tweeter and the synchronizer is connected to the generator and oscillator. The unit of time sensitivity adjustment, v.0d sh. in the device, serves to equalize the sensitivity in the control of materials with a constant at the depth of the product ultrasonic attenuation fluctuations and does not allow control of the sensitivity of the device for detecting zones of different granularity over the depth of the product, characterized by different attenuation coefficient of ultrasound. The aim of the invention is to expand the functionality of the device, namely, to increase the accuracy of finding and determining zones of equal grain size of the material and the size of crystallites over the depth of the product. The created slit is achieved by the fact that the device is equipped with a means for changing the sensitivity of the high-frequency amplifier according to the law, the opposite of the change of the integral amplitude of the reflected signal, as well as with the integrator, the peak detector and the recorder connected to the high-frequency detector. The drawing shows a block diagram of the proposed device.

На чертеже да«ы следующие обозначени : 1-пьезоискатель, 2 - генератор зондирующих импульсов, 3 - усилитель высокой частоты , 4 - детектор, 5 - блок отсечки, 6 - осциллографичеока часть, 7 - устройство вре1менной регулировки чувствительности (ВРЧ), 8-синхронизатор, 9, 11, 3, .17 - стробируемые интеграторы, 10, 12, 16, 20 -блоки временной селекции, 14, 18, 21-пиковые детекторы , 16, 19 - измерительные приборы (например , самописцы).In the drawing, yes, we have the following designations: 1-piezoscierer, 2 - probe pulse generator, 3 - high-frequency amplifier, 4 - detector, 5 - cut-off unit, 6 - oscillographic part, 7 - time-sensitive sensitivity adjustment device, 8- synchronizer, 9, 11, 3, .17 — gated integrators, 10, 12, 16, 20 — time selection blocks, 14, 18, 21-peak detectors, 16, 19 — measuring instruments (for example, recorders).

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Синхронизатор 8 вырабатывает импульс, который запускает генератор 2 зондирующих иМПульсов и развертку юсцилло графа 6. На пьезоискателе 1 импульс с генератора преобразуетс iB акустический импульс, который, проход через исследуемое изделие, рассеиваетс и отражаетс от его структурных неоднородностей . Отраженные сигналы (реверберационны-е шумы) подаютс на усилитель 3 высокой частоты и через детектор 4 и блок отсечки 5 поступают иа вход осциллографа. Компенсаци потерь, св занных с расхождением и затуханием акустического импульса в среде, производитс блоком 7 ВРЧ. Компенсацию потерь на рассеивание ультразвука , величины , переменной даже в пределах одного издели , про;вод т следующим образом.The synchronizer 8 generates a pulse, which triggers a generator of 2 probe pulses and a scan of the disposition of graph 6. On the piezo-searcher 1, the pulse from the generator transforms an iB acoustic pulse, which, as it passes through the article under investigation, dissipates and reflects from its structural inhomogeneities. The reflected signals (reverberation noise) are fed to the high-frequency amplifier 3, and through the detector 4 and the cut-off block 5 they enter the oscilloscope. Compensation for the losses associated with the divergence and attenuation of the acoustic pulse in the medium is performed by the VRC 7 unit. Compensation losses for ultrasound scattering, a variable that is even within a single product, is carried out as follows.

Усиленный и продетектированный свгнал от реверберационных щумов поступает на интегратор 9, который формирует пилообразное напр жение. Это напр жение подаетс на один из первых каскадов усилител 3 высокой частоты, измен его чувствительность по закону , обратному закону изменени интегрального значени амплитуды отраженного сигнала . Врем работы интегратора ограничиваетс CTipo6oM, вырабатываемым временным селектором 10, состо щим, например, из двух последовательно соединенных мультивибраторов . Длительность строба устанавливают по осциллографу преимущественно в пределах от конца зондирующего импульса до начала поступлени данного сигнала.The amplified and detected signal from the reverberation noise is fed to the integrator 9, which forms a sawtooth voltage. This voltage is applied to one of the first stages of the high frequency amplifier 3, changing its sensitivity according to the law inverse to the law of variation of the integral value of the amplitude of the reflected signal. The operation time of the integrator is limited by the CTipo6oM produced by the time selector 10, consisting, for example, of two series-connected multivibrators. The duration of the strobe is set using an oscilloscope predominantly from the end of the probe pulse to the beginning of the arrival of this signal.

В иммерсионном варианте контрол наличие этого канала позвол ет увеличить .стабильность вводимой в изделие акустической энергии. В этом случае «а вход интегратора 11 подают усиленный и продетектированный си}гнал, отраженный от передней 1лра«и исследуемого издели . С выхода этого интегратора сформирО1ванный сигнал пилообразной формы через пиковый детектор 2,1 поступает на каскад усилител высокой частоты и повышает его коэффициент усилени . Врем работы интегратора 11 определ етс стробом, положение и длительность которого равна положению и длительности эхо-сигнала, отраженного от передней грани издели .In the immersion control variant, the presence of this channel makes it possible to increase the stability of the acoustic energy introduced into the product. In this case, “and the input of the integrator 11 is supplied by the amplified and detected si} drive, reflected from the front panel and the product under investigation. From the output of this integrator, a sawtooth-shaped signal is generated through a peak detector 2.1 and is fed to a high-frequency amplifier stage and increases its gain. The operating time of the integrator 11 is determined by the strobe, the position and duration of which is equal to the position and duration of the echo signal reflected from the front face of the product.

Измерени структуры исследуемого материала производ т следующим образом.Measurements of the structure of the studied material are made as follows.

Сигнал реверберационных шумов, в котором компенсированы потери, св занные с расхождением и затуханием акустического импульса , поступает на интеграторы 13 и 17 нескольких , например, двух параллельно включенных каналов измерени структуры. Интеграторы вырабатывают пилообразное напр жение , пропорциональное интенсивности ревер берационных шумов, которое через пиковые детекторы 14 и 18 подаетс на И31мерительные приборы, например са1мописцы, градуированные в единицах зерна. Врем работы интеграторов 13 и 17 ограничено стробами, вырабатываемыми блоками временной селекции 16 и 20. Положение стробов выбирают таким, чтобы врем окончани работы одиого канала совпадало с временем начала работы следующего канала в интервале длительностей развертки от конца зондирующего импульса до начала импульса от донного сигнала .The reverberation noise signal, in which the losses associated with the divergence and attenuation of the acoustic pulse are compensated, is fed to the integrators 13 and 17 of several, for example, two parallel-connected structure measurement channels. Integrators produce a sawtooth voltage proportional to the intensity of the reversion noise, which through peak detectors 14 and 18 is fed to I31 measuring instruments, for example, stylists, graded in units of grain. The operation time of the integrators 13 and 17 is limited by the gates generated by the time selection blocks 16 and 20. The position of the gates is chosen so that the end time of the first channel coincides with the start time of the next channel in the sweep duration from the end of the bottom signal.

Наличие нескольких каналов измерени структуры дает информацию о наличии зон раз озернистости материала по всей глубине издели , а из:мер емые значени энергии акустических реверберационных щумов при известной зависимости отражательной способности кристаллитов в твердом веществе дают информацию о величине зерна в материале.The presence of several channels for measuring the structure gives information about the presence of zones of material materialization throughout the entire depth of the product, and from: measured values of the energy of acoustic reverberation sound with a known dependence of the reflectivity of crystallites in a solid matter provide information about the grain size in the material.

Claims

1. A device for measuring the size of crystallites in a solid by an ultrasonic method, containing a piezo-detector, a probe pulse generator, a HIGH frequency amplifier, a detector, a cut-off unit, an oscillographic part, a temporal sensitivity adjustment device and a synchronizer, characterized in that, in order to improve the accuracy of finding zones equal grain size of the product, the device is equipped with a means for changing the sensitivity of the high-frequency amplifier according to the law inverse to the law of change integral value of the amplitude of the reflected signal.

2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to determine a zone of equal grain size and measure the size of the crystallites, the device is equipped with an integrator, a tick detector and a recorder connected to a high-frequency amplifier detector.