SU731370A1 - Фазовый способ определени скорости ультразвуковых колебаний - Google Patents

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля ультразвуковым методом и может быть использовано при оценке показателей качества материалов, а также при измерениях скорости распространения ультразвуковых колебаний на заданных частотах.

Известны фазовые способы определения скорости ультразвуковых колебаний, заключающиеся в том, что в среду вводя!³ ультразвуковые колебания, принимают прошедшие через . среду колебания и определяют фазу принятого сигнала, по которой судят о скорости ультразвуковых колебаний [1] и [2].

Недостатком этих способов является низкая точность измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в среду вводят сложные ультразвуковые колебания, спектр которых содержит две составляющие на частотах ω j и ω₂, причем Ш] = = ω₀ - Ω · . ω₂ = ω₀ + Ω; ω₀ > Ω ; ; где ω₀ — заданная частота,

Ω - разностная частота, н определяют разность Δφ спектральных составляющих принятых ультразвуковых колебаний, а о скорости ультразвука судят по отношению

где i — база прозвучивания.

Кроме того, разность частот ω]— ω₂= 2Ω выбирают равной единице измерения частоты, а частоту ω₀ задают из условия ω₀ < ω^, - Ω _t где ω_Γ — граничная частота полосы акустической прозрачности материала.

На чертеже представлена блок-схема устрой ства для осуществления способа.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 ультразвуковой частоты, смеситель 2, усилитель 3 мощности, искатель 4, приемник 5, усилитель 6 с автоматической регулировкой | усиленйя (АРУ), детектор 7, полосовой фильтр 8, детектор 9 и регистратор 10; последовательно соединенные генератор 11 из мерительной частоты, блок 12 умножения и фазовращатель 13, выход которого подключен ко входу фазового детектора 9.

Сущность способа заключается в следующем.

В контролируемую среду с помощью гене- $ ратора 1 ультразвуковой частоты, генератора П измерительной частоты и излучателя вводят сложные ультразвуковые колебания, спектр которых содержит две составляющие на частотах ω₍ и ω₂, при этом ω,= ω₀ - Ω;ω₂ = ω₀ + Ω , _ί0 где Ω — разностная частота;

ω₀ - заданная частота, а'ω₀ выбирают >Ω

Сложный ультразвуковой сигнал, прошедший зону контроля, преобразуют в электрическое напряжение с помощью приемника 5, ₁₅ усиливают усилителем 6 и определяют разность фаз Δ</> его спектральных составляющих, для чего сигнал, поступающий с выхода усилителя, детектируют с помощью детектора 7, фильтруют и подают на один из входов детектора 9 ₂₀ низкочастотную составляющую спектра ультразвуковых колебаний, на другой вход которого через фазовращатель 13 поступает выходной сигнал удвоенной частоты 2Ω с выхода блока 12. 25

В результате на выходе фазового детектора выделяется сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаз Δ<ρ колебаний с час тотами ω₍ и ω₂.

Скорость ультразвука определяют по фор муле с ^я (1) где £ - база прозвучивания;

К — крутизна фазо-частотной характеристики.

Поскольку

К «,

2Ω (2) где Δφ — прирагДение фаз составляющих спектра колебаний,

(3)

Если частота 2Ω равна единице измерения частоты ,то в соответствии с формулой (2) измеренная разность фаз Δφ совпадает со значением крутизны К.

При высоких требованиях к чувствительности измерений определяют граничную частоту полосы акустической прозрачности материала с помощью известных способов, а затем устанавливают заданную частоту таким образом, чтобы выполнялось неравенство ω₀ *ζ co_f - Ω (4)

Предлагаемый способ позволяет с высокой точностью и чувствительностью определить качество контролируемого материала.

Claims (2)

1. 3 мерительной частоты, блок 12 умножени  и фазовращатель 13, выход которого подключен ко входу фазового детектора 9. Сущность способа заключаетс  в следующем В контролируемую среду с помощью генератора 1 ультразвуковой частоты, генератора П измерительной частоты и излучател  ввод т сло ные ультразвуковые колебани , спектр которы содержит две составл ющие на частотах а)| и COj, при ЭТрМ С0| CJo - П;С02 WQ + П , где П - разностна  частота; oj - зада1ша  частота, асоо выбирают Л Сложный ультразвуковой сигнал, прошедщий зону контрол , преобразуют в электри ,ческое напр жение с помощью приемника 5, усиливают усилителем 6 и определ ют разность фаз А| его спектральных составл ющих, дл  чего сигнал, поступающий с выхода усилител , детектируют с помощью детектора 7, фильтруют и подают на один из входов детектора 9 низкочастотную составл ющую спектра ультразвуковых колебаний, на другой вход которого через фазовращатель 13 поступает выходной сигнал удвоенной частоты 2П с выхода блока 12. В результате на выходе фазового детектора вьщел етс  сигнал, амплитуда которого пропор циональна разности фаз f колебаний с частотами О)) и С02. Скорость ультразвука определ ют по формуле где - база прозвучивани ; К - крутизна фазо-частотной характеристики . . Поскольку W Е Д 2Ъ V .(2) где Д|) - при шЩение фаз составл ющих спектра колебаний, с ге-п Если частота 2П равна единице измерени  частоты ,то в соответствии с формулой (2) из меренна  разность фаз AI/J совпадает со значением крутизны К. При высоких требовани х к чувствительности измерений определ ют граничную частоту полосы акустической прозрачности материала с помощью известных способов, а затем устанавливают заданную частоту так-им образом, чтобы выполн лось нераве11С1Бо Wo ; ojj. - S2(4) Предлагаемый способ позвол ет с высокой точностью и чувствительностью определить качество контролируемого материала. Формула изобретени  1.Фазовый способ определени  скорости ультразвуковых колебаний, заключающийс  в том, что в среду ввод т ультразвуковые колеба1ш , принимают прощедщие через среду колебани  и определ ют фазу прин того сигнала , по которой суд т о скорости ультразвуковых колебаний, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности измерений , в среду ввод т сложные ультразвуковые колебани , спектр которых содержит две составл ющие на частотах oji и Wj, причем ujj Wo - fi ; Wj Ыо + О ; Wg П , где WQ заданна  частота, Г2 - разностна  частота, и определ ют разность фаз AV спектральных составл ющих прин тых ультразвуковых колебаний , а о скорости ультразвука суд т по отнощению Р - 2е-Г2 с, А| где 6 - база прозвучивани . 2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс   тем, что разность частот сО - oj2 2Г2 выбирают равной единице измерени  частоты. 3.Способ по п. 1,отличающийс   тем, что частоту соо задают из услови  . tjj. - fi где а)|, - гранична  частота полосы акустической прозрачности материала. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Носов Б. А. Проектирование ультразвуковой измерительной аппаратуры, М., Машиностроение , 1972, с. 89.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 233272, кл. G 01 N 29/04, IPe. (прототип).