Claims (3)
20 второй вход которого соединен р одним из входов ключа, а другой вход ключа св зан с первым вхором дополнительного коммутатора. На фиг, 1 изображена блок-схема уст-: ройства; йа фиг. 2 - вариант выполнени блок-схемы устройства; на фиг, 3 - диаграмма зависимости амплитуды сигнала с пьеэопреобразовател 4 от угла падени на поверхность испытуемого образца:, на фиг. 4 - временные диаграммы сигналов на функционапьных блоках устройства, где а - сигнал с вычода формировател импульсов; б - сигнал на выходе усилител ; и - сигнал на выходе фильтра; г - сигнал на выходе дифференциатора; д - сигнал на выходе ключа; е - сигнал на выходе компаратора. Устройство дл измерени скорости ультразвука в. твердых телахсодержит генератор 1, усилитель,2, индикатор 3 и пьезопреобразователь 4, направл емый к поверхности испытуемого образца 5 под углом. Устройство снабжено последовательно соединенными коммутатором 6, вклю ченным, между генератором 1 и усилителем 2, детектором 7, фильтром 8, диффе ренциатором 9, компаратором 10, ключом 11 и системой преобразовани , обработки и регистрации сигналов, узел преобразовани которой механически св зан с пьезопреобразователем 4 и исполнительным механизмом 12.Узел преобразовани системы может представл ть собой интерферометр 013 Май кельсона, узел обработки и регистрации системы включает последовательно соединенные дополнительный усилитель 14, св занный с фотоприемником 15 интерферометра 13, формирователь 16 сигналов, счетчик 17, делитель 18, регистратор 19 и дополнительный ключ 2О, выходом подключенный ко второму входу счетчика 17 а входом - к коммутатору 1О. Узел преобразовани системы по друго му варианту м.ожет быть выполнен в виде потенциометра 21, а узел обработки И регистрации системы включает последовател но соединенные дополнительный коммутатор 22, блок 23 пам ти И измеритель 24 отношений напр жений, вторым входом под ключенный к регистратору 19 и второму выходу дополнительного коммутатора 22, второй вход которого соединен с одним из выходов дополнительного ключа 20, а дру гой вход дополнительного ключа 20 св за с первым входом дополнительного коммутатора 22. Устройство дл измepe щ скорости ультразвука в твердых телах работает следующим образом. При изменении угла падени пьезопре-образовател 4 вокруг оси, наход щейс на поверхности испытуемого образца 5, пьезопреобразователь 4 проходит поочередно три положени , в которых принимаютс отраженные акустические Импупьсы; в первом положении - при перпендикул рном отралсении от поверхности образца 5, во вто-ром - при отражении от внутреннего пр - мого угла образца 5 продольных волн, в третьем - при отражении от внутреннего пр мого угла поперечных волн. Прин тые акустические импульсы через коммутатор 6 и усилитель 2 просматриваютс на индикаторе 3.i Интерферометр 13 выдает информацию о величине рассто ний XL и XT между первым, и вторым, первым и третьим положени ми пьезопреобразовател 4 соответственно . Дл этого к пъезопреобразователю 4 шарнирно прикреплено зеркало (на черте ,же не обозначено), ориентаци которого относительно интерферометра при изменении угла падени пьезопреобразовател 4 остаетс неизменной. В результате интерференции на выходе фотоприемника 15 интерферометра 13 по вл етс переменный сигнал, максимумы которого составл ют разности путей интерферирующих лучей в интер|)ерометре13, кратной 1/1 , где Л - длина волны излуче ш . Пройд через допол1штельный усилитель 14, сигнал преобразуетс формирователем 16 в последовательность импульсов , количество которых пропорционально разности путей, пройденных интерферирующими лучами. В случае, если период акустических импульсов равен периоду сигнала детектора, коэффициент пропорциональности равен /L/1 . Таким образом , показани счетчика 17 соответствуют рассто 1ию между двум положени ми пьезопреобразовател 4, выраженному в единицах Я/1Дл измерени рассто ний X j и Лт , соответствующих разности путей между первым-вторым и первым-третьим положенгшми ПьЪаопреобразовател 4 соответственно , электрические импульсы запуска и остановки счетчика 17 формируютс . При возбуждении пьезопреобразовател 4 от генератора 1 при переходе пьезопреобразователем 4 первого, второго или третьего положений на выходе усилител 2 по вл етс напр жение, которое, прой- д через детектор 7 и фильтр 8, поступает на дифференциатор 9 и далее на компаратор 10. Дл обеспечени стабт«:ьнос- 58 ти работы крмпаратора 10 он запитывает с на некоторый промежуток времени импульсом с дополнительного ключа 20. который вырабатьшает управл ющее напр жение из напр жени огибающей, вспедствие чего компаратор 10 работает в момент, когда напр жение огибающей превышает определенный уровень Е. В момент перехода напр жени на входе компаратора 10 через нулевое значение ( фиг. 4, г)он вырабатывает имлульсы, управл ющие счетчиком 17 (фиг. 4,а). Управл ющие импульсы вырабатываютс в первом, втором и третьем положени х пьезопреобразовател 4, соответствующих пиковым значени м напр жени пьезопреобразоватеп . При этом один из импульсов запускает, а другой останавливает счетчик 17. При измерении скорости Сг продольных волн определ етс рассто ние Хц и компаратор 10 через дополнительный юхюч 20 св зан со входом счетчика 17, который запускаетс в первом положении пьезопреобразовател 4, а закрываетс во втором. При измерении скорости С - поперечных волн определ етс рассто ние X -у- . В этом случае сигнал с компаратора 10, соответствующий второму положению лье .зопреобразовател 4, блокируетс дополнительным ключом 20, и счетчик 17 пере стает работать в третьем положении пьезопреобразоватеп 4. Дл получени цифрового значени ско ростей C|j и CT необходимо,получить отношени Т/л , где : -COnS-fc-t . -скорость ультразвука в иммерсисионной жидкости; -радиус окружности вращени пьезопреобразовател 4; -толщина образца; -рассто ние точки ввода ультразву ковых импульсов от кра испытуе мого образца 5; количество импульсов, сосчитанп ип ных счетчиком 17 при измерении CL, и CT соответственно. Посто нна Т устанавливаетс делителем 18, на выходе которого включен регистратор 19,. фиксирующий цифровое значение скоростей С и СПо второму варианту устройство работает следующим образом. В момент перехода напр жени на вхо де компаратора J.O через нулевое значени ( фиг. 4,г) и выдачи им импульсов, управ 0 ющих дополнительным коммутатором 22, оторые вырабатываютс в первом, втором третьем положени х пьезопреобразввате- 4, одновременно с поте1щиометра 21 нимаетс напр жение, равное oLg При этом дл измерени скорости ультравука используютс только величины Sin cLp, и Sin d , а импульс, соответствующий sin ol-o , не нужен и блокируетс дополнительным ключом 20, который отпираетс в тот момент, когда напр жение на потенциометре 21 превысит некоторый установленный уровень. На управл ющий вход дополнительного коммутатора 22 поступают импульсы при .втором и третьем положени х пьезопреобразовател ,4. Импульсом, вырабатываемым во втором положении пьезопреобразовател 4, дополнительный коммутатор 22 соедин ет движок потенциометра 21с блоком 23 пам ти , который запоминает напр жетш, соответствующее Sin ci- р . При этом на числительном входе измерител 24 отношений напр жений, действует напр жение, соответствующее S i п oL/g , а на знаменательном - s Mci-pi и регистратор 19 регистрирует i величину 1- 2. , cL рь перечные и продольные колебани соответственно рассчитываютс по формулам Г Ь rsirid-u где V OT-JO I vn - корень уравнени , Реле , определ емый соответственно по графикам зависимостей Sin olg d R cl PL, PL Изобретемте повышает про11зводительность вследствие автоматизации измерени и повышени точности, обусловленной точным определением момента максимума сигнала пьезопреобразовател . Формула изобретени 1. Устройство дл измерени скорости ультразвука в твердых телах, содержащее генератор, усилитель, индикатор и пь&- преобразователь, напраЕш емы:. к поверхности испытуемого образца под углом, отличающеес тем,что, с це ,лью повышени точности измерений, оно снабжено последовательно соединенными коммутатором, включенным между генератором и усилителем, детектором, фишьтром дифференциатором, компаратором, ключом и системой преобразовани , обработки и регистрации сигналов, узел преобразовани которой механически св зан с пьёзопреобразователем и исполнительным механизмом20 whose second input is connected by one of the key inputs, and the other key input is connected to the first switch of the additional switch. Fig, 1 shows a block diagram of the device: device; ya fig. 2 shows an embodiment of a block diagram of the device; FIG. 3 shows a diagram of the dependence of the amplitude of the signal from the piezoelectric transducer 4 on the angle of incidence on the surface of the test sample :, FIG. 4 - time diagrams of the signals on the functional units of the device, where a is the signal from the output of the pulse former; b - signal at the amplifier output; and - the signal at the output of the filter; g - signal at the output of the differentiator; d - key output signal; e - signal at the output of the comparator. A device for measuring the speed of ultrasound c. the solids contain generator 1, amplifier 2, indicator 3 and piezotransducer 4 directed to the surface of the test sample 5 at an angle. The device is equipped with a series-connected switch 6, included between generator 1 and amplifier 2, detector 7, filter 8, differentiator 9, comparator 10, key 11, and signal conversion and processing and recording system, the conversion node of which is mechanically connected to the piezoelectric transducer 4 and the actuator 12. The system transform unit may be an interferometer 013 May kelson, the system processing and recording unit includes a series-connected additional amplifier 14, Interferometer 13 connected with the photodetector 15, driver of 16 signals, counter 17, divider 18, recorder 19 and additional key 2O, output connected to the second input of counter 17 and input to the switch 1O. The system conversion node according to another variant may be made in the form of a potentiometer 21, and the system processing and registration node includes a serially connected additional switch 22, memory block 23 And voltage meter 24, a second input connected to recorder 19 and the second output of the additional switch 22, the second input of which is connected to one of the outputs of the additional key 20, and the other input of the additional key 20 is connected to the first input of the additional switch 22. Device for measuring the speed Ultrasound in solids works as follows. When the angle of incidence of the piezo transducer 4 changes around the axis located on the surface of the test sample 5, the piezo transducer 4 alternates through three positions in which reflected acoustic impulses are received; in the first position - at perpendicular otlsheniya from the surface of sample 5, in the second - when reflected from the internal right angle of the sample 5 longitudinal waves, in the third - when reflected from the internal right angle of transverse waves. Received acoustic pulses through switch 6 and amplifier 2 are viewed on indicator 3. i. Interferometer 13 provides information about the distance values XL and XT between the first and second, first and third positions of the piezoelectric transducer 4, respectively. For this, a mirror is pivotally attached to the piezotransducer 4 (not marked on the line), the orientation of which relative to the interferometer with changing angle of incidence of the piezotransducer 4 remains unchanged. As a result of interference at the output of the photodetector 15 of the interferometer 13, an alternating signal appears, the maxima of which are the differences of the paths of the interfering rays in the intermeter 13, a multiple of 1/1, where L is the wavelength of the radiation. Passing through the optional amplifier 14, the signal is converted by shaper 16 into a sequence of pulses, the number of which is proportional to the difference in paths traveled by the interfering beams. If the period of acoustic pulses is equal to the period of the detector signal, the proportionality coefficient is equal to / L / 1. Thus, the readings of the counter 17 correspond to the distance between two positions of the piezoelectric transducer 4, expressed in I / 1 units. For measuring the distances X j and Lt, corresponding to the path difference between the first and second and third and third Pf transducers 4, respectively, the electric start and the stops of the counter 17 are generated. Upon excitation of the piezoelectric transducer 4 from the generator 1, when the piezo transducer 4 goes over to the first, second, or third positions at the output of the amplifier 2, a voltage appears that, passing through the detector 7 and filter 8, goes to the differentiator 9 and further to the comparator 10. For ensuring stability “: at work 58 of the crmparator 10 it feeds for some time a pulse from the additional key 20. which generates the control voltage from the envelope voltage, of which the comparator 10 operates at the moment when The apr envelope exceeds a certain level E. At the time the voltage at the input of the comparator 10 passes through a zero value (Fig. 4, d), it produces impulses controlling the counter 17 (Fig. 4, a). The control pulses are produced in the first, second and third positions of the piezoelectric transducer 4, corresponding to the peak voltage values of the piezoelectric transducer. In this case, one of the pulses starts, and the other stops the counter 17. When measuring the speed Cr of the longitudinal waves, the distance Hc is determined and the comparator 10 is connected to the input of the counter 17, which starts in the first position of the piezoelectric transducer 4, through an additional 20 . When measuring the speed of the C - transverse waves, the distance X - - is determined. In this case, the signal from the comparator 10, corresponding to the second position of the converter transducer 4, is blocked by an additional key 20, and the counter 17 stops working in the third position of the piezoelectric transform 4. To obtain a digital value of the speeds C | j and CT, it is necessary to obtain the ratio T / l, where: -COnS-fc-t. -speed of ultrasound in immersion liquid; -radius of rotation of the piezoelectric transducer 4; - sample thickness; - distance of the insertion point of ultrasonic pulses from the edge of the test sample 5; the number of pulses counted by the counter 17 is measured when measuring CL, and CT, respectively. The constant T is set by the divisor 18, at the output of which the recorder 19 is turned on. fixing the digital value of the speeds C and SPO to the second variant, the device operates as follows. At the moment of transition of the voltage at the input of the comparator JO through zero (Fig. 4, d) and the issuance of pulses controlling an additional switch 22, which are generated in the first, second and third positions of the piezoelectric transducer 4, simultaneously with the sweep meter 21 voltage equal to oLg In this case, to measure the velocity of the ultrasound, only SinCLp and Sin d values are used, and the pulse corresponding to sin ol-o is not needed and is blocked by an additional key 20, which is unlocked at a time when the voltage on the potentiometer 21 exceed not Otori set level. The control input of the additional switch 22 receives pulses at the second and third positions of the piezotransducer, 4. A pulse generated in the second position of the piezoelectric transducer 4, the additional switch 22 connects the slider of the potentiometer 21c with a memory unit 23, which stores the voltage corresponding to Sincir. At the same time, the voltage corresponding to S i p oL / g acts on the numeral input of the meter 24 voltages, and on the significant one - s Mci-pi and the recorder 19 registers i a value of 1 - 2., cL and p are the transverse and longitudinal oscillations, respectively according to the formulas Г Ь rsirid-u where V OT-JO I vn is the root of the equation, Relay, determined respectively by the dependency plots Sin olg d R cl PL, PL The invention improves productivity by automating the measurement and increasing the accuracy due to accurate determination of the signal maximum time piezo transducer. Claim 1. A device for measuring the velocity of ultrasound in solids, comprising a generator, amplifier, indicator, and p & transducer: to the surface of the test sample at an angle, characterized in that, for example, it is equipped with series-connected switches connected between the generator and amplifier, detector, frequency differentiator, comparator, key and signal conversion, signal processing and recording system, node which transformations are mechanically connected with the piezoelectric transducer and the actuator
2. Устройство по п. 1, отличающеес тем, что, узел преобразовани системы представл ет собой интерферометр Майкельсона, узел обработки и регистрации системы включает последовательно соединенные дополнительный усилитель , св занный с фотоприемником интерферометра , формирователь сигнало) счетчик, делитель, регистратор и дополнительный ключ, выходом подключенный ко второму входу счетчика, а входом - к компаратору.2. The device according to claim 1, characterized in that the system conversion unit is a Michelson interferometer, the system processing and recording unit includes an additional amplifier connected in series with the interferometer photoreceiver, a signal generator, a counter, a divider, a recorder and an additional key , output connected to the second input of the counter, and the input - to the comparator.
3. Устройство поп, 1, отлича юш е е с тем, что узел преобразовани системы выполнен в виде потенциометра, а узел обработки и регистрации системы включает последовательно соединенные дополнительный коммутатор, блок пам ти и измеритель отношений напр жений, вторым входом подключенный к регистратору и второму выходу дополнительного коммутатора , второй вход которого соединен с одним из входов дополнительного ключа, а другой вход ключа св зан с первым входом дополнительного ко1у1мутатора.3. The device is pop, 1, differing from the fact that the system conversion node is made in the form of a potentiometer, and the system processing and recording node includes an additional switch, a memory block and a voltage relation meter connected in series, a second input connected to the recorder and the second output of the additional switch, the second input of which is connected to one of the inputs of the additional key, and the other input of the key is connected to the first input of the additional switch.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination
1. Авторское свидетельство СССР по за вке № 2684171/18-28, кл. GI О1 Н 5/00, 1978 (прототип).1. USSR author's certificate in application number 2684171 / 18-28, cl. GI O1 H 5/00, 1978 (prototype).
Фиг. гFIG. g
О ABOUT
шsh
пP
of/,of /,
Фиг.55