Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука Российский патент 2022 года по МПК G01H5/00 

Описание патента на изобретение RU2786717C1

Изобретение относится к области акустических измерений и может быть использовано для определения температурного коэффициента скорости ультразвука в твердых телах эхо методом.

Известны способы определения температурного коэффициента скорости ультразвука, заключающиеся в измерении временных интервалов между эхо-импульсами при фиксированной длине образца совместно с изменением температуры. Трудность в определении скорости ультразвука определяется малой базой прозвучивания. Существующие способы направлены на повышение точности измерений за счет измерения сдвигов фазы (SU 373610, SU 340958, SU 325511), модулирования посылок импульсов (RU 2464556, SU 599205), перестройки частоты следования импульсов (SU 1221501, SU 279209), многократного зондирования с последующим усреднением (RU 2281464), использование дополнительных звукопроводов и линий задержек (SU 735989, SU 437008, SU 1732177, SU 1742632, SU 1280520). Недостатками известных способов является нестабильность акустической картины в исследуемом образце и сложность построения измерительной системы содержащей специализированные узлы, реализующие разнообразные фазовые манипуляции сигналов.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ измерения скорости ультразвуковой волны [1] на длинномерном образце при котором, участвуют прутки длиной, многократно превышающей их диаметр. Прозвучивание образца производится с торца эхо методом стержневой или крутильной волной при этом ее длина многократно превышает диаметр длинномерного образца. В условиях незначительного затухания, отсутствующей или низкой дисперсии скорости, импульс отражается от противоположного торца образца и возвращается в зону излучения, затем вновь проходит по телу образца до противоположного торца и обратно. Многократные отражения при прозвучивании всего объема образца позволяют получить высокую точность определения величины скорости ультразвуковой волны [2].

Технической задачей изобретения является создание способа измерения зависимости скорости акустической волны от температуры для металлических и неметаллических образцов.

Технический результат достигается тем, что образец в виде прутка с установленными на его теле датчиками температуры и системой возбуждения и регистрации стержневых или крутильных волн, размещенной на его торце, помещается в нагревательную камеру. Так как волноводный метод позволяет прозвучивать значительные объемы материала и обеспечивает высокую точность измерения скорости акустической волны, его реализация достигается без использования специализированных устройств или узлов фазовой манипуляции сигналов.

К отличительным признакам относится то, что исследуемый образец изготавливается в виде прутка длиной, многократно превышающей его диаметр, на образец устанавливаются датчики температуры и система возбуждения и регистрации стержневых или крутильных волн, размещенной на его торце, и он помещается в нагревательную камеру, где и прозвучивается эхо-методом на многократных отражениях.

Положительный технический результат, обеспечиваемый указанной совокупностью признаков, состоит в высокой точности определения скорости ультразвуковой волны, в упрощении способа определения температурного коэффициента скорости ультразвука за счет применения оборудования без специализированных устройств или узлов фазовой манипуляции сигналов.

Результаты испытаний представляют собой зависимость скорости акустической волны от температуры. На рисунках приведены результаты измерений скорости стержневой волны на прутках из сталей марки 12Х1МФ (фиг. 1) и марки 12X18H10T (фиг. 2). Определение температурной зависимости скорости проведено на стенде с прутком диаметром 8 мм и длиной 1 м установленным в воздушной камере. На теле прутка расположены два температурных датчика. На торце прутка размещен ЭМА датчик возбуждающий и регистрирующий акустический импульс стержневой волны на рабочей частоте в 25 кГц. Возбуждение и регистрация импульсов производится в информационной системе дефектоскопа протяженных объектов «АДНШ-П» (утвержденный тип средств измерений №82936-21 (Федеральный информационный фонд по обеспечению единства измерений (gost.ru) https://fgis.gost.ru/fundmetrotogy/registry/4/items/1393410). Регистрация температуры произведена с использованием «Внешнего USB устройства для мониторинга в различных областях науки, техники и производства» (ЛА-50USB(ООО "Руднев-Шиляев". Внешнее низкостоимостное USB устройство для мониторинга в различных областях науки, техники и производства. https://rudshet.ru/show.php?dev=38). Нагрев производится феном с установленной температурой воздуха 50°С в режиме минимальной мощности. В процессе нагрева производилось прозвучивание прутка с одновременной регистрацией температуры. При прозвучивании получен эхо сигнал, содержащий 20 донных отражений. Точное время прохождения акустического импульса произведено после программной передискретизации сигналов до частоты 1 ГГц с расчетом функции корреляции между 1-м и 10-м отражением.

Источники информации

1. Патент №2688877 С1, Российская Федерация, МПК G01N 29/04. Способ определения прочностных характеристик полимерных композиционных материалов: №2018117638: заявл. 11.05.2018: опубл. 22.05.2019.

2. Акустический волноводный контроль линейно-протяженных объектов / О.В. Муравьева, В.В. Муравьев, В.А. Стрижак, С.А. Мурашов, А.В. Пряхин - Новосибирск: Издательство Сибирского отделения РАН, 2017. - 234 с. - ISBN 978-5-7692-1560-5.

Похожие патенты RU2786717C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРУТКОВ ВОЛНОВОДНЫМ МЕТОДОМ 2017
  • Муравьева Ольга Владимировна
  • Муравьев Виталий Васильевич
  • Мышкин Юрий Владимирович
RU2679480C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2018
  • Стрижак Виктор Анатольевич
  • Пряхин Андрей Васильевич
  • Хасанов Роберт Расилевич
RU2688877C1
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ НА ТЕЛО ОБРАЗЦА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2020
  • Стрижак Виктор Анатольевич
  • Пряхин Андрей Васильевич
  • Хасанов Роберт Расилевич
RU2752561C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФЕКТНОСТИ ТИТАНОВОГО ПРОКАТА 2009
  • Колобов Юрий Романович
  • Храмов Георгий Викторович
  • Голосов Евгений Витальевич
RU2406083C1
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 2002
  • Молотков С.Л.
  • Лысов В.А.
  • Казаченко А.Т.
RU2248566C2
Способ ультразвукового контроля электропроводящих цилиндрических объектов 2021
  • Муравьева Ольга Владимировна
  • Муравьев Виталий Васильевич
  • Волкова Людмила Владимировна
  • Башарова Альбина Фаритовна
RU2783297C2
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СРЕДНЕГО РАЗМЕРА ЗЕРНА МАТЕРИАЛА ДВИЖУЩЕГОСЯ ЛИСТОВОГО ПРОКАТА 2000
  • Добротин Д.Д.
  • Паврос А.С.
  • Паврос С.К.
RU2187102C2
Способ испытания грунтов 1990
  • Вильчинская Нора Альфредовна
  • Козинда Нина Владимировна
  • Шехтер Евгений Юрьевич
SU1728801A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОУПРУГИХ СВОЙСТВ ЖИДКИХ И ТВЁРДЫХ СРЕД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2017
  • Мышкин Юрий Владимирович
RU2661455C1
Способ измерения коэффициента затухания ультразвука в материале 1986
  • Кулешов Алексей Алексеевич
  • Недбай Александр Иванович
  • Петрунина Елена Борисовна
  • Сарнацкий Валерий Моисеевич
SU1345110A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 786 717 C1

Реферат патента 2022 года Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука

Использование: для определения температурного коэффициента скорости ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что используют образец в виде прутка с установленными на его теле датчиками температуры и системой возбуждения и регистрации стержневых или крутильных волн, размещенной на его торце, и помещенный в нагревательную камеру и прозвучиваемый акустическим эхо-методом, при этом используют образец длиной, многократно превышающей его диаметр, прозвучивают с торца весь объем материала образца на многократных отражениях акустическим эхо-методом стержневой или крутильной волной, при этом длина волны значительно превышает диаметр образца. Технический результат: обеспечение возможности с высокой точностью определять температурный коэффициент скорости ультразвука. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 786 717 C1

Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука, включающий использование образца в виде прутка с установленными на его теле датчиками температуры и системой возбуждения и регистрации стержневых или крутильных волн, размещенной на его торце, и помещенного в нагревательную камеру и прозвучиваемого акустическим эхо-методом, отличающийся тем, что используют образец длиной, многократно превышающей его диаметр, прозвучивают с торца весь объем материала образца на многократных отражениях акустическим эхо-методом стержневой или крутильной волной, при этом длина волны значительно превышает диаметр образца.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2786717C1

Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука 1989
  • Недбай Александр Иванович
SU1742632A1
Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука 2016
  • Гончар Александр Викторович
  • Мишакин Василий Васильевич
RU2626571C1
Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука 1989
  • Недбай Александр Иванович
SU1732177A1
Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука 1981
  • Лысенко Михаил Васильевич
  • Пустовалов Геннадий Алексеевич
  • Сабаев Александр Сергеевич
SU968622A1
CN 101943680 A, 12.01.2011.

RU 2 786 717 C1

Авторы

Стрижак Виктор Анатольевич

Хасанов Роберт Расилевич

Даты

2022-12-26Публикация

2022-02-03Подача