Устройство для ультразвукового контроля Советский патент 1984 года по МПК G01N29/04 

|

СП

х Изобретение относится к нераэрушакядим испытаниям ультразвуковым методомИ может быть использовано для измерений физико-механических параметров горных пород. По основному aBto св. № 572704 известно устройство для ультразвуко вого контроля, содержащее генератор зондирующих импульсов, подключенный к нему излучатель, последовательно соединенные приемник, усилитель-и блок визуальной индикации, последовательно соединенные блок установ ки времени, вход которого подключен к генератору зондирующих импульсов, второй выход - к блоку визуальной индикации, делительный блок, блок . смещения линейной зависимости скоро ти распространения ультразвука и блок регистрации, блок наклона линейной зависимости скорости распрос ранения ультразвука, подключенный к делительному блоку, блок управления соединенный с входами блока наклона линейной зависимости скорости.распространения ультразвука и блока смещения линейной зависимости скорости распространения ультразвука электроизмеритель базы, подключенный к входу Л . Недостатком известного устройств является низкая достоверность контроля из-за применения корреляционны зависимостей для определения параме ров горных пород. Эти зависимости линейны не для всех параметров, известны достаточно точно не для всех типов пород и дают значительные отклонения для одного типа пород ввиду статистического разброса их пара метров. I Целью изобретения является повышение достоверности контроля. Поставленная цель достигается те что устройство для ультразвукового контроля снабжено последователько соединенными блоком запоминания ско рости поперечной или поверхностной волны, первый вход которого подключен к блоку управления, а второй к делительному блоку, блоком масшта бирования, второй вход которого под ключен к блоку управления, блоком вычисления коэффициента Пуассона и блоком вычисления модуля Юнга, выход которого подключен к блоку регистрации, последовательно соединен ньами блоками задания плотности и вычисления модуля сдвига, второй вх которого подключен к выходу блока масштабирования, а выход - к блоку регистрации и второму входу блока вычисления модуля Юнга, блоком запоминания скорости продольной волны первый вход которого соединен с выходом блока управления, второй вход с выходом делительного блока, а выход - с блоком регистрации и вторым входом блока вычисления коэффициента Пуассона, выходы блоков масштабирования, вычисления коэффициента Пуассона, задания плотности и управления, соединены с блоком регистрации. На чертеже представлена блок-схема устройства, для ультразвукового контроля. Устройство для ультразвукового контролясодержит генератор 1 зон- . дирующих импульсов, подключенный к нему излучатель 2, последовательно соединенные приемник 3, усилитель 4 и блок 5 визуальной индикации, последовательно соединенные блок б установки времени, вход которого подключен к генератору 1 зондирукадих импульсов, а второй вход - к блоку индикации, делительный блок 7, блок 8 смещения линейной зависимости скорости распространения ультразвука и блок 9 регистрации, блок 10 наклона линейной зависимости скорости распространения ультразвука, подключенный , к делительному блоку 7, блок 11 управления f соединенный с входами блока 10 наклона линейной зависимости скорости, распространения ультразвука и блока 8 смещения линейной зависимости скорости ра,спространения ультразвука, электроизмеритель 12 базы, подключенный к входу делительного блока 7, последовательно соединенные блок 13 запоминания скорости поперечной или поверхностной волны, вход которого подключен к блоку 11 управления, а второй - к делительному блоку 7, блок 14 масштабирования, второй вход icoToprro подключен к блоку 11 управления, блок 15 вычисления коэффициента Пуассона и блок 16 вычисления модуля Юнга, выход которого подключен к блоку 9 регистрации, последовательно соедининенные блок 17 задания плотности и блок 18 вычисления модуля сдвига, второй вход которого подключен к выходу блока 14 масштаби з€вания, а выход - к блоку 9 регистрации и второму входу блока 16 вычисления модуля Юнга, блок 19 запоминания скорости продольной волны, первый вход которого соединен с выходом блока 11 управления, второй вход - с выходом делительного б-лока 7, а выход с блоком 9 регистрации и вторым входом блока 15 вычисления коэффициента Пуассона, выходы блока 14 масштабирования, блока 15 вычисления коэффициента Пуассона, блока 17 задания плотности и блока 11 управления соединены с блоком 9 регистрации. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 зондирующих импульсов вырабатывает импульсы, поступающие на излучатель 2, которые через иссле дуемую среду и принимаются приемником 3. После усиления усилителем 4 сигналы подаются на блок 5 визуальной индикации, на который поступает также импульс метки с блока 6 установки времени с некоторой задержкой относительно зондирующего импульса. Длительность задержки может плавно изменяться.

Принимаемый сигнал и сигнал, метки совме(цаются в блоке 5 визуальной индикации. Выходное сопротивление блока б установки време.ни изменяется пропорционально времени задержки, выход этого блока подкл1ючен к делительному блоку 7, который представляет собой масштабный усилитель. Сопротивлением обратной связи этого усилителя является э.лектроизмеритель 12 базы, механически связанный с излучателем 2 и приемником 3. Сопротивление электроизмерителя 12 базы меняется пропорционально расстоянию между излучателем 2 и приемниi oM 3. Коэффициент усиления делительного блока 7 пропорционален скорости распространения ультразвука в данной среде. По скорости ультразвуковых волн/ применяя линейные корреляционные зависимости, можно определить физико-механические параметры горных пород

F,aiV4b.

где F, - параметры горных пород

(модуль Юнга, модуль сдв-ига, коэффициент Пуассона) а;t- константы корреляционных

зависимостей; - скоро.сть ультразвуковых

волн.

Для этого на вход делительного блока 7 в зависимости от определяемого параметра подается постоянное напряжение UHJ л а; с блока 10 наклона линейной зависимости скорости распространения ультразвука, а выходное напряжение делительного блока 7 суммируется с напряжением U(;, блока 8 смещения линейной зависимости скорости распространения ультразвука.

Величины напряжений блока 10 наклона и блока 8 смещения линейной зависимости определяются блоком 11 управления. В результате этого на вход блока 9 регистрации подается напряжение

..i-aiV b;.

в этом случае, когда константы корреляционных зависимостей определены недостаточно точно, параметры упругости можно определить по аналитическим зависимостям

.

2()-2

G,-pV, (140),

где т) - коэффициент Пуассона; G - модуль сдвига; Е - модуль Юнга; VP - скорость продольной волны;

C V - скорость поперечной волны; р - плотность исследуемой среды. Для этого по сигналам блока 11 управления происходит запоминание значения напряжения с выхода делитель5ного блока 7 в блоке 13 запоминания скорости поперечной или поверхностной волны, или в блоке 19 запоминания скорости продольной волны в зависимости от того, скорость какого типа волн измеряется. После измере0ния скоростей обоих типов волн их значения сохраняются в блоках 13 и .14 и с их выходов поступают на вход блока 15 вычисления коэффициента Пуассона, причем сигнал с выхода

5 блока 13 запоминания скорости поперечной либо поверхностной олны, поступает на блок 15 вычисления коэф фициерта Пуассона через блок 14 масштабирования, коэффициент передачи

0 которого задается блоком 11 управле- ния и равен 1 при измерении скорости поперечной волны и 1,075 - при измерении скорости поверхностной волны. Значения скоростей попереч5ных и продольных волн регистрируются в блоке 9 регистрации. Напряжение, пропорциональное -коэффициенту Пуассона, с выхода блока 15 вычисления коэффициента Цуассона подается на блок 9 регистрации и на вход блока 16

0 вычисления модуля Юнга, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный модулю сдвига, который определён в блоке 18 вычисления модуля сдвига, для чего на вхо5ды этого блока подаются сигналы с блока 17 задания плотности и с выхода блока 14 масштабирования. Сигналы, пропорциональные заданной плотности, модулю сдвига и модулю Юнга, индици0руются в блоке 9 регистрации. Выбор параметра индикации задается блоке

И управления.

Устройство для ультразвукового контроля позволяет измерять физико5механические параметры горных пород с повышенной точностью и достоверностью за счет вычисления этих параметров по аналитическим зависимостям, так как линейные корреляционные зависимости известны достаточно точно

0 не для всех типов пород и линеный не для всех измеряемых параметров.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ по авт. св. 572704, отличающеес я тем, что, с целью ровышения достоверности контроля, оно снабжено последовательно соединенньлии блоком запоминания ско-рости поперечной или поверхностной волны, первый вход которого подключен к блоку управления, а второй к делительному блоку, блоком масштабирования, второй вход которого подключен к блоку управления, блоком вычисления коэффициента Пуассона и блоком вычисления модуля Юнга, выход которого подключен к блоку регистрации, последовательно соединенными блоками задания плотности и вычисления модуля сдвига, второй вход которого подключен к выходу блока масштабирования, а выход - к блоку регистрации и второму входу блока вычисления модуля Юнга, блоком запоминания скорости продольной волны, первый вход которого соединен с выходом блока управления, второй вход - с выходом делительного блока, а выход с блоком регистрации и вторым входом блока вычисления коэффициента (Л Пуассона, выходы блоков масштабирования, вычисления коэффициента Пуассона, задания плотности и управления .соединены с блоком регистрации.