Устройство для определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых колебаний в эластичных протяженных изделиях Советский патент 1984 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно, к устройствам для определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых колебаний в эластичных протяженных изделиях, в частности, в волокнах, нитях и пленках при исследовании их физико-механических свойств.

Известно устройство для возбуждения и приема ультразвуковых колебани в нитях и пленках, содержащее корпус, размещенный в экранирующем корпусе пьезопреобразователь, демпфирующие прокладки, токоподводы, волновод-концентратор, контактирующий с исследуемым образцом, и прижим Cl

Недостатком этого устройства является ненадежный акустический контакт между рабочей гранью концентратора и исследуемым образцом, обусловленный конструкцией прижима, выполненного в виде подпружиненной платины, воздействующе Й на образец в точке его контакта с рабочей гранью концентратора.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых колебаний в эластичных протяженных изделиях, содержащее корпус, жестко закрепленный на нем концентратор ультразвуковых колебаний, соединенные с ним демпфирующие прокладки и пьезопреобразователь, электрически соединенный с последним измерительный блок и узе прижима эластичных протяженных изйелий к концентратору ультразвуковых колебаний 2.

Недостатком указанного устройства являются недостаточные производительность и точность определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых колебаний, обусловленные конструкцией узла прижима, котоЕ ая создает трудности закрепления эластичных протяженных изделий в устройстве и не обеспечивает дозированное нагружение эластичных протяженных изделий в процессе контроля.

Цель изобретения - повыщение производительности и точности определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразвукевых колебаний в эластичных протяженных изделиях.

Поставленная цель достигается

за счет того, что устройство для определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых колебаний в эластичных протяженных изделиях, содержащее корпус, жестко закрепленный на нем концентратор ультразвуковых колебаний, соединенные с ним демпфирующие прокладки и пьезопреобразователь, электрически соединенный с последним измерительный блок и узел прижима эластиных протяженных изделий к концентратору ультразвуковых колебаний, снабжено связанными с корпусом направляющими, закрепленным на корпусе с возможностью перемещения по- направляющим кронщтейном, жестко закреленным на корпусе электромагнитом с кинематически взаимодействугацим с кронщтейном толкателем и регулируемы упругим элементом, прижимающим кронштейн к корпусу, а узел прижима выполнен в виде двух жестко закрепленных на кронштейне призм, симметрично расположенных относительно концентратора.

На фиг. 1 изображено устройство для определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых колебаний в эластичны протяженных изделиях, общий вид; на фиг. 2 - схема заправки эластичного протяженного элемента в устройство для определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых колебаний в эластичных протяженных элементах при двухбазовых изменениях, с установкой концент раторов ультразвуковых колебаний пepпeндикyл pнo эластичному протяженному элементу; на фиг. 3 - схема установки концентраторов ультразвуковых колебаний параллельно эластичному протяженному элементу,

Устройство для определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых колебаний в эластичных протяженных изделиях содержит корпус 1, жестко закрепленный на нем концентратор 2 ультразвуковых колебаний, соединенные с ним демпфирующие прокладки 3 и пьезопреобразователь 4, электрически соединенный с последним измерительный блок 5, связанные с корпусом 1 напраляющие 6, закрепленный на корпусе 1 с возможностью перемещения по направляющим 6 кронштейн 7, жестко закрепленный на корпусе 1 электромагнит 8 с кинематически взаимодействующим с кронщтейном 7 толкателем 9, регулируемый упругий элемент 10, прижимающий кронщтейн 7 к корпусу 1, и узел прижима эластичных протяженных изделий к концентратору 2, выполненный в виде двух жестко закрепленных на кронштейне 7 призм 11, симметрично расположенных относительно концентратора 2.

Кроме того, устройство для определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразву совых колебаний в эластичных протяженных изделиях содержит защитный кожух 12, защищающий пьезопреобразователь 4, токопровод 13, связывающий пьезопреобразователь 4 с измерительным блоком 5, винт 14 крепления регулируемого упругого элемента 10 к кронштейну 7, зажим 15 крепления эластичного протяженного изделия в процессе контроля, первый излучатель 16 ультразвуковых колебаний, второй излучатель 17 ультразвуковых колебаний и груз 18 натяжения эластичного протяженного изделия в процессе его контроля.

Устройство для определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых колебаний, в эластичных протяженных изделиях работает следующим образом.

При двухбазовых измерениях с установкой концентратора 2 ультра- , звуковых колебаний перпендикулярно эластичному протяженному изделию 19 последнее закрепляется в зажиме 15, укладывается на первый излучатель 16 ультразвуковых колебаний и одновременно на второй излучатель 17 ультразвуковых колебаний и нагружается требуемым растягивающим усилием с помощью груза 18. Для этого включается элек тромагнит 8, при включении которого толкатель 9 воздействует на кронштейн 7, который по направляющим 6, связанным с корпусом 1, перемещается, относительно корпуса 1 и отводит от концентрат.ора 2 две призмы 11, после чего контролируемое изделие 19 - эластичный протяженный элемент - вводится между концентратором 2 и узлом прижима, состоящим из двух призм 11. Затем электромагнит 8 выключается, кронштейн 7 под действием регулилируемого упругого эле-, мента 10 вновь по направляющим 6 перемещается к корпусу 1, а две призмы 11 прижимают эластичное протяженное изделие 19 к концентратору 2 ультразвуковых колебаний, образуя угол охвата Чи первого излучателя 16 ультразвуковых колебаний,такой. . же угол охвата 4 второго излучателя 17 ультразвуковых колебаний и угол охвата V концентратора 2 ультразвуковых колебаний. 1

При работе устройства для определения скорости распространения и коэффициента затухания ультразвуковых колебаний в эластичных протяженных изделиях первый излучатель 16 ультразвуковых колебаний и второй излучатель 17 ультразвуковых колебаний поочередно возбуждают в исследуемом эластичном протяженном изделии 19 ультразвуковые импульсы, распроётраняющиеся вдоль него и воспринимаемые концентратором 2 ультразвуковых колебаний, устанавливаемым на двух фиксированных расстояниях от

первого излучателя 16 ультразвуковых колебаний С, и от второго из.лучателя 17 ультразвуковых колеба- . . Этим обеспечивается получение усредненного результата измерений при прямом и обратном прозвучивании исследуемого эластичного изделия 19.

Ультразвуковые колебания от концентратора 2 ультразвуковых колебаний через пьезопреобразователь 4, зщищенный защитным кожухом 12 и изолированный от корпуса 1 демпфирующими прокладками 3, преобразуются в электрические сигналы и по токопроводу 13 подаются в измерительный блок 5. Пьезопреобразователь 4 вырабатывает электрический сигнал, пропорцион&льный амплитуде прошедшего через соответствующий участок и Е2 ультразвукового импульса.

По завершении испытаний включается Ъновь электромагнит 8, его толкатель 9, преодолевая сопротивление регулируемого упругого элемента 10, отрегулированного на соответствующе усилие винтом 14, воздействует на .кронштейн 7 и освобождает для снятия эластичное протяженное изделие , 19 .

По логарифму отношения амплитуд напряжения электрических сигналов и времени прохождения ультразвуковых импульсов на длине -i в измерительном блоке 5 определяются коэффициент затухания и скорость распространения ультразвуковой волны в эластичном протяженном изделии 19.

При исследовании эластичных протяженных изделий с большим коэффициентом затухания концентратор 2 и первый излучатель 16 ультразвуковых колебаний размещаются параллельно исследуемому эластичному протяженному изделию 19 таким образом, чтобй концентратор 2 совершал колебания вдоль эластичного протяженного изделия 19, возбуждая в нем интенсивные волны растяжения-сжатия, а не их составляющие, как это имеет место при работе по схеме на фиг. 2. Схема такого размещения концентрато,ра 2 и первого излучателя 16 ультразвуковых колебаний приведена на фи г. 3.

Таким образом, благодаря применению узла прижима, состоящего из двух призм, появилась возможность установки и поддержания постоянного заданного усилия прижатия образца к концентратору, постоянного, угла Обхвата концентратора исследуемым изделием, повышения производительности и точности определения скорое- ти распространения и коэффициента

затухания ультразвуковых колебаний в эластичных протяженных изделиях, а благодаря применению электромагнита с толкателем, воздействующего

на кронштейн, перемещающийся по направляющим, произошло дальнейшее повышение производительности определения указанных параметров.

фиг. г

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТА ЗАТУХАНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕЁАНИЙ- В ЭЛАСТИЧНЫХ ПРОТЯЖЕННЫХ ИЗДЕЛИЯХ, содержащее корпус, жестко- закрепленный на нем концентратор ультразвуковых колебаний, соединенные с :Ним демпфирующие прокладки и пьезопреобразователь, электрически соединенный с последним измерительный блок и узел прижима эластичных протяженных изделий к концентратору ультразвуковых колебаний, отличающеес я тем, что, с целью повышения производительности и точности определения скорости, оно снабжено связанными с корпусом направляющими, закрепленным на корпусе с возможностью перемещения по направляющим кронштейном, жестко закрепленным на корпусе электромагнитом с кинематически взаимодействующим с кронштейном толкателем и регулируемым упругим элементом, прижимающим кронштейн к корпусу, а (g узел прижима выполнен в виде двух (Л жестко закрепленных на кронштейне призм, симметрично расположенных относительно концентратора. г 1 Х VJ 00 « О) со tpift. / L J