Устройство для измерения скорости ультразвуковых колебаний в образцах Советский патент 1985 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к акустике и ультразвуковой технике и может быть использовано при проектировани приборов для ультразвукового контроля ..

Известны устройства для измерени скорости ультразвуковых колебаний в образцах, содержащие синхронизатор, возбуждающий генератор, регулируемую линию задержки, пьезоиэлучатель, пьезоприемник, усилитель, измерительный триггер и индикатор ClJНедостатком указанных устройств является низкая точность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является ус ,юйсво для измерений скорости ультразву ковых колебаний в образцах, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, зондирующий генера .тор, передающий и приемный пьезопреобразователи, усилитель,селектор первого полупериода ультразвукового импульса, схему запоминания амплитуды ri первый амплитудный дискриминатор, вторым входом подключенный к выходу селектора первого полупериода ультразвукового импульса, последовательно соединенные задержки, входом подключенную к выходу синхронизатора, измерительный триггер, преобразователь временных интервалов в напряжение, индикатор и самописец С2.

Недостатко известного устройства является низкая точность измереНИИ при малом соотношении сигнал/шум Малое соотношение сигнал/шум характерно, например, для упругого импульса, прошедшего через образец из материала со сложной структурой и высоким коэффициентом затухания ультразвуковых колебаний (жаропрочные сплавы, стеклопластики).

Цель изобретения - повышение точности измерения путем регистрации временного положения первого полупериода ультразвукового импульса в момент его перехода через нуль после максимума.

Поставленная цель достигается тем что устройство для измерения скорости ультразвуковых колебаний в образцах, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, зондирующий генератор,передающий и приемный пьезопреобразователи,усилитель, селектор первого полупериода ультразвукового импульса, схему запоминания амплитуды и первый амплитудный дискриминатор, вторым входом подключенный к выходу селектора первого полу периода ультразвукового импульса, последовательно соединенные линию задержки, входом подключенную к выходу синхронизатора, измерительный . триггер, преобразователь временных

интервалов в напряжение, индикатор и самописец, снабжено последовательно соединенными формирователем импульсов стробирования, входом подключенным к выходу первого амплитудного дискриминатора, и вторым амплитудным дискриминатором, вторым входом подключенным к выходу усилителя, а выходом - к входу измерительного триггера, и источником порогового напряжения, выходом подключенным к третьему входу второго амплитудного дискриминатора .

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство для измерения скорости ультразвуковых колебаний в образцах содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, зондирующий генератор 2, передающий 3 и приемный 4 пьезопреобразователи, усилитель 5, селектор 6 первого полупериода ультразвукового импульса, схему 7 запоминания амплитуды и первый амплитудный дискриминатор 8, вторым входом подключенный к выходу селектора б первого полупериода ультразвукового импульса, последовательно соединенные линию 9 задержки, входом подключенную к выходу синхронизатора 1, измерительный триггер 10, преобразователь 11 временных интервалов в напряжение, индикатор 12 и самописец 13, а также последовательно соединенные формирователь 14 импульсов стробирования, входом подключенный к выходу первого амплитудного дискриминатора 8, и второй амплитудный дискриминатор 15, вторым входом подключенный к выходу усилителя 5, а выходом, - к входу измерительного триггера 10, и источник 16 порогового напряжения, входом подключенный к третьему, входу второго амплитудного

дискриминатора 15. 1

Устройство работает следующим

образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает синхроимпульсу, поступающие на зондирующий генератор 2, который формирует электрические импульсы, возбуждающие передающий пьезопреобраэователь 3. Одновременно синхронизатор 1 посылает импульсы через регистрируемую линию 9 задержки для опрокидывания измерительного триггера 10. Передающий пьезопреобразователь 3 сообщает упругие колебания исследуемому образцу. Упругий импульс, прошедший через образец преобразуется в электрический сигнеш приемным пьезопреобразователем 4 и усиливается усилителем 5. Селектор 6 выделяет из принятого сигнала первый полупериод колебаний, который поступает на первый амплитудный дискриминатор 8 и на схему 7 запоминания амплитуды. Постоянное напряжение с выхода схемы 7 подается на вход первого амплитудного дискриминатора 8.Это напряжение, пропорциональное амплитуде полупериода пришедшего импульса, регулирует чувствительность первого амплитудного дискриминатора 8 таким образом, что она повышается для сигналов малой амплитуды, т.е. порог срабатывания первого амплитудного дискриминатора 8 изменяется пропорционально амплитуде первого полупериода ультразвукового импульса. Дискриминатор 8 срабатывает, когда амплитуда первого полупериода ультразвукового импульса до стигает уровня напряжения U. Однак при малом соотношении сигнал/шум ср батывание дискриминатора 8 должно п исходить в момент времени, когда ам литуда первого полупериода ультразвукового, импульса приближается к .своему максимальному значению,а фронт нарастает наиболее медленно, что пр водит к возникновению значительной погрешности измерения. Для повышения точности измерения временное положение первого полуперио да ультразвукового импульса регистр руется в момент его перехода через нуль после максимума. Для этого уст ройство снабжено формирователем 14 импульсов стробирования, вторым амплитудным дискриминатором 15 и исто ником 16 порогового напряжения. Сиг нал с выхода дискриминатора 15 поступает на вход формирователя импульсов стробирования. Формировател 14 формирует импульсы, которые поступают на один из входов дискриминатора 15 и служат для стробирования момента срабатывания дискриминатора. Для того, чтобы дискриминатор 15 срабатывал в момент перехо да первого полупериода ультразвукового импульса через нуль после максимума, уровень напряжения срабатывания Ui выбирается по возможное малым. Напряжение U2 поступает на вход дискриминатора 15 с источника 16 порогового напряжения, а с выхода усилителя 5 на второй вход дискриминатора 15 поступает ультразвуковой импульс. Дискриминатор 15 срабатывает в момент совпадения первого полупериода ультразвукового импульса с уровнем напряжения U в интервале стробирования. На выходе дискриминатора 15 формируется сигнал, временное положение которого практически соответствует моменту перехода первого полупериода ультразвукового импульса через нуль после максимума. Временное,положение этого сигнала является стабильным. Далее сигнал с выхода дискриминатора 15 поступает на вход измерительного триггера 10 и устанавливает его в исходное состояние. При этом нестабильность заднего фронта импульса на выходе измерительного триггера 10 не превышает 2 НС. Импульс, снимаемый с выхода измерительного триггера, длительность которого пропорциональна скорости распространения ультразвуковых колебаний в образце, преобразуется в напряжение преобразователем 11. Это напряжение подается на индикатор 12, с помощью которого определяется значение скорости распространения, ультразвуковых колебаний в образце. Затем с индикатора 12 сигнал поступает на самописец ДЗ для непрерывной регистрации измерений. Такое выполнение устройства позволяет регистрировать временное положение первого полупериода ультразвукового импульса в момент его перехода через нуль после максимума и уменьшить нестабильность заднего фронта импульса на выходе измерительного триггера, что приводит к повышению точности измерения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В ОБРАЗЦАХ, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, зондирующий генератор, передающий и приемный пьезопреобразователи, усилитель,селектор перворо полупериода ультразвукового импульса, схему запоминания амплитуды и первый амплитудный дискриминатор, вторым входом подключенный к выходу селективного Первого , полупериода ультразвукового импульса, последовательно соединенные линию задержки, входом подключенную к выходу синхронизатора, измерительный триггер, преобразователь временных интервалов в напряжение, индикатор и самописец, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными формирователем импульсов стробирования, входом подключенным к выходу первого амплитудного дискриминатора, и вторым амплитудным дискриминатором, вторым входом подключенным к выходу усилителя, а выходом к входу измерительного триггера, и (Л источником порогового напряжения,выходом подключенным к третьему входу второго амплитудного дискриминатора. to СХ)