Импульсно-интерференционный способ определения скорости ультразвука Советский патент 1985 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к измерительной техншсе и может быть исполь зовано для неразрушающего контроля качества материалов по скорости распространения ультразвука в химической, металлургической и других отраслях промьшшенности. Целью изобретения является повышение точности измерений. На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего способ опр .деления скорости ультразвука. Устройство, реализующее способ определения скорости ультразвука, содержит генератор 1 высокочастотны колебаний, выход которого соединен с входом модулятора 2, другой вход которого соединен с генератором 3 импульсов. Выход модулятора 2 соединен с входом акустической ячейки 4, выход которой соединен с усилителем 5 с регулируемым коэффициентом усиления. Усилитель 5 подсоединен к одному из входов осциллографа б, другой вход которого сое динен с частотомером 7, соединенньм в свою очередь с выходом генер тора 1 высокочастотных колебаний. Акустическая ячейка состоит из излу чающего преобразователя 8, двух акустически соединенных волноводов 9 с образцом 10 или оба образца меж ду ними и приемного преобразозате-ля 11 . Предлагаемый способ реализуется следующим образом. С генератора 1 высокочастотных колебаний непрерьшный cинyco здaльный сигнал поступает на модулятор 2 который модулируется видеоимпульсом с генератора 3 импульсов. Радиоимпу сы с модулятора 2 поступают в акустическую ячейку 4, принимаются усилителем 5 с регулируемым козффициен том усиления и поступают на один из входов дифференциального усилителя осциллографа б, где интерферируют с опорным сигналом, поступаюш.им с высокочастотного генератора 1, частота которого измеряется частотомером Поступивший в акустическую ячейку 4 радио1-1мпульс преобразовьшается излучающим преобразователем 8 в уль разв псовой радиоимпульс, который проходит через два акустически соединенных волновода 9 с образцом 10 или без образца между ними и преобразовьшается приемным преобразователем 11 обратно в электрический сигнал. Таким образом, прошедший через акустическую ячейку радиоимпульс интерферирует в электрических цепях усилителя осциллографа 6 с когерентным ему опорным сигналом. Противо фазность этих сигналов (с учетом дифференциальности входов усилителя - совпадение фаз ) определяется по получению нулевой линии на экране осциллографа 6 при изменении частоты и коэффициента усиления усилителя 5. Для определения абсолютных значений скорости ультразвука находят несколько частот компенсации (нулевых линий j с образцом и без образца в акустической ячейке, которые должны удовлетворять уравнениям: ,Ф({,К-1/2, , t - время прохождения ультразвуковых колебаний через образец; Г - время прохождения ультразвука через оба волновода; IC-t)- сумма фазовых сдвигов, обусловленных преобразованием электрических колебаний в ультразвуковой и обратно в электрические, влиянием склейки между преобразователями и волноводами, pe3OHatiCHbiMH свойствами электрических цепей. На каждом из двух предельно отстоящих один от другого участков диапазона частот, определяемого широкополосностью используемых пъезопреобразователей, производят измерения по две частоты компенсации без образца и одной частоты с образцом в акустической ячейке: соГи , ; ответственно h , при условии, ЧТО .. )c гч-Mfi Кроме того, путем подсчета определяют Ми К - число частот компенсации между соответственно и .,.u) К измеренных частот компенсации соотношения (1) и (2) и предполагая, что на всяком небольшом участке частот порядка функция Ф(-4;) зависит от частоты линейно . , где а, b постоянные (различные на разных участках), можно получить четное выражение для определения скорости распространения ультразвуковых колебаний k) с р f М У N-1 7| п+ми (+1 Г где С - скорость ультразвука в образце; в - длина образца. Для конкретной установки четыре частоты компенсации при измерениях 119 5 0 t5 20 15 4 без образца „,.„;:,, и п;,;, а также число частот компенсации N являются ее постоянными, которые лишь периодически необходимо контролировать. Для расчета скорости в образцах достаточно измерять по две частоты f и и найти К. Таким образом, повышение точности измерения в предлагаемом способе обусловлено относительным изменением величины фазовых сдвигов ультразвуковой волны с частотой, а не их абсолютной величиной, как в известных способах измерения скорости. По этой же прнчине увеличение толщины акустической склейки не приводит к значительной потере точности, т.е. предлагаемый способ менее критичен к качеству акустического контакта, к качеству поверхности контролируемых изделий.

1-МПУЛЬСНО-ИИТЕРФЕРЕ ЩИОН-. libUi СПОСОБ ИЗМЕРЕНШ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА5 заключающийся в том, что возбуждают в акустической ячейке с образцом имнульс ультразвуковых колебаний, принимают прошедший ячейку с образцом и -шульс ультразвука- , вых колебаний, измеряют частоты компенсации между интерферирующими прошедшими импульсом ультразвуковых колебаний и опорным импульсом, определяют число частот компенсации между измеренными частотами компенсации, которое используют при определении скорости ультразвука, о т л и чающийся тем, что, с целью повьппения точности измереnmi, дополнительно пропускают импульс ультразвуковых колебап1ш. через акустическую ячейку без образизмеряют частоты , .1 и ца, п L I :f,4-N n -Nt-i компенсации, удовлетворяющи-е условиям . 1 и (Л а скорость ультразвука, определяют по формуле с Ч.к-fJ с f - f Ai. K-Nf -f n+H+l n+N Где С - скорость ультразвука в разце; - длина образца; 00 N U К - число частот компенсации между соответственно fj nr п+.Ы-,, Ki 4-(-k- ai