Устройство для измерения коэффициента затухания ультразвука Советский патент 1986 года по МПК G01H5/00 

тения повышение точности измерения при непрерывном изменении температуры образца. Устройство содержит генератор 1 колебания 5 соединенныр через первый коммутатор 2 с одним из электроакустических излучателей 5, 7, электроакустический приемн чгк 8, уста- иовленньй н-а одной прямой с ними и подключенньй к приемно-измеритель- ном у трактуэ состоящему из усилителя 9з второго коммутатора 10 и индикатора 17. Для измерения коэффициента затухания ультразвука при непрерывном изменении температуры коммутаторы 2 и 15 переключают в положение а . коммутатор 10 остается в положении S и включают терморегулятор 24. При этом ультразвуковые колебания от излучателя 5, распространяясь по обИзобретение относится к акустической контрольно-измерительной технике и может быть использовано при определении температурной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн в химических нитях и моноволокнах с целью исследования их структур5 физико-механических свойст и контроля их качества в химической и текстильной промьшшенностях.

Цель изобретения - повышение точности измерения при непрерьгоном изменении температуры образца.

На чертеже приведе.на блок-схема устройства для измерений коэффици ента затухания ультразвука.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 и первьй коммутатор 2,, первый и второй аттенюаторы 3 и 4, подключенные к первому и второму выходам коммутатора 2., первьЕй электроакустический излздга- тель 5, установленный на свободно качающейся подвеске б и подключенньй к выходу первого аттенюатора 3, второй электроакустический излуча- г- ель 7э подключенный к выходз второго .аттенюатора 4, последовательно соединенные электроакустический приемник 8, усилитель 9, второй коммутатор 105 первый блок 11 памяти, первый делитель 12 вторым выходом

разцу, температура которого изменяется в соответствии с заданной программой, достигают приемника 8, через усилитель 9, вьскод В ко гмутатора 10, через первый делитель 12, первый блок 13 логарифмированияJ второй делитель I4s выход а третьего комьгута- тора 15 поступают на вход первого сумматора 16. На второй вход сумматора 16 поступает сигнал через второй блок 22 памяти с блока 21 умножения. В сумматоре 16 сигналь суммируготся и поступают на вход индикатора 17 и на второй вход блока 25 регистрации, где регистрируется величина коэффициента затухания в зависимости от температуры образца 5 так как на второй вход блока 27 поступает сигнал с выхода преобразователя 23 температуры.I ил.

подключенный к второму выходу второго. ко -1мутатора 10,, первьй блок 13 логарифмирования, второй делитель 14, третий коммутатор 15 первьм су лматор 16 и индикатор 17s последовательно соединенные преобразователь 18 линейных перемещений в электрический сигналэ механически связанный электроакустическим изл чателем 5, второй

суиматор 19, третий делитель 20, блок 21 умножения и второй блок 22 памяти5 выходом подключенный к второ- 1-г/ входу первого сумматора Тб последовательно соединенные преобразователь 23 температуры в электрический сигнал и терморегулятор 24 блок регистрации 25j цервым входом подключенный к второму выходу преобразователя 23 температуры в электрический сигнал, а вторым входом - к втором-у выходу первого сумматора 16, а также третий блок 26 памяти, входом подключенный к второму вътходз третьего ком1 Гутат.ора 15, а вькодом - к

втором;/ входу блока 21 умножения,

Уст эойство работает cJieJA - - it№s образом.

Перед началом работы коммутаторь/ 2, 10 устанавливаются в положение а . Коммутатор 15 находится в любом положении.

Включают все блоки устройства, кроме терморегулятора.

Электрические импульсы возбуждения от генератора 1 через первьт вы- 1ХОД (положение а ) первого коммутатора 2 и через аттенюатор 3 поступают к излучателю 5,. установленному в точке с координатой о и преобразуются в ультразвуковые (УЗ) колебания. УЗ колебания распространяютс я по образцу достигают приемника 8 и преобразуются в электрические колебания. Сигнал с выхода приемника 8 через усилит г ль 9 и через Первый выход второго коммутатора 10 (положение ,а ) поступает на первый блок 11 памяти, в котором запоминается амплитуда сигнала, равная и, , С выхода первого блока 11 памяти сигнал поступает на первьм вход первого делителя 12. Однако на выходе первого делителя 12 амплитуда сигнала равна нулю, поскольку на его втором входе сигнала нет, т.е. напряжение на втором входе делителя 12 равно нулю. Вследствие этого напряжения на выходе блоков 13-16 также равны нулю.,

Затем коммутаторы 2, 10 и 15 переключают в положение S а импульс возбуждения от генератора 1 через второй выход (положение 8 ) первого коммутатора 2 и через аттенюатор 4 поступает к излучателю-7, где преобразуется в УЗ колебания. УЗ колебания, распространяясь по образцу, достигают приемника 8 и преобразуются обратно в электрические колебания.

С выхода приемника В через усилитель 9, второй выход S второго коммутатора 10 сигнал амплитудой U,j поступает на второй вход первого делителя 12, на первый вход которого с выхода первого блока 11 памяти поступает сигнал амплитудой U, . С выхода первого детителя 12 электрический сигнал, равный величине ;.т.-, поступает

U(

через первый блок 13 логарифмирования на вход второго блока 14 деления, в который предварительно введено постоянное напряжение, пропорциональное длине образца L « С выхода второго

делителя 14 сигиг л величиной г п Т.

L

через второй выход 8 третьего коммутатора 15, через третий блок 26 памяти поступает на первьй вход блока 21

. . на В1 вход которого посл упает с ньгеола третьего л,елите.пя 2(f сигнал, ироппрпиона.пъньй величине 1-д1 I „ и 2

, Т J t 1 н

1„-1 L

U,

Вход третьего де.пителя 20 соединен через BTopoii сумматор 19 с выходом преобразователя 18 изменен1Й ли- нёйн1 1Х размеров образца в электричес- кий сигнал, С выхода 21 умножения

L-bL 1 .. Uj

сигнал величиной -:- - Г ТГ посту- UO-L., ь и,

пает через второй, блок 22 памяти на вход первого сумматора 16. Поскольку на втором входе первого .сумматора 16 сигнала нет (т.е. напряжение на нем равно нулю), то величина сигнала на выходе первого С умматора 16 равна величине сигнала на его первом вы

L-iL (

U,

u-tiu 1 n 2

ходе ;, г t т,-.

L.-L, L

иг

Сигнал с выхода первого сумматора 16 поступает на вход индикатора 17, измеряющего его величину, и на вход

25 блока 25 регистрации, который регистрирует не только величину сигнала с выхода первого сумматора 16, но и регистрирует температуру образца i , значение которой поступает с выхода

30 преобразователя 23 температуры и при отключенном терморегуляторе 24 соответствует комнатной температуре..

Отметим, что поскольку терморегулятор 24 отключен, длина образца не 2J изменяется, т.е. и Е- 0. Следовательно., напряжение на выходе преобразователя 18 также равно нулю, а на выходе второго сумматора 19 оно пропорционально величине L (так как

Q ). Амплитуда сигнала на выходе

третьего делителя 20 равна -,,-, а

°Г и

на выходе блоков 22 и 16 - --Г 7Г UO-L и,

Таким образом, при отключении 5 терморегулятора 24 устройство изме-. ряет коэффициент oig затухания ультразвука, определяемый формулой о. и.

50

и,

Для измерения коэффициента затухания ультразвука цри непрерывном измене- НИИ температ уры коммутаторы 2 и 15 переключают в положение а , комму- 55 татор 10 остается в положении 8 и включают терморегулятор 24.

При этом ультразвуковые колебания от излучателя 5, распространяясь по

туда этого сигнала равна т Кп -;-, На

образцу, проходят участок образца длиной I , температура которого изменяется в соответствии с заданной прот раммой терморегулятора 24, достигают приемника 8, Затем сигнал через усилитель 9, через второй выход С второго ком 1утатора 10, через блоки 12, 13, 14 и через первцй выход а третьего коммутатора 15 поступает на вход первого сумматора 16. Ампли( .и Ji

и -iTвторой вход первого сумматора 16 поступает сигнал амплитудой

L,-uL Uj

-г-сп7Г через второй блок 22 памяти

LO-L, и,

с выхода блока 21 умножения. В первом с мматоре 16 оба сигнала сутфшруются и с его выхода суммарный сигнал амплитудой

L-iL J и, Г

. 17 L ;MI;T

поступает на вход индикатора 17, измеряющего величину сигнала, и на второй вход блока 25 регистрации, где регистрируется величина сигнала и значение температуры образца, так как на первый вход блока 27 с выхода преобразователя 23 температуры поступает электрический сигнал, пропорциональный температуре i образца .

Алгоритм вычисления коэффициента с затухания ультразвука определяется формулой

L-uL -1 , u и,

г- n-77--г СП

L,-L

U, ,

(2)

Перед измерениями .устройство настраивают следующим образом.

Приемник 8 устанавливают в точке с координатой Xj , расположенной между излучателями 5 и 7 на равных расстояниях, т.е. .- Х и Ьд L, . Включают все блоки, кроме терморегулятора. Третий коммутатор устанавливают в положение о , Первьй и второй коммутаторы 2 и 10 устанавливают в положение а , но через некоторое время (достаточно от, одной до нескольких секунд) переключают в положение 5 , Если при этом показания индикатора 17 отличаются от нуля, то это свидетельствует о неналаженности устройства. В этом случае, изменяя коэффициент ослабления аттенюатора 4, добиваются желаемого эффекта, т.е. налаженности устройства.

5

о

5

0

5

0

0

Еслк и ггри этом f{e достигается жсля- ьмог о результата, то изменяют коэффициент ослабленгш аттенюатора 3 и процесс повторяют.

После настройки устройства приступают к измерениям, которые осуществляют следующим образом.

Приемник 8 устанавливают в точке с к оординатой X, . Терморегулятор отключают. Первый и второй коммутаторы 2 и 10 устанавливают в положение а на некоторое время (достаточно несколько секунд), затем коммутаторы 2,-10,и 15 устанавливают р положение . При этом показания индикатора 17 и блока 25. регистрации соответствует значению коэффициента затухания ультразвука при комнатной температуре tg . Далее включают терморегулятор 24, Показания индикатора 17 и блока 25 регистрации при включенном, терморегуляторе соответствуют величине oi (t) .

Устройство позволяет повысить точность измерения коэффициента за- тухан:ия за счет стабилизации акустических контактов и исключения перемещения образца относительно излучателя и приемника, а также за счет регистрации изменения длины образца при нагревед

Формулаизобретения

Устройство для измерения коэффициента за.тухания ультразвука, содержащее последовательно соединенные генератор и первый коммутатор, -первый и второй электроакустические излучатели, последовательно соединенные электроакустический приемник, усилитель к второй коммутатор и индикатор, отличаю-щееся темр 4TOs с целью повьше.ния точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными первым блоком памяти,, входом подключенным к первому выходу второго коммутатора, первьгм делителем, вторым входом подключенным к второму выходу второго коммутатора, первым блоком логарифмирования, вторым делителем, третьим в:оммутатором и первым сумматором, выходом подключенным к входу индикатора, последовательно соединенными преобразователем линейных перемеще- НИИ в электрический сигнал, механи7

чески связанным с первым электро- акустическим излучателем, установленным на свободно качающейся подвеске, вторым сумматором, третьим делителем, блоком умножения и вторым блоком памяти, выходом подключенньм к второму входу первого сумматора, последовательно соединенными преобразователем температуры в электрический сигнал и терморегулятором, блоком регистрации, входом подключенным к второму выходу преобразоваСоставитель А.Иванов-Шиц Редактор М. Келемеш Техре д О.Гортвай Корректор А. Ференц

Заказ 1603/47

Тираж 507

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2U98 . 8

теля температуры в .электрический сигнал, а вторым входом - к второму выходу первого сумматора, третьим блоком памяти, входом подключенным 5 к второму выходу третьего коммутатора, а выходом - к второму входу второго блока умножения,первым ивторым аттенюаторами, вxoдa шпoдк.пточe.н- ными соответственно к первому и йторо- 10 му выходу первого коммутатора, а выхода- ми-соответственно к первому и второму электроакустическим излучателям.

Подписное

Изобретение относится к акустической контрольно-измерительной технике и может быть использовано при определении температурной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн в химических нитях и моноволок- ; нах с целью исследования их структур, физико-механических свойств и контроля их качества в химической и текстильной промышленности. Цель изобре1C 1C 42 со 00