Устройство для измерения времени распространения звуковых волн в материале Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к технике неразр;у7ллю1аего хо;1троля акусти еср;кк

метопо м и моз сет быт ъ исполъзо тяно

о для контроля изделий из крупнозер-кистьгх материалов с большим козй/ф - циентом затухакня звуковых во.г н, например леграфитовых:- материалов,

Цель изобретения - пон ьтюние точ-- ности измерения времени распростране ния звуковых золн в материале за (f.M eT учета конечности крутизны фрон- тов ах /стических икпульсов.

На фиг, 1 представлена функ;.шо 1ал-у пая схема устройства для определетшя времени распространения з)зуко.вых волн в материале.; на фиг, 2 - врекен- яке диаграммы, поясняющие работу устроистБа, I

i cTpoKCTBo для измерения времени распростргшения звуковьк волн pi мате риапе содер кит ударный механизм 1; механически связанный с ним злек-- троакустический преобразователь 2 и 1 одклгоченный к последнему усилитель 3; последовательно соединенные второй электр)оакус гг- 1ческий преобразова- -тель 4 и второй усилр1тель 5 и синхро инзатор 6, соединенный с шравляющим входом ударного механизма 1, четыре KOi -шаратора подключенные но

я и h

два к выходу каждого усилителя первый 11 и второй 12 источники опорного нанрялсенияд подр:люченные к вторым входам соответсТЕ, енно первого 7 и третьего 9 вт орог о 8 и четвертого 10 компараторов,; подключенные к выходам компараторов 7-10 четыре триггера вторые входы которых соединены с синхронизатором 6, последовательно соединенные первый элемент ЗИ-НЕ 17; элемент И.ПИ 18 и перзьж элемент : 9., второй элемент ЗИ-НЕ 20; подключенной к второму вход}/эле-- мента ИЛИ IS, второй элемент , подключенный к зькодз элемента И.ПК 18, реверсивный счетчик 22,, дзумя счетньц- П Т входами соединенный с вьп О соответственно первого 19 и второго 2I элементов 2И-НЕ5 а входом обнуления с выходом синхрокр5за7ора 6, последовательно соединенные генератор 23 И1 шульсов и делитель 24 частоты, выходы которых подключены к первы м входам соответственно первого 17 и второго /.О элемектоз ЗИ -НЕ прямой выхог второго 14 и инверснмй

; 33041Ж

вьгкод четвертого о триггеров-соеди- ;efi )i сог тве гственно с вторым и третьим ;1ходс:ми второго элемента ЗИ-ИЕ 20, Т)р5::мой и икверсный выход.ы третьего 5 трр Г герг 15 подключены к вторым входам соответственно первого 19 и вто- рог о 2i элементов 2К-НЕ, а прямой вхсд первого триггера 13 и инверсный вьгаО Д второго триггера 14 лодклгочены fO соответс гвекно к второь;у и третьему . входш первого элемента ЗИ-НЕ I J,

Уд э. -рньй М е X а ни зм

может быть вылтолнен 3 виде индентора г:з с эпектро- н,а1 нит;гым приводом 26, Напряжение второго источника 12 опорного напряжения устанавливает ся в два раза превьШ1аю) гим капря}кение первого источника 11

опорного напряжения. Делитель 24 частоты осутцествляет деление частоты га два Триггеры 13-16 пре. тставляют собой RS-TpurrepbJ; вы- лоогненные например на миквосхемах К155 ГМ2.

стройство работает следуюпдам образ1эм

По сигналу 27 (фиг,2) синхронизатора. 6 срабатьшает ударный механизм 1. При этом индентор 25 ударяет по поверхности контролируемого материа ta -йота изде.лия 28,, По же сигна- .ду с: выхода синхронизатора 6 осушест- вляется о бнуление реверсивного счет- чикь- 22 и установка в исходное поло- л-сенке триггеров 13-16,, на прямые выходы которых начинает поступать напряжение с уровнем логического нуля5 на инверснь х выходах устанавливается напряжение с з-фовнем логической единицы. При этом первый 17 и второй 20

элементы ЗИ-НЕ и первьй элемент 2И-КЕ 19 закрыты, а второй элемент 21 открыт для прохож,цения через не- го счетных импульсов на прямой вход реверсивного с.чгетчика 22,

Но окончании сртнхроимпульса 27

через время I. ; равное времени движения индентдра 25 до соу,дарения с поверхностью контролируемого материала 28,, и материале индентора 25 возбудртся упруг ие колебания, которые будут приняты электроакус пяческим преобразователем 2, CvtrHOBpeiviej-THo возбуж- гтаются упругие колебания в материале контролирз -емого изделия 28, ОбразуirfJO-iBCfi npir этом звуковые волны распространяются в материале изделия и чере.з врем Я Т принимаются вторыг- S ,г; ек .: ро а к у с тич s с к им пре о б р а з о в а т е л о м

3

А. На Лиг,2 показаны передние фронты 29 и 30 первых встуапений сигналов, полученных с выходов электроакустических преобразователей 2 и 4, которые в первом прр-гближении аппроксимированы отрезками наклонных линий ОВ и O D.

При достижении амплитуды сигнала от первого электроакустического преобразователя 2 величины U. (точка А на фиг„2), задаваемой первым источником 11 опорного напряжения, сраба- тьшает первый компаратор 7, первый триггер 13 устанавливается в рабочее состояние, разрешая прохождение счетных импульсов с частотой 2 МГц с генератора 23 импульсов через элемент ЗИ-НЕ 17 и далее через элемент ИЛИ 1 и второй элемент 2И-НЕ 21 на прямой вход реверсивного счетчика 22 импульсов.

По достижении амплитудой сигнала величины второго опорного напряжения и (точка В на фиг,2) срабатывает второй компаратор 8, второй триггер 14 устанавливается в рабочее состояние, запрещая прохождение счетных импульсов с частотой 2 МГц через пер- вьш элемент ЗИ-НЕ 17 и второй элемент ЗИ-НЕ 20, Так как , из фиг, 2 следует, что L, .J и, следовательно, счетчик 22 к моменту времени, соответствующему точке Е, набил. Х

рает число, равное времени L, + L выраженному в мкс,

По достижении амплитудой принятого сигнала с выхода приемника (преобразователя) . 4 значения первого опорного напряжения (точка С на фиг.2) срабатывает третий компаратор 9, третий триггер 15 устанавливается в рабочее состояние, запрещая прохожд.ение счетных импульсов на прямой вход счетчика 22 через второй элемент 2И-НР 21 и разрешая прохождение счетных импульсов с частотой 1 КГц через первый элемент 2И-НЕ 19 на второй счетньп вход (вход вычитания) реверсивного счетчика 22.

Наконец, по достижении амплитудой принятого с выхода приемника (преобразователя) 4 сигнала значения второго опорного напряжения (точка D на фиг.2) срабатывает четвертый компаратор 10, четпсртьш триггер 16 устанавливается в рабочее состояние, запрещая прохс ж |(.;ние счетных импульсов через элемент ЗИ-НК 20, тем самым

330 14останавли1 ая счет. ,Тяк как i ,, , то в результате число импулт-сол, подсчитанных реверсивным счетчиком 22, соответствует времени Т распростране- 5 ПИЯ звуковой волны в материале, выраженному в МКС (в периодах частоты 1 Гц) . При поступлении следующего синхроимпульса с выхода си1 хрониза- тора 6 процесс измерения повторяется.

Изобретение обеспе гивает повьппе- ние точности измерения в условиях помех, возникающих, например, за счет рассеяния акустических зон7тирую1цих импульсов на неоднородностях крупно- f5

25

зернистых контролируемых материалов. Формула изобретения

Устройство для измерения времени 2 распространения звуковых волн в материале, содержащее ударный механизм, механр чески связанный с ним электроакустический преобразователь и подключенный к пocлeднe ry усилитель, последовательно соединенные второй электроакустический преобразователь и второй усилитель и синхронизатор, . соединенный с управляющим входом

ударного механизма, отличаю- 0 щ е е с я тем, что, с целью повьше- ния точности измерения, оно снабжено четырьмя компараторами, подключенными по два к выходу каждого усилителя, первым и вторым источниками опор- 5 ного напряжения, подключенньми к вторым входам соответственно первого и третьего, второго и четвертого компараторов, подключенными к выходам компараторов четырьмя триггерами, 0 вторые входы которых соединены с :;инхронизатором, последовательно соединенными первым элементом ЗИ-НЕ, элементом ИЛИ и первым элементом 2И-НЕ, вторым элементом ЗИ-НЕ, под- 5 ключенным к второму входу элемента ИЛИ, вторым элементом 2И-НЕ, подключенным к выходу элемента ИЛИ, рев ер- сивным счетчиком, два счетных входа которых соединены с выходами соответ- 0 ственно первого и второго элементов 2И-НЕ, а вход обнуления - с выходом синхронизатора, последовательно соединенными генератором импульсов и делителем частоты, выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов ЗИ-НЕ, прямой выход второго и инверсный выход четвертого триггеров соединены соответственно с вторым и третьим входами второго элемента ЗИ-НЕ, прямой и инверсньм выходы третьего триггера подключены к вторым входам соответственно первого И

2330А16 .

второго элементов 2И-НЕ5 а прямой выход первого триггера и инверсный выход второго триггера подключены J соответственно к второму и третьему входам первого элемента ЗИ-НЕ.

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля акустическим методом и может быть использовано для контроля изделий из крупнозернистых материалов с большим коэффициентом затухания звуковых волн, например углеграфитовых материалов. Цель изобретения - повьшзение точности измерения времени распространения звуковых волн в материале за счет учета конечности крутизны фронтов акустических импульсов. Устройство содержит ударный механизм, связанный с ним первый электроакустический преобразователь, второй электроакустический преобразователь, счетчик и блок обработки сигналов, связанный с электроакустическими преобразователями и счетчиком. В блоке обработки сигналов анализируется длительность фронтов импульсов и вводится поправка в результат измерения времени распространения звуковых волн, связанная с конечностью крутизны фронтов. 2 ил. с (О (Л

Редактор РоЦицика

Составитель ГоМаксимочкин

Техред О.ГортвайКорректор Л.Пилипенко

Заказ 2762/4ьТираж 778о Подписное

ВНИИПИ Го сударе ТВ е и Н о г о комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, KocKBas Ж-35, Раушская наб., Д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприктие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4