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

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быт использовано Для измерения скорости ультразвука в различных материалах.

Целью изобретения является повышение точности измерения ультразвук за счет исключения динамической погрешности, обусловленной изменением физических свойств исследуемой среды во времени.

На фиг. 1 представлена блок-схем устройства для измерения скорости ультразвука; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для измерения скорост ультразвука содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генратор 2 импульсов, акустически связанные передающий 3 и приемньш 4 акустические преобразователи и усилтель 5, последовательно соединенные первый триггер 6 и преобразователь 7 временного интервала в код, второй триггер 8, в содом подключенный к выходу первого триггера 6, а выходом - к второму входу преобразователя 7 временного интервала в код,.последовательно соединенные пороговую схему 9, входом подключенную к выходу , усилителя 5 третий триггер 10 и формирователь 11 импульсов, вторым входом подключенный к выходу усилителя 5, схему 12 задержки, включенную .между выходом синхронизатора 1 и входом первого триггера 6, выход синхронизатора 1 подключен к второму входу третьего триггера 10,, вьпсод формирователя 11 импульсов подключен к вторым входам первого и второго триггеров 6 и 8.

Устройство для измерения скорости ультразвука работает следующим образом.

Перед моментом возбуждения акустического преобразователя 3 триггера 6, 8 и 10 сброшены. Акустических колебаний в исследуемом объекте (не показан) нет, сигнал на выходе усилителя 5 соответствует сигналу шума и меньше порога срабатывания пороговой схемы 9, выходной сигнал формирователя 11 импульсов соответствует шумовому. Синхронизатор 1 формирует импульс запуска, при этом генератор 2 импульсов вырабатывает импульс, под действием которого в излучающем акустическом преобразователе 3 во.збуждаются акустические

колебания, устанавливаются триггеры

6и 10, на вход формирователя 11 поступает единица и на его выходе устанавливается ноль. Триггер 8 при этом остается в сброшенном состоянии. На вход суммирования преобразователя 7 временного интервала в код поступает единица, при этом код на выходе преобразователя 7 соответствует времени от установки триггера 6 до текущего момента.

В исследуемом объекте возбуждают акустические колебания, которые в момент времени t достигают преобразователя 4 и на выходе усилителя 3 появляется периодический сигнал.При достижении заданной величины выходного сигнала усилителя 5 полярности, обратной полярности первого вступления, большего, чем уровень шумов, срабатывает пороговая схема 9 и триггер 10 сбрасывается, разрешая работу формирователя 11. Этот момент соответствует началу второго полупериода входного сигнала, при котором напряжение на выходе усилителя 5 меньше ноля, поэтому сигнал на выходе формирователя 11 импульсов остается равным нолю. В момент прохода выходного сигнала усилителя через ноль (t + Т) на выходе формирователя 11 импульсов устанавливается единица, по переднему фронту которого второй триггер В устанавливается в единицу, а первый триггер 6 сбрасывается. На суммирующем входе преобразователя

7временного интервала в код устанавливается ноль, а на вычитающем - единица. При этом его выходной код соответствует временному интервалу

t + Т. Далее из этого кода вычитаетс значение, соответствующее времени сохранения триггера 8 в установленном состоянии. В момент времени t +

3 . + г Т на выходе формирователя 11

импульсов устанавливается ноль, а в момент t + 2Т - единица, по переднему фронту которой триггер 8 устанавливается в ноль (сигнал на его первом входе), т.е. триггер 8 устанавливается в единицу а течение времени периода колебаний Т и выходной код преобразователя 7 временного интервала в код в этот момент соответствует времени t « Т - Т t. При последующих срабатываниях формирователя 11 импульсов триггеры 6 и 8 остаются сброшенными, поэтоМу установ ленный код сохраняется до следующег запуска устройства сигналов синхронизатора 1. Для увеличения точности измерения полное измерение может включать несколько таких запусков, перед которыми преобразователь 7 временного интервала в код устанавливается в ноль. В случае, если в исследуемом материале возможны искажения начала принимаемого сигнала вследствие отражения, то для определения t можно воспользоваться моментами времени первого и второго прохода входного сигнала через ноль. При этом порого вая схема 9 срабатывает от входного сигнала в полярности импульса перво го вступления, а формирователь 11 импульсов вырабатывает короткий импульс при каждом проходе сигнала на его втором входе через ноль при нал чии на его первом входе сигнала раз решения (ноля), т.е. в момент време ни t + t и t + Т. Тогда код в преб разователе 7 временного интервала + 1-2 t в код соответствует t 2 2 Погрешность, связанная с временной задержкой выходного сигнала формиро .вателя 11 импульсов и определяемая инерционностью акустических преобразователей 3 и 4, исключается введением схемы 12 задержки, предназначенной для задержки сигнала установки триггера 6. Изобретение позволяет повысить точность измерения скорости ультразвука за счет формирования временньгх измерительных интервалов по моментам второго и четвертого прохода ограниченного входного сигнала усилителя через ноль, исключить динамическую . погрешность, обусловленную изменениями физических свойств исследуемой среды со временем и нарушением акустического контакта преобразователей с исследуемой средой. Формула изобретения Устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, генератор импульсов, акустически связанные передающий и приемный акустические преобразователи и усилитель, последовательно соединенные первый триггер и преобразователь временного интервала в код, второй триггер , входом подключенный к выходу первого триггера, а выходом - к второму входу преобразователя временного интервала в код, отличающееся тем, что, с Целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными пороговой схемой, входом подключенной к выходу усилителя, третьим триггером иформирователем импульсов, вторым входом подключенным к выходу усилителя, схемой задержки, включенной между выходом синхронизатора и входом первого триггера, выход синхронизатора . подключен к второму входу третьего, триггера, выход формирователя им- пульсов подключен к вторым входам первого и второго триггеров.

rww--Мш

I I

Фиг. г

....l

A/W

-H

fl П 0

JluJLJL

L

nru

i 1-27 I

I

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля. Целью изоб.ретения является повышение точности измерения ультразвука за счет исключения динамической погрешности. обусловленной изменением физических свойств исследуемой среды во времени. Введение в устройство для измерения скорости ультразвука последовательно соединенных пороговой схемы 9, третьего триггера 10 и формирова-. теля 11 импульсов позволяет повысить точность измерения скорости ультразвука путем формирования временных измерительных интервалов по моментам второго и четвертого прохода ограниченного входного сигнала усилителя . 5 через ноль. Введение схемы задержки, предназначенной для задержки сигнала установки триггера 6, псззволяет исключить погрешность, связанную (Л с временной задержкой входного сигнала формирователя 11 импульсов и опс ределяемую инерционностью акустических преобразователей 3 и 4. 2 ил.