Способ определения толщины слоя Советский патент 1986 года по МПК G01N29/00 G01B17/02 

телькой технике и может быть использовано при определении толщины слоя с помощью ультразвуковых (УЗ) колебаний, в частности при измерении тол- ной поверхностью слоя 3 сигнал сколь- щины слоев жировой и-мьшечной ткани зил по другой поверхности слоя 3,

сельскохозяйственных животных.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обе.спечения возможности безэталонного определения толщины слоя жидких, водоподобных и сьшучих материалов.

На чертеже представлены установленные на поверхности слоя совмещенный и приемный преобразователи.

На чертеже обозначены: совмещенный преобразователь 1, приемный преобразователь 2, слой 3, толщину которого определяют.

перемещаясь в сторону приемного преобразователя 2. Излучения УЗ колебаний под углом If к границе слоя и осущестfO вление поворота с постоянной угловой скоростью ч осуществляется, например, методами электронного сканирования, Прошедщие через слой 3 непрерывные УЗ колебания, претерпевшие вследст 5 вие эффекта Допплера сдвиг частот, принимают преобразователем 2. Принятый -сигнал содержит спектр частот допплеровского сдвига, максимальная частота которого f, соответству 5 вие эффекта Допплера сдвиг частот, принимают преобразователем 2. Принятый -сигнал содержит спектр частот допплеровского сдвига, максимальная частота которого f, соответствуСущность спосо-ба определения тол- 20 ет моменту времени, когда пучок отины слоя заключается в следующем. На поверхности слоя- устанавли- вают совмещенный и приемный преобразователи на фиксированном расстоянии. Совмещенным преобразователем лучагот импульсы УЗ колебаний нормально к границе слоя и принимают отраженные донной поверхностью УЗ колебания. Измеряют время Т распространения принятых совмещенным преобразо- -30 вателем УЗ колебаний. Затем излучают совмещенным преобразователем непрерывные УЗ колебания под углом Ч к границе слоя и изменяют угол f с фиксированной скоростью uJ . Прошедшие 35 через слой непрерывные УЗ колебания принимают приемным преобразователем и измеряют максимальную частоту допп- .леровского сдвига. Толщину слоя определяют по времени Т распространения с учетом максимальной частоты допплеровского сдвига.

Способ определения толщины слоя реализуется следующим образом.

На поверхности слоя 3 устанавливают совмещенный и приемньй преобразователи 1 и 2 таким образом, что расстояние между самыми удаленными точками преобразователей 1 и 2 равно- А. Излучают совмещенным преобра- 50 зователем 1 импульсы УЗ колебаний- нормально к границе слоя 3 и принимают им же отраженные донной поверхностью слоя 3 УЗ колебания. Время Т

где f - частота излучения; I - толщина слоя 3; С - скорость распространения УЗ колебаний в материале слоя 3.

Так как , толщину f слоя 3 определяют по времени Т с учетом

40 частоты f

из выражения

АТ .(f..l

п е / ff- fj т

2(f..

f ) т

Одновременно с толщиной слоя 3 45 можно определить и скорость С распространения УЗ колебаний в материале слоя 3 из выражения

,{2iA f.,.-ui J, , +A(.fMa.

97f -f ( f . ..VT

2(f.)

lO-T

в случае определения толщины слоя жидких сред или мягких биологи- .ческих тканей поворот УЗ луча может быть осуществлен и механически, нераспространения УЗ импульса в слое 3 55 пример, поворсЗтом совмещенного пре- в прямом и обратном направлениях из- ; обраэователя вокруг оси, проходя- меряют одним из известных способов, щей через его центр,лежащей в плоское- например, при помощи осциллографичес- ти установки преобразователей и пер- кого индикатора. Затем совмещенным пендикулярной линии, соединяющей -

ные УЗ колебания и осуществляют поворот УЗ пучка с фиксированной угловой скоростью tO так, чтобы отраженньш донперемещаясь в сторону приемного преобразователя 2. Излучения УЗ колебаний под углом If к границе слоя и осуществление поворота с постоянной угловой скоростью ч осуществляется, например, методами электронного сканирования, Прошедщие через слой 3 непрерывные УЗ колебания, претерпевшие вследствие эффекта Допплера сдвиг частот, принимают преобразователем 2. Принятый -сигнал содержит спектр частот допплеровского сдвига, максимальная частота которого f, соответствует моменту времени, когда пучок отраженных УЗ лучей выходит за пределы преобразователя 2 (именно этому моменту соответствует чертеж). Максимальную частоту допплеровского сдвига макс измеряют, например, с помощью анализатора спектра С4-25. Считая пучок УЗ лучей параллельным, а отражение на донной поверхности слоя 3 зер- кальным, получим

f -f -f

МОКС о о

и)

2 С-

где f - частота излучения; I - толщина слоя 3; С - скорость распространения УЗ колебаний в материале слоя 3.

Так как , толщину f слоя определяют по времени Т с учетом

35

40 частоты f

из выражения

АТ .(f..l

п е / ff- fj т

2(f..

f ) т

50

Одновременно с толщиной слоя 3 45 можно определить и скорость С распространения УЗ колебаний в материале слоя 3 из выражения

,{2iA f.,.-ui J, , +A(.fMa.

97f -f ( f . ..VT

2(f.)

lO-T

центры совмещенного и приемного преобразователей. В этом случае толщина I слоя и скорость С распространения УЗ колебаний в его материале определяется при решении численными методами системы уравнений

. 2f.-u) 1Т(А-К) +4Г

(;

/ IA-R2l+AL- H 2 jyAV4 E -2AR-RiA-R) 2 (A-R)FТ 2f/C , где

R - радиус совмещенного преобразователя.

Формула изобретения

Способ определения толщины Слоя, заключающийся в том, что устанавливают совмещенный и приемный преоб805194

разователи на поверхности слоя на фиксированном расстоянии, излучают совмещенным преобразователем импульсы ультразвуковых колебаний нормальс но к границе слоя, принимают им отраженные в слое колебания, измеряют время их распространения, излучают совмещенным преобразователем ультразвуковые колебания под углом

10 к границе слоя и принимают колебания , прошедшие через слой, приемным преобразователем, отличающий- с я тем, что, с целью расширения области применения, при непрерывном

15 излучении ультразвуковых колебаний под углом к границе слоя изменяют этот .угол с фиксированной скоростью, измеряют максимальную частоту доппле- ровскрго сдвига, а толщину слоя опре20 деляют по времени распространения с учетом максимальной частоты доппле- ровского сдвига.

Изобретение относится к облас- . ти измерительной техники и может быть использовано при определении толщины слоя с помощью ультразвуковых (УЗ) колебаний. Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности безэталонного определения толщины слоя водоподобных и сыпучих материалов благодаря учету максимальной частоты допплеровского сдвига. Устанавливают на фиксированном расстоянии совмещенный и приемньй пре- образователи на поверхности слоя. Сначала излучают совмещенным преобразователем импульсы УЗ колебаний нормально к границе слоя и измеряют их время распространения. Затем излучают совмещенным преобразователем непрерывные УЗ колебания под углом к границе слоя и с постоянной угловой скоростью изменяют зтот угол. Принимают приемным преобразователем УЗ колебания, прошедшие через слой, и измеряют максимальную частоту допплеровского сдвига, которую учитывают при определении толщины слоя по времени распространения. 1 ил. а С

Редактор А.Долинич

Составитель В.Гондаревский

Техред л.Олейник Корректор М.Максимишинец;

Заказ 7061/49 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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