Способ измерения параметров затухания ультразвука Советский патент 1987 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к неразру- контролю и может быть испольовано при контроле качества твердых лабопоглощающих тел по частотной заисимости затухания ультразвуковых олн.

Цель изобретения - расширение ункциональных возможностей из epeния а счет определения частотной зависиости коэффициента затухания.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации способа измерения коэффициента затухания ультразвука; на фиг. 2 - временные диаграммы импульсов.

Устройство для измерения коэффициента затухания ультразвука включает резонансный ультразвуковой преобразователь 1, генератор 2 импульсов, приемник 3, вход которого подключен к резонансному ультразвуковому пре-, образователю 1, соединенному с выходом генератора 2 импульсов, перестраиваемый частотньй фильтр 4, осциллограф 5, синхронизатор 6, блок 7 модулирующего напряжения, частотный модулятор 8, выход которого подключен к генератору 2 импульсов, а вход- к выходу блока 7 модулирующего напряжения, соединенного своим входом с первым выходом синхронизатора 6, второй выход которого подключен ко второму входу генератора 2 импульсов, а третий выход соединен с входом X осциллографа 5, вход Y которого подключен к выходу перестраиваемого частотного фильтра 4, вход которого соединен с выходом приемника 3. Устройство содержит также канал 9 обработки первой серии эхо-импульсов, канал 10 обработки второй серии эхо-импульсов,, канал 11 обработки N-й серии эхо-импульсов. Каждый канал 9-11 -обработки серий эхо-импульсов в свою очередь включает перестраиваемый частотный фильтр 12, блоки 13 и 14 вьщеления импульсов, блок 15 измерения логарифма отношения амплитуд импульсов и регистратор 16, вход которого подключен к вьжоду блока 15 измерения логарифма отношения амплитуд импульсов, соединенного своими входами с выходами блоков 13 и 14 выделения импульсов. Первые входы блоков 13.и 14 вьщеления импульсов соединены друг с другом и подключены к выходу перестраиваемого частотного фильтра 12, а вторые входы блоков 13

5

0

5

и 14 выделения импульсов также соединены друг с другом и соединены с вторым входом каждого канала 9-11 обработки серии эхо-импульсов. Вторые входы каждого канала 9-11 обработки серии эхо-импульсов соединены друг с другом и подключены к четвертому выходу синхронизатора 6. Вход перестраиваемого частотного фильтра 12 каждого канала 9-11 обработки серии эхо-импульсов является первым входом каждого канала 9-11 обработки серии эхо-импульсов. Первые входы каждого канала 9-11 обработки серии эхо-импульсов соединены друг с другом и подключены к выходу приемника 3. Резонансный ультразвуковой преобразователь 1 акустически соединен с исследуемым образцом 17.

Способ измерения коэффициента затухания ультразвука осуществляют следующим образом.

В исследуемый образец 17 излучают ультразвуковые импульсы с помощью резонансного ультразвукового преобразователя 1, которьй возбуждают (Электрическим импульсом, вырабатываемым генератором 2 импульсов. Частоту заполнения в пределах каждого электрического импульса возбуждения резонансного преобразователя 1 периодически изменяют в диапазоне частот, включающем основную резонансную частоту резонансного ультразвукового преобразовате:ая 1 и его нечетные гармоники. Высокочастотный электрический радиоимпульс, которым возбуждают ре- зонансньш ультразвз ковой преобразователь 1 и в пределах которого частоту заполнения изменяют в диапазоне частот, включающем основную резонансную частоту резонансного ультразвукового преобразователя 1 и две ее нечетные гармоники (фиг. 2а). При 5 возбуждении резонансного ультразвукового преобразователя 1 таким импульсом в исследуемом образце 17 возникает и распространяется три ультразвуковых импульса. Первые три импульса соответствуют импульсам ультразвуковых колебаний, излучаемых резонанс1 .- ,,

ным ультразвуковым преобразователем

1 в исследуемьш образец 17 при возбуждении резонансного ультразвукового преобразователя 1 на основной резонансной частоте, ее третьей и пятой гармниках (фиг. 2б). Импульсы ультразвуковых колебаний с различной час0

5

0

0

5

3

тотой заполнения распространяются в исследуемом образце 17 независимо друг от друга, многократно отражаясь от его Противоположных граней, С помощью резонансного ультразвукового преобразователя 1 принимают отраженные эхо-импульсы. Принятые эхо-импульсы одновременно подаются в каналы 9-11 обработки серий эхо-импульсов (фиг. 26). На входе каждого канала 9-11 обработки серии эхо-импульсов установлены перестраиваемые частотные фильтры 12, с помощью которых принятые эхо-импульсы разделяют на серии, в каждой из которых частота заполнения эхо-импульсов соответствует полосе пропускания резонансного ультразвукового преобразователя 1 на одной из его резонансных частот (фиг. 2в-д).

С выхода перестраиваемого частотного фильтра 12 каждого канала 9-11 обработки серий эхо-импульсов серия эхо-импульсов подается на вход блоков 13 и 14 выделения импульсов, в которых из каждой серии эхо-импульсов выделяются два, например соседних, эхо-импульса. С выходов блоко э 13 и 14 выделения импульсов выделенные эхо-импульсы подаются на входы блока 15 измерения логарифма .отношения амплитуд импульсов каждого канала 9-1 1 обработки серии эхо-импульсов, где по экстремальным значениям амп- литуд двух вьщеленных эхо-импульсов определяют коэффициент затухания ультразвука. Коэффициент затухания ультразвука регистрируется в регистраторе 16.

На экране электронно-лучевой трубки осциллографа 5 наблюдают принятые эхо-импульсы или какую-либо серию принятых импульсов, выделенную перестраиваемым частотным фильтром 4.

Синхронизатор 6 обеспечивает сог- ласованньй между собой запуск генератора 2 импульсов, блока 7 модулирующего напряжения, генератора развертки осциллографа 5 и блоков 13 и 14 вьщеления импульсов каналов 9-11 обработки серий эхо-импульсов.

Блок 7 модулирующего напряжения вырабатывает соответствующее напряжение, например линейно-изменяющееся которое подается на частотньй модулятор 8, соединенный с генератором

320, 4

2 импульсов, и с помощью которого устанавливают ггеобходимый диапазон частот и закон изменения частоты заполнения в пределах электрического возбуждающего импульса. Частотный модулятор 8 при подаче на него модулирующего напряжения с блока 7 моду- лирующего напряжения непосредственно иаменяет частоту генератора 2 импуль- сов.

Время, необходимое для определения коэффициента затухания ультразвука по,, экстремальным значениям амплитуд двух выделенных эхо-импулБСов каждой серии, не превьшает.0,1 с. За это время скорость изменения коэффициента затухания ультразвука в образце под воздействием внешних факторов составляет дБ/мкс,что для твердых тел с затуханием ультразвука порядка 0,05 дБ/мкс не превышает 0,02%.

Формула изобретения

Способ измерения параметров затухания ультразвука, заключающийся в том, что в исследуемую среду излучают ультразвуковые импульсы с помо- щью резонансного преобразователя, изменяют периодически частоту заполнения в пределах каждого .импульса, принимают отраженные эхо-импульсы,

по параметрам которых определяют коэффициент затухания ультразвука, о т- личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерения за счет определеНИН частотной ..зависимости коэффициента затухания ультразвука, периодичес- кое. изменение частоты заполнения осуществляют в дипазоне частот, включающем основную резонансную частоту пре.образователя и ее нечетные гармоники, коэффициент затухания измеряют по принятым эхо-импульсам, разделенным - на серии, в каждой из которых частота заполнения эхо-импульсов соответствует полосе пропускания преобразователя на одной из его резонансных частот, а по значениям коэффициента затухания на соответствующих частотах определяют частотную зависимость коэффициента затухания ультразвуковых волн в исследуемой среде.

Редактор П.Гереши

Заказ 612/51Тираж 777Подписное

ВНИИ1Ш Государственного комитета СССР

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

г

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

(ptf2f

Составитель Г.Федоров Техред И,Попови 4

Корректор В.Бутяга

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть, использовано при контроле качества твердых слабопоглощающих тел по частотной зависимости затухания ультразвуковых волн. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей измерения за счет определения частотной зависимости коэф- фициента затухания. В исследуемую среду излучают ультразвуковые импульсы, изменяют в пределах каждого импульса частоту заполнения в диапазоне, включающем основную резонансную частоту преобразователя и его нечетные гармоники, принимают эхо-сигналы, разделяют их на серии по частоте заполнения, по эхо-импульсам каждой вьщеленной серии измеряют коэффициент затухания ультразвука и по его значениям на соответствукшщх частотах определяют частотную зависимость коэффициента затухания ультразвуковых волн в среде. 2 ил.