Устройство для ультразвукового контроля сред Советский патент 1987 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в геофизике для изучения текстурных характеристик горных пород, упругих свойств и напряженного состояния сильно поглощающих анизотропных сред, в физике твердого тела, химии, материаловедении, строительстве и т.д.

жении последнего полупериода установившихся колебаний в принятом ультразвуковом импульсе и последнего импульса в эталонной пачке импульсов. Последний полупериод установившихся ко}тебаний в принятом импульсе, соответствующий последнему полупериоду возбуждающего сигнала, имеет амплиту

Целью изобретения является повыше-iо ДУ (длительность), равную амплитуде

ние точности измерения и.производительности контроля за счет синфазного оптического наложения последнего импульса в эталонной пачке импульсов и последнего полупериода установившихся, колебаний в прошедшем через образец ультразвуковом импульсе.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство для ультразвукового контроля сред содержит последовательно электроакустически соединенные зондирующий генератор 1, излучатель 2, приемник 3, усилитель 4 и осцил- лограф 5, измеритель 6 временных интервалов и синхронизатор 7, подключенный к входу измерителя 6 временных . интервалов, последовательно соединенные тактовый генератор 8, схему 9 вы- деления парных синхроимпульсов, вторым входом подключенную к выходу синхронизатора 7, RS-триггер 10, R-BXO- дом подключенный к второму выходу схе

схемы 9 выделения пар-«ых синхроимпуль-35 излучающего преобразователя путем

получения максимальной амплитуды всех полупериодов (периодов) колебаний в принятом ультразвуковом импульсе в измерительной пачке импульсов (добавсов, и первую схему И 11, выходом подключенную к входу зондирующего генератора 1, последовательно соединенные схему ИЛИ 12, входами подключенную соответственно к первому и второ- 40 к 4-5 имеющимся импульсам один, му выходам схемы 9 вьщеления тактовых два,... и т.д. импульса) и осуществляют визуальный контроль принятого импульса. Начиная с некоторого колебания (обычно с 6-7 полупериодов ко- 45 лебаний в принятом импульсе.

синхроимпульсов, и блок 13 формирования эталонных и измерительных импульсов, выходом подключенньш к: второму Входу первой схемы И 11, и вторую схему И 14, входами подключенную соответственно к инверсному выходу RS- триггера 10 и выходу блока 13 формирования эталонных и измерительных импульсов, а выходом - к второму вхо- 50 ДУ Y осциллографа 5, вход X осциллографа 5 подключен к второму выходу , схемы 9 выделения парных синхроимпульсов. Позициями 15-27 На фиг. 2 обозначены сигналы с блоков устройства 55 при его работе.

Суть изобретения заключается в том, что измерительные операции основаны на синфазном, оптическом налокаждый

полупериод колебаний которого соответствует определенному импульсу в измерительной пачке импульсов, т.е. первый полудтериод соответствует первому импульсу в измерительной пачке импульсов, второй полупериод - второму импульсу и т.д.), в принятом ультразвуковом импульсе устанавливается стационарный (установившийся) режим колебаний. При этом режиме, добавляя или отнимая один импульс в измерительной пачке импульсов, легко контролировать последний полупериод установившихся колебаний в прошедшем через

жении последнего полупериода установившихся колебаний в принятом ультразвуковом импульсе и последнего импульса в эталонной пачке импульсов. Последний полупериод установившихся ко}тебаний в принятом импульсе, соответствующий последнему полупериоду возбуждающего сигнала, имеет амплиту0

5 30 (длительности) полупериодов колебаний в стационарной (установившейся) части принятого ультразвукового импульса. Сразу же после окончания 5 возбуждающего сигнала (после окончания его последнего импульса) приня- тьш ультразвуковой импульс начинает затухать и амплитуда его последующего полупериода колебаний (после окончания последнего полупериода установившихся колебаний) становится меньше по сравнению с амплитудой .. последнего полупериода установившихся колебаний в принятом импульсе.

При контроле вначале осуществляют запуск зондирующего генератора пачкой измерительных импульсов, число импульсов в которой выбирают равным 4-5. Па экране осциллографа контролируют принятьй ультразвуковой импульс. Изменяя длительность и частоту импуль- сов в измерительной пачке импульсов, настраиваются на резонансную частоту

получения максимальной амплитуды всех полупериодов (периодов) колебаний в принятом ультразвуковом импульсе в измерительной пачке импульсов (добав к 4-5 имеющимся импульсам один, два,... и т.д. импульса) и осуществляют визуальный контроль принятого импульса. Начиная с некоторого колебания (обычно с 6-7 полупериодов ко- лебаний в принятом импульсе.

к 4-5 имеющимся импульсам один, два,... и т.д. импульса) и осуществляют визуальный контроль принятого импульса. Начиная с некоторого колебания (обычно с 6-7 полупериодов ко- лебаний в принятом импульсе.

каждый

полупериод колебаний которого соответствует определенному импульсу в измерительной пачке импульсов, т.е. первый полудтериод соответствует первому импульсу в измерительной пачке импульсов, второй полупериод - второму импульсу и т.д.), в принятом ультразвуковом импульсе устанавливается стационарный (установившийся) режим колебаний. При этом режиме, добавляя или отнимая один импульс в измерительной пачке импульсов, легко контролировать последний полупериод установившихся колебаний в прошедшем через

образец (принятом) ультразвуковом импульсе,

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 7 вырабатывает непрерывную последовательность синхроимпульсов 16 (на фиг. 2 показаны только два синхроимпульса), следующих с частотой Р,„,р 1/Т,,„,р , где Т,,р период повторения синхроимпульсов 16 Частота (период ) может регулироваться в широком диапазоне, определяемом нижним и верхним пределом измеряемого времени распространения ультразвука в исследуемой среде, при этом период Тсинхр (частота синхр измеряется измерителем 6 временных интервалов (цифровым частотомером) . Синхроимпульсы 16 подаются на первый (сигнальный) вход схемы 9 выделения парных синхроимпульсов, на второй (управляющий) вход которой подаются тактовые импульсы 15, следующие с тактовой частотой

такт

1/Т.

такт

вырабатываемые тактовым генератором 8, где период повторения тактовых импульсов. Частота Р выбирается из следующего условия: предыдущий ультразвуковой импульс должен полностью затухнуть до прихода последующего (на фиг. 2 разрывы по осям времени сделаны для того, чтобы показать следующий тактовый импульс и временной интервал ). Схема 9. формирует парные синхроимпульсы 17 (измерительный) и 18 (эталонный), и так как она периодически управляется тактовыми импульсами 15, то парные синхроимпульсы 17 и 18 следуют с тактовой частотой (последующие парные синхроимпульсы на фиг.2 не показаны).

Измерительный синхроимпульс 17 синхронизирует работу зондирующего генератора 1 для получения измерительного ультразвукового (прошедшего через образец) импульса, а эталонный синхроимпульс 18 используется для формирования эталонной пачки импульСОВ, используемой, для синфазного оптического наложения с измерительным ультразвуковым.

Измерительный синхроимпульс 17 подается на S-вход RS-триггера 10, и на его прямом выходе Q устанавливается 1 (19), а на инверсном Q - О (20), Эталонный синхроимпульс 18 возвращает RS-триггер 10 в исходное

55923

положение (на прямом выходе Q устанавливается О, а на инверсном - 1).

С помощью схемы ИЛИ 12 измерительный 17 и эталрнньй 18 синхроимпульсы объединяются по одному выходу (вькод схемы 12 - 21) и подаются на вход блока 13 формирования измерительных

1Q и эталонных пачек импульсов, который формирует измерительную и эталонную пачки импульсов (22, первая пачка - измерительная, вторая - эталонная) с регулируемыми числом импульсов,

15 длительностью и частотой импульсов, причем число импульсов в эталонной г пачке импульсов, их длительность и частота выбраны равными соответствующим параметрам в измерительной пачке

20 импульсов. Последнее условие легко выполнимо, так как измерительные и эталонные пачки импульсов формируются одними и теми же элементами блока 13. Блок 13 формирует синхронизи25 руемые управляющим сигналом 21 идентичные пачки импульсов, но сдвинутые между собой -на временной интервал, .-, определяемый задержкой между импуль0

синхр

кото-

5

0

сами 21, т.е. временем Т рое, как указано выше, может регулироваться в широких пределах. Первое условие, т.е. получение регулируемых числа импульсов в пачке, их длительности и частоты, легко выполнимо при применении цифровых схем.

Измерительная и эталонная пачки {импульсов с выхода блока 13 подаются . соответственно на первые входы схем И 11 и 14, на вторые входы которых подаются импульсы 19 и 20 с двух выходов RS-триггера 10,соответственно. При наличии на двух входах первой схемы И 11 сигналов 19 и 22 на ее выходе формируется измерительная пачка импульсов 23, и, соответственно, при наличии на двух входах второй схемы И 14 сигналов 20 и 22 формиру ется эталонная пачка импульсов 24. С выхода первой схемы И 11 измерительная пачка импульсов 23 подаётся на вход зондирующего генератора 1, который возбуждает излучатель 2. Приемник 3 принимает ультразвуковой импульс, прошедший через образец. Принятый g ультразвуковой импульс усиливается (25) усилителем 4 и контролируется . на одном из входов осциллографа 5, на второй вход которого с выхода второй схемы И 14 подается эталонная

5

0

пачка импульсов 24, при этом синхронизация осциллографа 5 осуществляется, эталонным синхроимпульсом 18 (пилообразное напряжение развертки осциллографа на фиг. 2 не показано). Регулируя частоту синхроимпульсов, вырабатываемых синхронизатором 7, можно регулировать время задержки между измерительнь1м 17 и эталонным 18 синхроимпульсами, т.е. время задержки между моментом запуска зондирующего генератора 1 и эталонной пачкой импульсов. Путем регулировки данной «временной задержки можно полу чить синфазное оптическое наложение последнего импульса 26 в эталонной пачке импульсов и последнего полупериода 27 установившихся колебаний в пришедшем через образец ультразвуковом импульсе 25. В этом случае время распространения ультразвука в образце, соответствующее фазовой скорости распространения ультразвукового сигнала, равно Т

Формула и зобретения

Устройство для ультразвукового контроля сред, содержащее последовательное электроакустически соединенные зондирующий генератор, излуча- , тель, приемник, усилитель и осциллограф, измеритель временных интервалов и синхронизатор, подключенный к

1Q входу измерителя временньк интервалов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и производительности контроля, оно снабжено последовательно со15 единенными тактовыми генератором, схемой выделения парных синхроимпульсов,

вторым входом подключенной к вькоду синхронизатора, RS-триггером, R-BXO- дом подключенным к второму выходу

20 схемы выделения парных синхроимпульсов, и первой схемой И,выходом под- ключенной к входу зондирующего генератора, последовательно соединенными схемой ИЛИ, входами подключенной со симхр

которое с высокой 25 ответственно к первому и второму выточностью измеряется измерителем 6 ходам схемы вьщеления парных синхро- временных интервалов (цифровым час- импульсов, и блоком формирования тотомером).эталонных и измерительных импульсов.

Использование .предложенного устро- выходом подключенным к второму вхо- йства позволяет устранить погрешности зо КУ первой схемы И, и второй схемой измерений, связанные с измерительны- И, входами подключенной соотвеТствен- ми операциями по совмещению характер- но к инверсному выходу RS-триггера

и выходу блока формирования, эталон- .

ных и измерительных импульсов, а вынестабильности развертки осциллогра- „.. ходом - к второму, входу Y осциллог- ,Jo

фа и повысить производительность кон-рафа , вход X осциллографа подк-

троля за счет исключения регистрациилючен к второму выходу схемы

первого вступления принятой ультра-вьщеления- парных синхрошшуль звуковой волны. .сов.

ных точек возбуждающего и принятого импульсов, за счет исключения влияния

Формула и зобретения

Устройство для ультразвукового контроля сред, содержащее последовательное электроакустически соединенные зондирующий генератор, излуча- , тель, приемник, усилитель и осциллограф, измеритель временных интервалов и синхронизатор, подключенный к

входу измерителя временньк интервалов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и производительности контроля, оно снабжено последовательно соединенными тактовыми генератором, схемой выделения парных синхроимпульсов,

вторым входом подключенной к вькоду синхронизатора, RS-триггером, R-BXO- дом подключенным к второму выходу

схемы выделения парных синхроимпульсов, и первой схемой И,выходом под- ключенной к входу зондирующего генератора, последовательно соединенными схемой ИЛИ, входами подключенной сои

J

LJ

U

r,

TctJH)fp

juimiuiM

шшишшм

H

IT

- -

и

Ч)

u

jumfuuifuukf

-,

ШПШШШЕЖГ

фие.2

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для изучения характеристик твердых тел с большим затуханием ультразвука. Целью изобретения является повышение точности измерения и производительности контроля за счет синфазного оптического наложения последнего импульса в эталонной пачке импульсов и последнего полупериода . установившихся колебаний в прошедшем через образец ультразвуковом импульсе, для чего дополнительно введены тактовьм генератор 8, схема 9 выделения парных синхроимпульсов, RS-триг- гер 10, две схемы И 11, 14, схема ИЛИ 12 и блок 13 формирования эталонных и измерительных импульсов. 2 ил. л с

Составитель Л. Иванов Редактор Л. Веселовская Техред А.Кравчук Корректоре.

Заказ 5789/40Тираж 776Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

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

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