Способ измерения коэффициента отражения ультразвуковой волны в зависимости от угла падения на поверхность образца Советский патент 1989 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к неразру- шаюцему контролю и может быть использовано для исследования локальных структурно-механических свойств образца путем измерения зависимости коэффициента отражения плоской ультразвуковой ВОЛ1Ш от угла падения на исследуемую поверхность.

Целью изобретения является повышение производительности измерения за счет проведения одновременного измерения коэффициента отражения при разных углах падения.

На фиг. I представлена структурная схема устройства для реализации способа измерения коэффиц1 ента отражения ультразвуковой волчьц на фиг. 2 - результаты измерения функции | R(27 f) || P(2 irf)| для полистирола (кривая 1) и стали (кривая 2), где R - коэффициент отражения, Р - апертурная функция.

Устройство выполнено на основе акустического микроскопа, работающего в режиме отражения, и содержит электроакустический преобразователь, сос- тоящ1{й из пьезопреобразователя I, эвукопровода 2, акустической линзы 3, иммерсионную среду 4, генератор 5 когерентных радиоимпульсов, переклю

чатель 6 прием - передача, селектор 7 приемное устройство 8, электромеханический гфивод 9, служащей для перемещения образца 10 и блок 11 управления. Кроме того, устройство содержит спектральную составляющую 12, соот- ветстт уюцую сигналу помехи, не испытавшему отражения от образца.

Способ осуществляют следуюишм образо; ,

Возбуждают пьезопреобразователь I последовательностью когерентных радиоимпульсов с центральной частотой f(j и частотой повторения Г.,, подавае- мых с 1 енератора 5. Импульсный режим работы позволяет использовать один и тот же пьезопреобразователь 1 как для кзлу . так и для :фиема отраженных ультразвуковых э: о-иг ;Г1ульсов Используемый электроакустический пьезопреобразователь } излучает в иммерсионную среду А сходящуюся продольную волну. Данную направляют на исследуемьй участок образца iO который с помощью электромеханического привода 9 .ит вдоль акустической оси с nt CT . ЯнкозЧ с: Оростью V Плоские волны, у1 ло1.ым cn-.jiTpoM которых может быть представг1.-ма сходящаяся волна, после отражеи: я от образца 10 не только меняют амипитуду и фазу в соответствии с коэффициентом отражения для данной поверхности, но и преобретают допгшеровский сдвиг по частоте на величину

о6 21О/оСоз0 , где К - волновое число;

0 - угол падения плоской волмы

на поверхность образца. Отраженньш от поверхности образца 10 ультразвуковой эхо-сигнал принимают пьезопреобразователем 1, сигнал с которого путем переключение с помощью переключателя 6 подают на селектор 7 и приемное устройство 8, Путем временного стробирования вьаделя- 10Т полезный сигнал на фоне сигналов переотражения и помех. Коэффициент отражения определяется спектральной плотностью на любом из частотных интервалов шириной , причем модуль коэффициента отражения определяется только модулем спектральной плотно

сти. Поэтому для нахождения функции R(6) д(0)1 т.е. амплитуды и фазы плоских нолн углового спектра, отраженного от образца, выделяют радиотехническими методами в выходном сигнале преобразователя составляющие, соответствующие этим плоским волнам. Такими методами выделения могут быть, например, узкополосная фильтрация на высокой частоте либо синхронное детектирование и демодуляция с последующей Низкочастотной фильтрацией. Далее регистрируют амплитуду и фазу выделенных сигналов в зависимости от величины допплеровского сдвига, измеряя тем самым функцию Я(0)-Рд(0). Отсюда вычисляют коэффициент отражения R(0V. п.лчем апертурную функцию РдСб) и:шачаль;га определяют либо путем калибровки, т.е. путем исследования материала с известным коэффициентом отражет1Я, либо известным способом.

ормула изобретения

Ciifч об измерения коэффициента отражения ультразвуковой волны в зависимости от угла падения на поверхность образца, заключающийся в том, -iTo направляют на исследуемый участок лолерхностн образца сфокусированную гфодольную ультразвуковую волну, акустическая ось которой перпендикулярна noBepxHocTHt перемещают образец вдоль акустической оси, принимают эхо-сигнал от поверхности образца и с учетом параметров этого сигнала определяют коэффициент отражения ультразвуковой волны в зависимости от угла падения на поверхность образца, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности измерений, перемещение образца осуществляют равномерно, вьщеляют из принятого эхо-сигнала составляющие, соответствующие плоским волнам углр- вого спектра падающей волны с доппле- ровским сдвигом, а в качестве параметров используют зависимость амплитуд и фаз этих составляющих от частоты.

Ю

;;

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для исследования локальных структурно-механических свойств образца путем измерения зависимости коэффициента отражения плоской ультразвуковой волны от угла падения на исследуемую поверхность. Цель изобретения - повышение производительности измерения за счет проведения одновременного измерения коэффициента отражения при разных углах падения. Для этого направляют на исследуемый участок поверхности образца сфокусированную продольную ультразвуковую волну с акустической осью, перпендикулярной поверхности образца, перемещают исследуемый образец вдоль акустической оси с постоянной скоростью, принимают эхо-сигнал от поверхности образца, выделяют из принятого эхо-сигнала составляющие, соответствующие плоским волнам углового спектра падающей волны с допплеровским сдвигом, а в качестве параметров используют зависимость амплитуд и фаз этих составляющих от частоты. 2 ил.

Редактор Н.Рогулич

Составитель Г.Федоров Техред А.Кравчук

Заказ 7037/47

Тираж 789

ВНШШИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

фиг. J

мин

Фиг. 2

Корректор О.Ципле

Подписное