Способ измерения времени распространения ультразвука Советский патент 1990 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано при измерении малых изменений времени распространения ультразвука в образцах, подвергаемых внешним воздействиям.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет сравнения плавно изменяемого периода непрерывных синусоидальных электрических колебаний со всеми попарными сочетаниями из N принятых сигналов.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для осуществления способа; на фиг 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Устройство для осуществления способа измерения времени распространения ультразвука содержит задающий генератор 1, делитель 2 частоты, последовательно соединенные линию 3 задержки, генератор 4 зондирующих импульсов, электроакустический преобразователь 5 (ЭАП), ограничитель 6 и

осциллограф 7, частотомер 8 и последовательно соединенные формирователь 9 импульсов и генератор 10 подсвечивающих импульсов, выход которого подключен ко входу яркостной модуляции осциллографа

7,выход задающего генератора 1 соединен со входами делителя 2 частоты, частотомера

8,с тактовым входом формирователя 9 импульсов и с входом горизонтальной развертки осциллографа 7. Выход делителя 2 частоты соединен со стартовым входом формирователя 9 импульсов и с входом линии 3 задержки. На фиг. 1 также показан образец 11 исследуемого материала, на котором установлен ЭАП 5.

Устройство работает следующим образом.

Непрерывный синусоидальный сигнал задающего генератора (фиг. 2, а), период которого измеряется при помощи частотомера 8, используется для запуска через делитель 2 частоты и линию 3 задержки

генератора 4 зондирующих импульсов, управления разверткой осциллографа 7 и задания режима работы формирователя 9 импульсов. Выходной сигнал генератора 4 зондирующих импульсов возбуждает ЭАП 5, работающий в совмещенном режиме. Коэффициент деления делителя 2 частоты выбирается таким, чтобы за время между двумя последовательными запусками генератора 4 происходило затухание всех отраженных ультразвуковых сигналов в образце 11. Принятые ЭАП 5 сигналы поступают через ограничитель 6 на вход усилителя вертикального отклонения осциллографа 7. Если период синусоиды равен интервалу времени между последовательными эхо- сигналами и коэффициент деления частоты выбран равным, например, 100, то генератор 4 зондирующих импульсов срабатывает через 100 периодов синусоиды, причем каждый из этих 100 периодов обеспечивает горизонтальную развертку на экране осциллографа 7 к строго определенному моменту: первый период - к появлению зондирующего импульса, второй-к появлению первого отраженного импульса, третий - к появлению второго отраженного импульса и так далее. За счет послесвечения экрана эхо-импульсы, появляющиеся на различных ходах развертки, выглядят попериодно совмещенными. Для устранения влияния эхо- импульсов с номером N применяется яркостная модуляция луча осциллографа 7 с помощью серии подсвечивающих импульсов, вырабатываемых генератором 10 под управлением формирователя 9 импульсов. Период следования подсвечивающих им- пульсов-в серии совпадает с периодом сину- соидального сигнала генератора 1. Применение линии 3 задержки обеспечивает смещение изображения эхо-импульсов в среднюю часть линии развертки, где совмещение эхо-импульсов может быть выполнено наиболее точно.

При проведении измерений на экране осциллографа 7, работающего первоначально в режиме автоматической развертки, наблюдают типичную последовательность эхо-импульсов (фиг, 2, г). По шкале экрана приближенно оценивают интервал между

соседними эхо-импульсами и выбирают равным или кратным ему исходное значение периода синусоидального сигнала генератора 1. При помощи формирователя 9 задают число N эхо-импульсов, учитываемых в измерениях. Грубо подстраивая частоту генератора 1 и регулируя длительность линии 3 задержки, подсвеченные участки развертки совмещают на экране с выбранными эхоимпульсами. Затем яркость луча уменьшают настолько, чтобы были видны только подсвеченные импульсы. Осциллограф 7 переводят в режим горизонтальной развертки от внешнего источника-генератора 1. Точной

подстройкой частоты генератора 1 обеспечивают попериодное совмещение эхо-импульсов с учетом противофазное™ четных и нечетных эхо-импульсов. При нарушении совмещения эхо-импульсов подстройкой частоты генератора 1 восстанавливают совмещение и регистрируют показания частотомера 8. Разность начальных и конечных показаний частотомера 8 определяет изменение времени распространения ультразвука в образце 11.

Формула изобретения Способ измерения времени распространения ультразвука, заключающийся в том, что в образце исследуемого материала

возбуждают импульс ультразвуковых колебаний, принимают эхо-импульсы многократных отражений в образце исследуемого материала, плавно изменяют период непрерывных синусоидальных электрических колебаний, измеряют период синусоидальных электрических колебаний, соответствующий интервалу времени между принятыми импульсами, и с его учетом определяют время распространения ультразвука, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, измерение периода непрерывных синусоидальных электрических колебаний осуществляют при совпадении интервалов времени между первым и

вторым, вторым и третьим..., (N-1J-M и N-м эхо-импульсами, половин интервалов времени между первым и третьим, вторым и четвертым{М-2)-м и N-м эхо-импульсами 1/N-x долей интервалов времени между

первым и N-м эхо-импульсами.

а

Фиг.1 1234567 99 12345

Изобретение относится к способу акустических измерений и может быть использовано при измерении малых изменений времени распространения ультразвука в образцах, подвергающихся внешним воздействиям. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет сравнения плавно изменяемого периода непрерывных синусоидальных электрических колебаний со всеми парными сочетаниями из N принятых сигналов. Для яркостной модуляции луча осциллографа используют серии из N импульсов и оценивают время распространения ультразвука по усредненному значению интервала времени между (N-1) одновременно совмещаемыми эхо - импульсами. 2 ил.

и

ЧМ| Нч ««

I- М -1