Ультразвуковое устройство для контроля акустических параметров материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N29/00 

17 формирователей импульсов, входы которых служат соответственно первым и вторым входами счетчика 14 целых фазовых циклов, счетчика 18 импульсов, триггера 19, одновибратора 20 и регистра 21 памяти, выход которого служит выходом счетчика 14 целых фазовых циклов, выход первого формирователя 16 импульсов подключен к информационному входу счетчика 18 импульсов, выход второго формирователя 12 - к входу установки в состояние логической Г триггера 19, вход установки в состояние логического О триггера 19 и вход обнуления счетчика 18 импульсов объединены и предназначены для подключения к второму выходу, синхронизатора 9, выход триггера 19 подключен к входу управления счетчика 18 импульсов и к входу одновибратора 20, выход которого подключен к входу разрешения записи регистра 21, информационный вход которого подключен к.выходу счетчика 18 импульсов.

Устройство работает cлeдy Qщим образом.

Сигнал с выхода генератора 1 синусоидального напряжения чер.ез первыр фазовращатель 2 поступает на информационный вход ключа 3. При подаче на управляющий вход ключа 3 сигналов со второго выхода синхронизатора 9 на выходе ключа 3 формируются зондирующие радиоимпульсы длительностью г и частотой ш , задаваемой генератором 1 синусоидального напряжения. .Радиоимпульсы с выхода ключа 3 поступают на излучающий электроакустический преобразователь (излучатель) 5, излучающий ультразвуковую волну в исследуемый образец 15. Ультразвуковая волна, прошедшая через образец, принимается приемным злектроакустическим преобразователем (приемником) 6. Время Тф прохождения ультразвуковой волны в образце можно выразить в виде

Гф Ф/со (2яп + (рУо) где -фазовый сдвиг в пределах 0-2я; п - целое число фазовых циклов; (У-круговая частота. Принятый сигнал усиливается в усилителе 7 и поступает на второй вход счетчика 14 целых фазовых циклов и первые входы первого 10 и второго 11 синхронных детекторов.- Счетчик 14 целых фазовых циклов подсчитывает число п целых фазовых циклов сигнала с выхода генератора 1 синусоидального напряжения за время прохождения ультразвукового импульса в образце 15. Синхронные детекторы 10 и 11 перемножают принятые радиоимпульсы с опорными сигналами, поступающими на их

вторые входы, и интегрирование полученных произведений, В качестве опорных сигналов используют сдвинутые между собой на 90° с помощью второго фазовращателя 8 сигналы синусоидального напряжения, вырабатываемые генератором 1. Сигналы на выходах первого 10 и второго 11 синхронных детекторов можно представить в виде

, 1

Zi /Unp АО slnftrtdt; (1) о

Z2 4 / Unp АО COSOrt dt (2) I n

15

,, ..ч {(((), гдеипр(0 |од

- принятый радиоимпульсный сигнал; Do и Т- амплитуда и длительность ра- 0 диоимпульса соответственно;

Aoslncyt и Аосозол - синусоидальные опорные сигналы, частота которых совпадает с несущей .частотой радиоимпульсного сигнала;

5АО - амплитуда зондирующего сигнала.

Вычисление информативных параметров Uo и у осуществляется вычислительным блоком 12 по формулам

uo l VzTTi ;(3)

(4)

0

АО

9 arctg Z2/Zi Результаты измерения амплитуды Do и фазы (р принятого радиоимпульса с выхода вычислительного блока 12 и результат счета 5 целых фазовых циклов п с выхода счетчика 14 целых фазовых циклов поступают на вход индикатора 13. При подаче на управляющий вход индикатора 13 сигнала с четвертого выхода синхронизатора 9 на выход индика- 0 тора 13 выводятся результаты измерения амплитуды Do и значение полного фазового сдвига ф 2я .п+.

Коэффициент поглощения а и скорость V ультразвука в исследуемом обьекте дли- 45 ной L определяются по формулам

(5)

,1 ,„ U

V 2М

1

ф.

(6)

Фаза и амплитуда зондирующего сигнала в необходимых пределах регулируются фазовращателем 2 и аттенюатором 4.

Счетчик 14 целых фазовых циклов работает следующим образом. Первый 16 и второй 17 формирователи формируют короткие импульсы в моменты равенства нулю фаз зондирующего и принятого радиоимпульсных сигналов соответственно. Интегрирование полученных импульсов зондирующего

сигнала производится счетчиком 18 импульсов. Момент начала интегрирования задается путем установки в нуль счетчика 18 импульсов управляющим сигналом с второго выхода синхронизатора. Сигнал конец интегрирования вырабатывается с пр- мощью триггера 19 при поступлении на него импульсов принятого сигнала. Считывание выходного кода счетчика 18 в регистр 21 памяти происходит при поступлении на его вход разрешения записи управляющего сигнала, вырабатываемого одновибрато- ром 20.

Формула изобретения Ультразвуковое устройство для контроля акустических параметров материалов, содержащее последовательно электроакустически соединенные генератор синусоидального напряжения, первый фазовращатель, ключ, аттенюатор, излучатель, приемник и усилитель, подключенный к выходу генератора синусоидального напряжения, второй фазовращатель и синхро

низатор, первым выходом подключенный к второму входу ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности контроля, оно снабжено первым и

5 вторым синхронными детекторами, последовательно соединенными вычислительным блоком и индикатором и счетчиком целых фазовых циклов, первые входы первого и второго синхронных детекторов подключе10 ны к выходу усилителя, а вторые - к выходу генератора синусоидального напряжения и второго фазовращателя соответственно, первый и второй входы вычислительного блока соединены с выходами первого и вто15 рого синхронных детекторов соответственно, второй вход индикатора - с выходом счетчика целых фазовых циклов, первый и второй входы которого соединены с выходом генератора синусоидального напряже- 20 ния и усилителя соответственно, а второй, третий и четвертый выходы синхронизатора соединены с управляющими входами счетчика целых фазовых циклов, вычислительного блока и индикатора соответственно.

Изобретение относится к неразрушающим методам испытаний и может быть использовано для контроля акустических параметров материалов. Цель изобретения - повышение информативности контроля за счет расширения динамического диапазона измерений скорости и поглощения ультразвука. В устройстве осуществляется измерение амплитуды и полного сдвига фазы на выходе электроакустического тракта при помещении в него образца материала, для чего в устройство введены два синхронных детектора, счетчик целых фазовых циклов и блок вычислений, обеспечивающий определение искомых параметров по заданному алгоритму. 2 ил.

Фиг.1

Фиг Л