Устройство для измерения акустического сопротивления материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля с помощью ультразвуковых сигналов и может быть использовано для измерения акустического сопротивления твердых тел и жидкостей.

Целью изобретения является повышение чувстви тельности измерений при исследовании материалов с большим акустическим сопротивлением.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства для измерения акустического сопротивления ма- - териалов.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 ультразвуковые преобразователи, предназначенные для контактирования через эталонную среду 3 с исследуемым материалом Ц и контрольной средой 5 соответственно. Устройство также содержит ультразвуковой генератор 6, выходы которого соответственно подключены к первому 1 и второму 2 ультразвуковым преобразователям, и последовательно соединенные ,рующий каскад 7, делитель 8 и блок 9 функционального преобразователя, реализующий зависимость

и.... 1(.1)

где и

бх

вмх

и

и

Вх

ьых.

уровни входного и выходного сигналов блока соответственно j

постоянный коэффициент, равный акустическому сопротивлению известной эталонной среды 3 в выбранной физической системе измерений.

ел

00

со со

ч|

Первый вход суммирующего каскада 7 устройства подключен к первому ультразвуковому преобразователю 1, а вто рой вход вместе с вторым входом де- Лителя 8 подключен к второму ультра- Звуковому преобразователю 2. Выход блока 9 функционального преобразователя является выходом устройства.

Для обеспечения акустического контакта ультразвуковых преобразователей 1 и 2 с исследуемым материалом I и контрольной средой S, последние (йогут быть размещены на поверхности iO эталонной среды 3, находящейся в иммерсионной ванне 11, на дне кото- рой на одинаковой глубине и параллелно поверхности укреплены ультразвуковые преобразователи. В качестве талонной среды 3 может использоваться любая иммерсионная «идкость с известным акустическим сопротивлением. В качестве контрольной среды используется воздух. Если эта среда - жидкость, то используют твердые звуко- проводы, связанные с преобразователями.

Устройство для измерения акустического сопротивления материалов работает следующим образом.

Ультразвуковой генератор 6 генерирует на своем первом и втором выходах электрически развязанные, одинаковые по амплитуде ультразвуковые сигналы, которые преобразуются первым 1 и вторым 2 ультразвуковыми преобразователями в акустические сигналы. Распространяясь в эталонной среде 3, акустические сигналы отражаются от границы контакта эталонной среды с исследуемым материалом 4 и с контрольной средой 5, достигают первого и второго ультразвукового преобразователя 1 и 2 и преобразуются . ими в электрические сигналы. При этом амплитуды А и Ар сигналов, отраженных от границы контакта эталонной среды 3 с исследуемым материалом 4 и с контрольной средой 5, принятые соответственно первым 1 и вторым 2 преобразователями будут определяться различием в величинах акустического сопротивления указанных сред и исследуемого материала. Электричес- .кие сигналы с выходов ультразвуковых преобразователей поступают на входы суммирующего каскада 7 а сигналы с второго ультразвукового преобразователя 2 также поступают на второй

вход делителя.8, на выходе которого устанавливается напряжение, пропорциональное величине

„ - Дх+ АО

Р л

Величина Р связана с величинами 7. IQ и ZP акустического сопротивления исследуемого материала Ц и контрольной среды 3 зависимостью

Р

2Z,

Z. + Z.

X о

Сигнал Р с выхода делителя 8 поступает на вход блока 9 функционального преобразования, на выходе которого устанавливается напряжение U,

и ил- о Р

- )z

X

пропорциональное измеряемому акустическому сопротивлению исследуемого материала. Величина дифференциальной чувствительности D устройства при измерении сигнала р определяется из соотношения .

Таким образом, при исследовании материалов с акустическим сопротивлением, намного большим чем ,в эталонной среде, устройство обеспечивает высокую дифференциальную чувствительность к изменению величины акустического сопротивления исследуемого материала, что повышает чувствительность измерений.

Формула изобретения

Устройство для измерения акустического сопротивления материалов, содержащее первый и второй ультразвуковые преобразователи, предназначенные для контактирования через эталонную среду с исследуемым материалом и контрольной средой соответственно, ультразвуковой генератор, выходы которого соответственно подключены к первому и второму ультразвуковым преобразователям, делитель

и блок функционального преобразова- - ния, вход последнего соединен с выходом делителя, второй вход которого подключен к второму ультразвуковому преобразователю, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности измерений при исследовании материалов с большим акустическим сопротивлением, оно содержит суммирующий каскад, первый вход которого подключен к первому ультразвуковому преобразователю, второй вход - к второму ультразвуковому преобра4

зователю, выход соединен с первым входом делителя, а блок Функционального преобразования реализует зависимость

,2

и

в(1х

0%

It:

где и

и

вх мх

и, - t),

- уровни входного и выходного сигналов блока соответственно

постоянный коэффициент.

1

/

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля с помощью ультразвуковых сигналов. Целью изобретения является повышение чувствительности измерений при исследовании материалов с большим акустическим сопротивлением за счет усиления реакции устройства на относительное изменение измеряемой величины акустического сопротивления. Работа устройства основана на отражении ультразвуковых сигналов от границы раздела двух сред с известным и измеряемым акустическими сопротивлениями. Отраженные сигналы принимаются ультразвуковыми преобразователями, преобразуются ими в электрические сигналы, обрабатываются блоками устройства и на выходе последнего формируется сигнал, пропорциональный акустическому сопротивлению исследуемого материала. 1 ил.

А..

х:

fi