Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука Советский патент 1992 года по МПК G01H5/00 

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано при неразрушающем контроле.

Известен способ определения температурного коэффициента скорости (ТКС) ультразвука в жидкости, заключающийся в определении при изменении температуры изменения времени прохождения ультразвукового сигнала через слой контролируемой жидкости, толщина которого фиксируется с помощью элементов, изготавливаемых из материалов с малыми коэффициентами температурного расширения.

Известен способ определения ТКС , ультразвука в твердых средах путем определения изменения с температурой времени между эхо-импульсами из контролируемого изделия и расчете ТКС ультразвука с учетом дополнительных дилатометрических измерений..

Известен способ определения ТКС ультразвука по величине времени прохода ультразвукового сигнала через два звукопровода и образец, помещенный между ними, и времен прохода через эту акустическую ячейку эхо- импульсов из звукопроводов, которые

-1

со to

1 -1

изготавливаются с различающейся кустической базой.

Недостатком известного способа вляется наличие погрешности за чет влияния на результаты измерений теплового расширения контролируемого изделия.

Целью изобретения является повышение точности при исследовании сильнопоглощающих материалов за счет учета изменения линейных размеров контролируемого изделия при изменении температуры.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения ТКС ультразвука, включающему возбуждение импульсов ультразвуковых колебаний а акустической ячейке, содержащей излучающий и приемный преобразователи и образец толщиной 10, размещенный между двумя слоя-ми жидкости, прием прошедшего акусти- ческую ячейку импульса и эхо-импульсов из слоев жидкости, измерение времени прихода этих импульсов, измере-- ние времени прохождения Ґ0 ультразвукового импульса через контролируемый образец, изменение температуры акустической ячейки на величину ДТ и определение ТКС ультразвука, прием эхо-импульсов производят при фиксированных расстояниях L между преобразователями и между одним из преобразователей и ближайшей поверхностью образца, после нагрева акустической ячейки измеряют изменение времени прихола Д прошедшего акустическую ячейку импульса, измеряют изменение интервала времени дЈ между прошедшим импульсом и эхо-импульсом из слоя жидкости толщиной 1 и изменение интервала времени йС. между прошедшим импульсом и эхо-импульсом из второго слоя жидкости толщиной L-1-10, а ТКГ ультразвука определяют по формуле

д / 1 . L-l-loN fl, ,

Р (2ё;+ ьт +

СОА

1

200

L-1-

)

tfn

UT

iuT

интервал времени между прошедшим акустическую ячейку импульсом и эхо-импульсом из слоя жидкости толщиной 1,

интервал времени между прошедшим акустическую ячейку

-

10

15

20

25

7321774

импульсом и эхо-импульсом

IИЗ СЛОЯ ЖИДКОСТИ ТОЛЩИНОЙ

L-1-10.

На чертеже изображена схема уст- 5 ройства для измерения ТКС ультразвука с нанесенной схемой распространения ультразвуковых импульсов в акустической ячейке.

Акустическая ячейка, помещенная в термостат 1, состоит из соосно расположенных излучающего 2 и приемного 3 преобразователей и образца А, помещенных в иммерсионную жидкость 5, которая одновременно является и жидкостью для термостата 1. Расстояние L между преобразователями 2 и 3 с помощью конструкционных элементов 6 фиксируется кольцом (или стержнями) 7, изготовленным из материалов с малым коэффициентом температурного расширения, например из плавленого кварца, титаносиликатного стекла или соответствующих марок ситаллов. Из такого же материала изготавливают фиксирующее кольцо (или стержни) 8, задающее расстояние 1 между преобразователем 3 и ближайшей поверхностью

9образца , На чертеже обозначены также зондирующий ультразвуковой импульс 10, ультразвуковой импульс 11 прошедший акустическую ячейку напрямую,прошедшие акустическую ячейку эхо-импульсы 12 и 13 из слоя жидкости толщиной 1 и второго слоя соот35 ветственно.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью излучающего ультразвукового преобразователя 2 в иммерси- 40 онную жидкость 5 излучается импульс

10ультразвуковых колебаний. Ультразвуковой- импульс, распространяясь через два слоя иммерсионной жидкости и образец и частично отражаясь от их

45 плоскопараллельных границ, образует при большом поглощении ультразвуковых колебаний в материале образца две серии эхо-импульсов из слоев жидкости, которые преобразуются

50 приемным преобразователем 3 в электрические колебания и регистрируются приемной радиоаппаратурой (не показана),

Предварительно, до нагрева образ55 ца, определяют время прохождения Ја ультразвукового импульса через образец по измеренным временам прихода на приемный преобразователь импул ь-- са, прошедшего напрямую акустическую

30

ячейку, т, и эхо-импульсов из слоев жидкости Т и Т по формуле

V (Г1 - Тг- V/2.

Лля определения ТКС ультразвука по расчетной формуле необходимо также измерить интервалы времени между прошедшим акустическим импульсом 11 и первыми эхо-импульсами 12 и 13 из слоев жидкости $, и Ј соответственно, а после изменения температуры акустической ячейки измерить изменения времени прихода импульса 11 дОп и изменения интервалов времени между эхо-импульсами из слоев жидкости й2, и дЈг.

Как относительные, так и абсолютные измерения интервалов времени могут быть осуществлены известными ультразвуковыми методами - прямым отсч-етом времени по экрану осциллографа, интерференционным или методом наложения изображения.

Формула изобретения

jg|г

20

732177

через контролируемый образец, изменение температуры акустической ячейки на величину ДТ и определение температурного коэффициента.отличающийся тем, что, с целью повышения точности, прием эхо-импульсов производят при фиксированных расстояниях L между преобразователями и между одним из преобразователей и ближайшей поверхностью образца, после нагрева акустической ячейки измеряют изменение времени прихода А С), прошедшего акустическуй ячейку импульса, измеряют изменение интервала времени Д« между прошедшим импульсом и эхо-импульсом из слоя жидкости толщиной 1 и изменение интервала времени й между прошедшим импульсом и эхо-импульсом из второго слоя жидкости толщиной L-l-le, а температурный коэффициент скорости ультразвука определяют по формуле

Р

,1 L-1-Ьч А .

- Ч; AT

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано при неразрушающем контроле твердых сред с большим затуханием ультразвуковых колебаний. Целью изобретения Является повышение точности измерений за счет измерения при контроле изменения линейных размеров изделия. Способ заключается в измерении изменений с температурой времени прихода прошедшего акустическую ячейку ультразвукового импульса и интервалов времени между эхо-импульсами из слоев иммерсионной жидкости, между которыми помещается контролируемый образец. Расстояние между преобразователями и между одним из преобразователей и ближайшей поверхностью образца фиксируется ограничивающими элементами, изготовленными из материала с малым температурным коэффициентом теплового расширения, 1 ил. §

Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука включающий возбуждение импульсов ультразвуковых колебаний в акустической ячейке, содержащей излучающий и приемный преобразователи и образец толщиной 1 , размещенный между двумя слоями жидкости, прием прошедшего акустическую ячейку импуль- са и эхо-импульсов из слоев жидкости измерение времени прихолэ этих импульсов, измерение время прохож-1 дения о ультразвукового импульса

0

5

йЈ„

/ 1 ч

+ (s; - ) Јт

где Ј4 - интервал времени между прошедшим акустическую ячейку импульсом и эхо-импульсом из слоя жидкости толщиной 1; Јг - интервал времени между

прошедшим акустическую ячейку импульсом и эхо-импульсом из слоя жидкости толщиной L.-1-1 о.

9 7

6