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

Изобретение относится к неразрушающему контролю.

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 малым коэффициентом 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 с твердых средах, заключающийся в нахождении величины изменения с температурой интервала времени между эхо-импульсами из образца, размещенного между двумя слоями жидкости.

Однако для определения известным способом ТКС ультразвука дополнительно требуются дилатометрические данные для материала контролируемого изделия, а при отсутствии последних известный способ имеет за счет этого погрешность.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет учета изменения

рч ь,

го

нейных размеров контролируемого изделия при изменении температуры.

Для измерения ТКС ультразвука используется помещаемая в термостат акустическая ячейка, содержащая излучающий и приемный преобразователи и размещенный между двумя слоями жидкости контролируемый образец толщиной 0. Причем для разрешения во времени прошедших акустическую ячейку первых эхо-импульсов из образца и слоев иммерсионной жидкости расстояние между преобразователями L и расстояние I между одним из преобразователей и ближайшей поверхностью контролируемого образца выбирают удовлетворяющие условию L:i:i0 З(3сж+Со):4сж:3с0; где сж - скорость ультразвука в иммерсионной жидкости, Со - скорость ультразвука в материале контролируемое образца, Расстояния L и I в акустической ячейке фиксируются с помощью элемен гов, изготавливаемых из материалов с малым коэффициентом температурного расширения. Определение ТКС ультразвука производится по измеренным величинам изменения (после изменения температуры акустической ячейки) интервалов времени между эхо-импульсами из контролируемого изделия А Го, эхо-импульсами из слоев жидкости ATI, A T2 и расчете ТКС ультразвука по формуле

L-l-lo /Ari

lo

Т1

Дг2

А г0

TO I Ат

где r0,Ti и Г2 - интервалы времени между эхо-импульсами из образца, слоя жидкости толщиной I и соответственно.

На чертеже изображено устройство для измерения ТКС ультразвука со схемой, ил люстрирующей распространение ультразвуковых импульсов в акустической ячейке.

Акустическая ячейка, помещенная в термостат 1, состоит из соосно расположенных излучающего 2 и приемного 3 преобразователей и образца 4 толщиной 0, 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, изготовленными из материалов с малым коэффициентом температурного расширения, например из плавленного кварца, титано-силикатного стекла или соответствующих марок ситаллов. Из такого же материала изготавливают фиксирующие кольцо (или стержни) 8, задающие расстояние между преобразователем 3 и

ближайшей поверхностью 9 образца 4, Схема содержит зондирующий ультразвуковой импульс 10, импульс 11, прошедший напрямую акустическую ячейку, прошедшие акустическую ячейку эхо-импульсы 12 из образца 4 слой 13 жидкости толщиной I и второй слой 14 жидкости.

Способ определения ТКС ультразвука осуществляется следующим образом.

С помощью излучающего ультразвукового преобразователя 2 в иммерсионной жидкости 5 возбуждают импульс 10 ультразвуковых колебаний. Ультразвуковой импульс, распространяясь через образец и два

слоя иммерсионной жидкости и частично отражаясь от их плоскопараллельных границ, образует три серии эхо-импульсов, которые преобразовываются приемным преобразователем 3 в электрические сигналы и регистрируются приемной радиоаппаратурой (не показана)

Для определения ТКС ультразвука по расчетной формуле необходимо измерить интервалы времени между прошедшим акустическую ячейку импульсом 11 и первыми эхо-импульсами 12 из образца 4, слои 13 и 1ц жи.схости-импульсы г0, т и Т2 соотве ст- взмно, а после изменения температуры акустической ячейки измерить изменения этих

интервалов Ar0, ATI, А та

Измерения этих величин могут быть осуществлены известными ультразвуковыми методами - прямым отсчетом по экрану осциллографа, интерференционными или методом наложения изображения

Формула изобретения Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука, заключающийся в том, что возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний в акустической ячейке, содержащей излучающий и приемный преобразователи и размещенный между двумя слоями жидкости контролируемый образец толщиной 0, принимают прошедшие ячейку эхо-импупьсы из образца и слоев жидкости измеряют интервал времени Т0 между эхо-импульсами из образца, изменяют температуру акустической ячейки на величину А Т, измеряют изменение интервапа А т0 между схо-импульсами из образца, с учетом которого рассчитывают температурный коэффициент СКОРОСТИ ультразвука, отличающийся тем, что, с целью повышения

точности, прием эхо-импульсов производят при фиксировэ-ных расстоянии L между преобразователям и рассгсяи /, I между из преобразователей и ближайшей Р йрр/чостью образца, дг)молн;л;ег ьно измеряют интервалы времени и Т2 между эхо-импульсами из слоев жидкости между поверхностями образца и противолежащими поверхностями преобразователей, после изменения температуры акустической ячейки дополнительно измеряют изменение интервалов времени An и АГ2 между эхо-импульсами из упомянутых слоев жидкости, а температурный коэффициент В скорости ультразвука определяют по формуле

о fL-l-lp /An Ar2 Дгр 1 I ° V Т1 Т2 J TQ I ST

L, I и 10 выбирают из условия:

3 (Зсж + с0):4с:3с0, где Сж скорость ультразвука в иммерсионной жидкости;

Со - скорость ультразвука в образце.

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано при неразрушающем контроле твердых сред. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет учета изменения с температурой линейного размера контролируемого изделия. Способ заключается в измерении изменений с температурой временных интервалов между эхо-импульсами из двух слоев иммерсионной жидкости с образца с фиксированными расстояниями между двумя преобразователями и между одним из преобразователей и ближайшей поверхностью образца. 1 ил.

ч