Способ определения первого вступления акустического сигнала в однородных средах Советский патент 1992 года по МПК G01V1/40 

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано в ультразвуковых исследованиях при измерении времени распространения сигналов в однородных средах: жидкостях, расплавах, материалах, также квазиоднородных горных породах.

Известен способ определения первого вступления сигнала при измерении времени распространения акустических волн в среде, заключающийся вюм, что принимаемый акустический сигнал преобразовывают в электрический, устанавливают два уровня электрического сигнала и определяют начало отсчета времени между двумя сигналами путем уменьшения времени достижения фронтом сигнала первого уровня на время коррекции. равное разнице между временами достижения передним фронтом сигнала указанных уровней.

Недостатком этого способа является низкая точность измерений в среде с заметным затуханием акустических сигналов, что

характерно для горных пород и некоторых материалов.

Наиболее близким к изобретению является способ определения первого вступления сигнала при измерении времени распространения акустических волн, заключающийся в том, что принимают акустический сигнал, преобразовывают его в электрический, устанавливают два уровня электрического сигнала, равных по уровню, но противоположных по знаку, определяют начало отсчета путем уменьшения времени достижения фронтом сигнала первого уровня i,a время коррекции, равное половине времени измерения спада сигнала от первого до второго уровня.

Недостатком этого способа является низкая точность измерений в средах с большим коэффициентом затухания по амплитуде, например в материалах и квазиоднородных горных породах, при работе с сигналами, имеющими форму затуха- ющей синусоиды.

сл

с

2

ю

00

CN

со

™-

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже приведена временная диаграмма сигнала.

Способ определения начала отсчета при измерении времени распространения акустических волн заключается в следующем.

Измеряют и запоминают амплитудное значение максимальной полуволны Umi. ус- танавливают величину порога Uni, равное К Umi, при этом коэффициент К лежит в интервале от 0 до 1. фиксируют время ti достиже- ния задним фронтом (спадом) сигнала порога Uni. Затем измеряют амплитудное значение полуволны, следующей за максимальной Um2, определяют и устанавливают

ПОРОГ Un2 KUm2 И фИКСИруЮТ Время t2 ДОстижения спадом полуволны, следующей за максимальной порога Un2. Далее расчетным путем определяют первое вступление.

При реализации способа (фиг. 2) маемый акустический сигнал на протяжении первого видимого периода аппроксимируется отрезком синусоиды по- стоянной частоты с амплитудными значениями Um1 И Um2В начале определяют интервал времени от перехода амплитуды через первый порог Uni до перехода через нулевой уровень, т.е.: 1

tp-ti tar sinK,

О)

« -Ife-St

отсюда tp ti + sin К,

где со -угловой период;

Т - частота колебаний фрагмента сигнала;

tp - расчетное время пересечения нулевого уровня спадом максимальной полуволны.

Подставляя Т 2(t2 - ti),(3)

получаем tp ti + 2 1

п

arc sin К,

(4)

аналогично

to tp - | tp - (t2 - ti)t . (5)

и подставляя в формулу (7) выражение (6)г получаем искомое время первого вступления

to 2ti -12 + t2 д.1 arc sin К

(6)

Использование предлагаемого способа определения первого вступления при измерении времени распространения акустических сигналов в однородных материалах и горных породах позволяет повысить точность определения прихода волны при измерении времени распространения акустических сигналов, так как уменьшает погрешность измерения при наличии амплитудного затухания сигналов.

Формула изобретения Способ определения первого вступления акустического сигнала в однородных средах, включающий прием акустического квазисинусоидального сигнала, преобразование его в электрический, установление двух противоположных по знаку уровней сигнала, по времени совпадения которых с текущими его значениями рассчитывают время прихода первого вступления сигнала, при этом первый уровень выбирают на спаде первой полуволны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, второй уровень устанавливают на спаде второй полуволны, а величины уровней задают, исходя из постоянства соотношений амплитуд соответствующих полуволн и пороговых уровней.

ц

Использование: в ультразвуковых исследованиях однородных материалов, а также горных пород. Сущность изобретения: принимают акустический сигнал, преобразовывают два уровня сигнала, противоположных по знаку. Первый уровень устанавливают на спаде полуволны с первым максимальным значением, а второй - на спаде следующей за первой полуволны. При этом величины уровней устанавливают в зависимости от амплитудных значений полуволн и сохраняют постоянным отношение величин порогов к амплитудным значениям соответствующих полуволн. 1 ил.