УСТРОЙСТВО для ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ ДЕФЕКТОВМАТЕРИАЛА Советский патент 1968 года по МПК G01N29/04 G01N29/18 

Данное изобретение представляет собой устройство для определения внутренних дефектов материала, в том числе пороков древесины, с помощью ультразвука.

Известны подобные устройства, включающие электроизмеритель, ультразвуковой прибор с излучателем и приемником импульсов, электронный измеритель коротких интервалов времени и делительный блок с регистрирующим прибором.

В предложенном устройстве для автоматизации процесса измерения и обеспечения возможности получения электрического сигнала, пропорционального измеренной скорости ультразвука, к делительному блоку с регистрирующим прибором подключен электроизмеритель с ультразвуковыми щупами, соединенными с ультразвуковым прибором. К делительному блоку подключен также электронный измеритель коротких интервалов времени прохождения ультразвуковой волны, подключенный через усилители к ультразвуковому прибору.

Работу предлагаемого устройства можно показать на примере исследования целостности древесины хлыста или бревна, которые характеризуются переменной базой измерения.

Диаметр хлыста или бревна /, перемещаемого по транспортеру 2, измеряется в заданных по его длине местах контроля при помощи электроизмерительного устройства (блок

/), захваты 3 которого действуют от привода 4. На концах захватов вмонтированы ультразвуковые излучатель 5 и приемник 6 так, что при измерении ствол оказывается зажатым между их рабочими поверхностями, а измеряемый диаметр D ствола фактически равен расстоянию S между ними. Расстояние 5 фиксируется датчиком 7, преобразующим величину угла поворота захватов в соответствующее напряжение.

Датчик угла поворота 7 связан питающим кабелем с расположенными на пульте управления блоком питания 5 и измерительным прибором 9, шкала 10 которого проградуирована в единицах длины.

На выходе электроизмерительного устройства получается результат измерения, выраженный напряжением, пропорциональным величине измеренного диаметра, а точнее длине пути, прошедшего ультразвуковой волной в древесине между рабочими поверхностями ультразвуковых щупов.

Время распространения ультразвуковой волны в древесине контролируемого сечения ствола измеряется при помощи автоматиче(блок //), имеющего в своей схеме измеритель коротких интервалов времени, преобразующий их длительность в приращение электрического заряда.

Ультразвуковой прибор, состоящий из блока, задающего генератора 11, блока-делителя частоты 12, генератора зондирующих импульсов 13, усилителя 14 приходящих сигналов и блока-питания 15, соединен двумя коаксиальными кабелями с ультразвуковыми щупами, вмонтированными в захваты 3 электроизмерителя диаметров стволов.

В момент прижатия электроизмерительным устройством ультразвуковых щупов к стволу включается генератор зондирующих импульсов 13 и зондирующие импульсы с определенной частотой повторения начинают поступать на ультразвуковой излучатель 5 и через усилитель 16 на вход двухстабильного мультивибратора 17 измерителя.

Начальный импульс опрокидывает мультивибратор 17 в его второе устойчивое состояние. Отрицательный перепад с анода открывающейся лампы мультивибратора открывает электронный ключ 18, и измерительная емкость С через сопротивление начинает заряжаться.

Ультразвуковой импульс, введенный излучателем 5 в древесину, проходит контролируемое сечение ствола, принимается приемником 6 и через усилители 14 и 19 поступает на вход второго мультивибратора 20.

Пришедший сигнал опрокидывает второй мультивибратор 20 и закрывает электронный ключ 18, прекращая этим поступление тока в измерительную емкость.

Приращение напрял ения на измерительной емкости, пропорциональное времени прохождения ультразвуковой волны в контролируемом сечении ствола, измеряется электрометрическим блоком 21, в диагональ моста которого включен измерительный прибор 22 со шкалой, проградуированной в единицах времени.

На выходе автоматического ультразвукового измерителя времени получается результат измерения, выраженный напряжением, -пропорциональным времени прохождения ультразвуковой волны в древесине контролируемого сечения ствола. При иаличии на выходах двух предыдущих устройств результатов измерения, выраженных напряжениями V. и Vi, пропорциональными пути и времени прохождения ультразвуковой волны в древесине; скорость ультразвука, исходя из выражения (1), определяется на специализированном делительном устройстве (блок ///), возможная схема которого реализует уравнение; - KzVу 0, где KI и Ка - константы.

Принципиальная схема такого устройства с обратной связью состоит из множительного звена 23, усилителя 24 с отрицательным коэффициентом усиления, усилителя 25 с большим коэффициентом усиления и измерительного прибора 26. Напряжение Vf, полученное в

результате измерения на выходе электрического блока 21, подается на первый вход множительного звена 23. На второй вход этого звена по обратной связи поступает выходное напряжение делительного устройства. В результате перемножения этих величин на выходе множительного звена 23 появляется напряжение, пропорциональное произведению KiVS Vf Это нанряжение подается на вход

усилителя 25. Одновременно на вход этого усилителя подается напряжение V, полученное на выходе электроизмерителя диаметров стволов и изменившее свой знак на обратный в результате прохождения через усилитель 24.

Благодаря большому коэффициенту усиления усилителя 25 его выходное напряжение автоматически регулируется так, чтобы разность двух поданных напряжений на его входе была примерно равна нулю, т. е. выполнялось

соотношение

A K,V V, - K,V Q.

На выходе делительного устройства получается частное от деления двух введенных величин, выраженное такЖе напряжением, пропорциональным искомой скорости прохождения ультразвуковой волны в древесине. Это нанряжение регистрируется измерительным

прибором 26, шкала 27 которого проградуирована в единицах соответствующей скорости ультразвука. Полученный сигнал может быть непосредственно использован для оценки качества древесины в контролируемом сечении

ствола или введен в вычислительную машину для дальнейшей обработки и программирования технологических операций.

Описываемое устройство может быть использовано при дефектоскопии и оценке прочнести таких строительных материалов, как бетон, железобетон, древесина, пластмассы, керамика.

Предмет изобретения

Устройство для определения внутренних дефектов материала, преимущественно пороков древесины, по скорости ультразвука, включающее электронзмеритель, ультразвуковой прибор с излучателем и приемником импульсов, электронный измеритель коротких интервалов времени и делительный блок с регистрирующим прибором, отличающееся тем, что, с целью автоматизации процесса

измерения и обеспечения возможности получения электрического сигнала, пропорционального измеренной скорости ультразвука, к делительному блоку с регистрирующим прибором подключены электронзмеритель с

ультразвуковыми щупами, соединенными с ультразвуковым прибором, и электронный измеритель коротких интервалов времени прохождения ультразвуковой волны, подключенный через усилители также к ультразву