УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ СРЕД Советский патент 1971 года по МПК B06B1/06 

Изобретение относится к горной, строительной, гидростроительной промышленностям и, в частности, отраслям народного хозяйства, контролирующим устойчивость горных выработок, потолочин, качество укрепительных работ и т. д.

Однако точность измерения такими приборами коэффициента затухания упругих колебаний невысокая, ими невозможно измерить скорость распространения и коэффициент затухания поперечной волны в натурных условиях, так как применяемые в этих устройствах преобразователи имеют несовершенную конструкцию, которая значительно ограничивает область их применения (только для возбуждения сдвиговых колебаний в образцах малых размеров в лабораторных условиях). Кроме того, такие устройства не позволяют измерять смещение максимума спектральной плотности импульсов продольной и поперечной волн и осуществлять раздельный анализ частотного спектра импульсов продольной и поперечной волн.

Предлагаемый прибор отличается тем, что при измерении скоростей распространения и коэффициентов затухания продольной и поперечной волн, измерении смещения максиму.ма спектральной плотности импульсов продольной и поперечной волн приемный преобразователь соединен через переключатель со входом избирательного усилителя, а выход последнего через калиброванный аттенюатор соединен со входом широкополосного усилителя; при раздельном анализе частотного спектра импульсов нродольной и поперечной волн приемный преобразователь соединен через переключатель со входом калиброванного аттенюатора, последовательно к которому подключен щирокополосный усилитель, а к выходу последнего подключен плавающий временной селектор.

На чертеже дана схема описываемого ультразвукового прибора.

Прнбор содержит задающий генератор /, блок синхронизации 2, блоки ждущей развертки 3, 4, 5 и 6 делители частоты 7 и 8, коммутатор 9, блоки масщтаба времени 10 и //, генераторы 12, 13 и 14 зондирующих импульсов, элостроакустически последовательно соединенные излучатель 15 и приемник 16, переключатель /7, избирательный усилитель 18, калиброванный аттенюатор 19, щирокополосный усилитель 20, плавающий временной селектор 21, электроннолучевой индикатор 22.

Задающий генератор / вырабатывает высокочастотные синусоидальные колебания высокой стабильности, из которых формируются однополярные остроконечные импульсы. Последующим кратным делением импульсов задающего генератора 1 с помощью блока 2 и делителей частоты 7, 8 формируются импульсы разной частоты следования (соответственно кратности деления), причем имнульсы, снимаемые с выходов задающего генератора 1 и делителей частоты 7 и 8 поступают на блок масштаба времени 10, а импульсы, полученные на выходе блока синхронизации 2 управляют работой всех основных узлов прибора. Импульсы блока синхронизации 2 запускают схему задержки блока развертки 3, вырабатывающую прямоугольные импульсы, длительность которых может изменяться в широких пределах. Задним фронтом этого импульса осуществляется запуск блока развертки 4, вырабатывающего напряжепие пилообразной формы для осущствления времепной развертки луча по горизонтали и запуска блока развертки 6. Пилообразное напряжение через блок развертки 5 поступает на пластины ЭЛТ-22.

Одновременно с запуском блока ждущей развертки блок синхронизации 2 запускает также коммутатор (делитель частоты на два) 9, служащий для раздвоения луча на экране ЭЛТ, управления работой блока масштаба времени 10, блока генераторов 12, 13, 14 зондирующих импульсов и широкополосного усилителя 20.

Блок масштаба времени 10, работающий в течение одного полупериода колебаний коммутатора 9, вырабатывает масштабную шкалу времени на линии развертки ЭЛТ из импульсов, поступающих на его вход от генератора / и делителей частоты 7, 8. Масштабные метки времени через блок 11 поступают на одну из вертикально-отклоняющих пластин ЭЛТ. Так как частота работы блока масштаба времени 10 в два раза ниже частоты работы блоков ждущей развертки 5-6 масштабные метки видны только на одной развертки, в то время как на другой линии - посылаемый и принятый импульсы.

Такое разделение функций лучей на экране создает наглядное изображение масштаба времени, четкость которого не зависит от качества приходящих сигналов и наличия помех.

Генератор 13 зондирующих импульсов запускается с такой задержкой, которая создается блоком задержки генератора 12 зондирующего импульса, чтобы начало зондирующего импульса совмещалось с передним фронтом основной или кратной метки времени, которую можно выделить на экране ЭЛТ-22. Такая привязка повышает точность измерений.

Зондирующий импульс, выработанный генератором 13, через генератор 14 поступает на излучатель 15 и возбуждает его, вызывая излучение короткого ультразвукового импульса, который, пройдя контролируемый участок среды, поступает на приемник 16 и преобразуется последним в короткий радиоимпульс ультразвуковой частоты. Генератор 14 предназначен для регулировки амнлитуды зондирующего импульса при использовании различных типов излучателей. При измерении скоростей распространения и коэффициентов затухания продольной и поперечной волн, измерении смещения максимума снектральной плотности

импульсов продольной и поперечной волн принятый сигнал через переключатель 17 поступает на вход избирательного усилителя 18, с помощью которого осуществляется падежное выделение поперечной волны и из1мерение смещения максимумов спектральной плотности. С выхода избирательного усилителя иринятый сигнал через аттенюатор 19, проградуированный в требуемых единицах затухания, поступает на вход широкополосного усилителя 20, выход которого соединен с вертикально-отклоняющей пластиной ЭЛТ.

При анализе частотных спектров импульсов продольной и поперечной волн принятый сигнал через переключатель 17 поступает

на аттенюатор 19, к которому подключеп широкополосный усилитель 20. Усиленный сигнал подается на вход плавагощего временного селектора 21, с помощью которого осуществляется разделение импульсов продольной и

поперечной волн. Анализ частотного спектра импульсов осуществляется серийно выпускаемыми анализаторами спектра, которые подключаются к выходу плавающего временного селектора.

Предмет изобретения

Ультразвуковой прибор для измерения акустических характеристик твердых сред, содержаший генератор, блок развертки, блок масштаба времени, коммутатор, генератор зондируюших импульсов, излучающий и приемный преобразователи, широкополоспый усилитель и индикатор, отличающийся тем, что, с целью

повышения точности, он снабжен последовательно соединенными избирательным усилителем и калиброванным аттенюатором, соединенными с широкополосным усилителем, и плаваюшим временным селектором, вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя, а к выходу подсоединен измерительный прибор, например анализатор спектра, при этом приемный преобразователь через коммутатор соединен со входом избирательного усилителя и со вторым входом калиброванного аттенюатора.