УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ В СРЕДАХ Советский патент 1972 года по МПК G01H5/00 G01H5/00 

Изобретение относится к области акустических измерений.

Р1звестны ультразвуковые устройства для измерения параметров распространения колебаний, содержащие синхронизатор, соедиi;eHHb j с входом коммутатора, генератор зондирующих импульсов, электроннолучевой индикатор, блок задержки развертки, усилитель, акустический преобразователь с приемниками и излучателями.

Однако известные устройства не -позв оляют с достаточной точностью и олеративностью измерить параметры распространения колебан ий в средах методом встречного прозвучиванИЯ.

Предлагаемое устройство устраняет указанные недостатки и отличается тем, что оно снабл ено дополнитель 1ым генератором зондирующих импульсов и генератором разностной задержки, последовательно 1П10Дключенными между излучателем и плечом коммутатора, другое плечо которого соединено с ге ератором зондирующих импульсов и вторым излучателем, а выход синхронизатора последовательно соединен с блоком задержки развертки, генератором развертки и горизонтально отклоняющими Пластинами индикатора. Вертикально-отклоняющие .пластины индикатора чере переключатель соединены с выходом усилителя, вход которого через переключатель соединен с приемниками. При этом .излучатели связаны через переключатель с выходами генераторов зондирующих И1.м.пульсов и расположены между приемниками на базе измерения. Устройство отличается тем, что оно снабжепо блоками калибрационных и вспомогательной меток, подключенными через переключатель к вертикально-отклоняющим пластинам электроннолучевого индикатора, выход и вход которых соответственно соединены с входом синхронизатора и выходами генераторов зондирующих импульсо-в. Акустический -преобразователь выполйен с возможностями перемещения излучателей друг относительно друга. Отличительной особгнностью является также то, что усилитель содержит амплитудный дискриминатор, подключенный к оконечному каскаду, а генератор разностной задержки

снабжен дополнительным регуляторо.м относительной расстройки величины задержки, например, потенциометром, на оси которого установлена щкала, проградуированная в единицах, пропорциональных относительной

расстройке величины задержки. В тфедлагаемом устройстве в отличие от известных с целью получения характеристики поглощения среды дополнительный генератор зондирующих импульсов выполнен с регулируемой

рестройкой частоты, с целью определения коэффициента поглощения среды, в цепь питания первого излучателя включен блок измерения отношения амплитуд зондирующих импульсов и, с целью повышения точности и надежности измерения параметров распространения колебаний в за-мкнутых оболочках по периметру, расстояния между одним из приемников и излучателями установлено меньше половины оараадетра оболочки.

На чертеже лриведена блок-схема предлагаемого устройства.

От Синхронизатора / запускается коммутатор 2 и через блок 3 задержки развертки-генератор 4 развертки. Коммутатор 2 представляет собой триггер, от разных плечей которого с частотой в два раза ниже частоты следования синхроимпульсов синхронизатора 1 поочередно запускаются непосредственно генератор 5 зо-ндирующих импульсов и через генератор (; разностной задержки - дополнительный генератор 7 зондирующих импульсов. Зондирующие импульсы через переключатель 8 и излучатели 9 и 10, установленные в акустическом преобразователе 11 и расположенные на базе измерения /, вводятся в исследуемую среду. Принятые приемником 12 или 13 сигналы через переключатель 14, усилитель 15 и переключатель 16, либо переключатель 14, усртлитель 15 и амплитудный дискриминатор 17, выдающий нормализованный сигнал при достижении исследуемым сигналом заданных уровней, и переключатель 16 подводятся к вертикально-отклоняющим пластинам электроннолучевого индикатора 18.

Так как генератор 5 зондируюЩИх импульсов и дополнительный генератор 7 зондирующих импульсов в смежных полупериодах работы коммутатора 2 запускаются с разными задержками относительно синхронизирующих импульсов синхронизатора 1, запуск генератора 3 раэвертки в этих полупериодах осуществляется с соответствующими раз-ными запаздываниями относительно моментов посылка зондирующих импульсов, что необходимо для совмещения изображений сигналов, полученных на экране электроннолучевого индикатора 18, пришедших к приемнику 12 или 13 от излучателей 9 и 10 вдоль линии развертки. Излучатели 9 и УО и приемник 12 или 13 подключены таким образом, что генератор разностной задержки включен в цепь запуска генератора зондирующих импульсов 5 или 7 с более близким к работающел у приемник) 12 или 13 излучателем 9 или 10. Длительность периода работы синхронизатора / выбрана больше длительности процессов реверберации сигналов в системе излучатель-среда-приемник.

Блок вспомогательной метки 19 запускается синхронно с генераторами 5 и 7 имлульсов U -служит для формирования импульса метки с регулируемой задержкой относительно моментов генерации зондирующих импульсов, используемой для калибровки шкалы генератора разностной задержки по калнбрационным меткам, полученны-м от блока калибрационных меток 20, от которого лодсинхронизован синхронизирующий генератор.

Ввиду того, что блок 19 вспомогательной метки в смежных полунериодах работы коммутатора 2 выдает сигнал метки с одинаковой задержкой относительно зондирующих иМ|Пульсов, установленной больше задержки развертки, сигнал метки на линиях развертки смежных полупериодов отображается с временным сдвигом, равным действительной величине разностной задержки. Для калибровки щкалы генератора разностной задержки калибрационные метки от блока 20 через переключатель 21, а также сигнал вспомогательной метки подводятся к вертикально-отклоняющим пластинам электроннолучевого индикатора 18.

При измерении времени распространения колебаний в среде сигналы, полученные от излучателей 9 и 10, принятые приемником 12 или 13, совмещают на экране электроннолучевого индикатора регулировкой длительности имтгульса генератора разностной задержки при выбранной задержке развертки, установленной блоко.м 3, служащей только для просмотра сигналов вдоль линии развертки. Отсчет времени распространения колебаний на базе измерения получают непосредственно по шкале генератора разностной задержки.

Регулировкой амплитуд генераторов 9 и 10 зондирующих импульсов совмещают исследуемые сигналы по амплитуде. Для определения степени затухания колебаний в материале по отношению амплитуд сигналов дополнительный генератор 7 зондирующих импульсов снабжен устройством для определения отношения амплитуд зондирующих импульсов (на блок-схеме не показано), включенным в цепь питания генератора 7. При из.мерении в средах с сильно выраженной зависимостью коэффициента поглощения от частоты, для учета степени расплыва фронта импульса на базе измерения, по экрану электроннолучевого индикатора 18 сопоставляемые части сигналов (например, первая полуволна) устанавливают одинаковой заданной амплитуды, после чего сигнал передается на индикатор через дискриминатор 17. Далее, управляя регулятором чувствзтельности дискриминатора (или аттенюатором, включенным в цепь сигнала перед дискриминатором), выбирают определенный уровень, на котором исследуемые сигналы совмещают по изображениям полученных нормализованных сигналов с помощью регулятора величины разностной задержки генератора 6. С помощью регулятора относительной расстройки величины разностной задержки генератора 6 сигналы совмещают на других выбранных уровнях аналогичным образом и отсчет, пропорциональный изменению относительной крутизны фронта сигнала на базе измерения, получают по шкале, связанной с регулятором огмосительиой расстройки генератора 6.

В случае использования в качестве генератора задержки фаитастрошюй схемы, длительность импульса которого управляется напряжением на аноде генераторной лампы, расстройка величины задержки осуществлена расстройкой R или С времязадающей цепочки дополнительным регулятором со шкалой.

Для измерения параметров распространения колебаний в случае зависимости скорости распространения колебаний в среде от частоты, акустический преобразователь // выпол-нен с регулируемым расстоянием между излучателями (например, микрометрическим винтом).

Для получения характеристики поглощения .среды регулируют спектр имиульсов дополнительного генератора 7, например перестройкой частоты, до Получения наилучшего совме.щения. Характеристику поглощения среды получают по разности спектральных характеристик генераторов 5 и 7 зондирующих импульсов. Для измерения параметров распространения колебаний в замкнутых оболочках по периметру оба генератора 5 и 7 зондируюлдих импульсов присоединяют к общему излучателю, например 9 или 10, а точка возбуж.дения и приема колебаний -выбирается согласно авт. св. № 192471, либо подклю-чение акустического преобразователя II и измерения производят уже описанным общим способом ;с использованием одного приемника }2 ИЛИ 13. При этом расстояние от работающего приемника 12 или 13 до излучателей 9 н W устанавливается меньше половины периметра оболочки.

Изобретение может быть полезным для изучения закономерностей распространения раз:кых видов колебаний, для определения комплекса параметров распространения колебаний разными способами, а также для неразрущающего контроля качества материалов на образцах и непосредственно на изделиях.

Предмет изобретения

1. Ультраз.чуковое устройство для измерения параметров распространения колебаний в средах, содержащее синхронизатор, соединенный с входом коммутатора, генератор зондирующих импульсов, электроннолучевой индикатор, блок задержки развертки, усилитель, акустический преобразователь с приемниками и излучателями, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и оперативности измерения, оно снабжено дополнитель:ным генератором зондирующих импульсов, и.

генератором разностной задержки, последовательно подключенными между излучателем и ллечом коммутатора, другое плечо которого соединено с генератором зондирующих импульсов и вторым излучателем, а выход синхронизатора последовательно соединен с блоком задержки развертки, генератором развертки и горизонтально-отклоняюцшми пластинами индикатора, вертикально-отклоияю0 щие пластины которого через переключатель соединены с выходом усилителя, вход которого через переключатель соединен с приемниками, при этом излучатели связаны через переключатель с выходами генераторов зондирующих импульсов и расположены между приемниками на базе измерения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно сяабжено блоками «алибрационных и вспомогательной меток, подключенными через

0 переключатель к вертикально-отклоняющим пластинам электроннолучевого индикатора, выход и вход которых соответственно соединены с входом синхронизатора и выходами генераторов зондирующих импульсов.

5 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что акустический преобразователь выполнен с возможностями перемещения излучателей друг относительно друга.

4.Устройство по пи. 1-3, отличающееся

0 тем, что усилитель содержит амплитудный дискриминатор, подключенный к оконечному каскаду, а генератор разностной задержки снабжай дополнительным регулятором относительной расстройки величины задержки,

5 например потенциометром, на оси которого установлена шкала, проградуированная в единицах, пропордиональных относительной расстройке величины задержки.

5.Устройство по пп. 1-3, отличающееся

0 тем, что, с целью получения характеристики поглощения среды, дополнительный генератор зондирующих импульсов выполнен с регулируемой спектральной характеристикой, например, перестройкой частоты.

6.Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что, с целью определения коэффициента поглощения среды, в цепь питания дополнительного генератора зондирующих импульсов включен блок измерения отношения амплитуд зондирующ7-1х имлульсов.

7.Устройсгво по пп. 1-6, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения параметров распространения колебаний в замкнутых оболочках по периметру, расстояние между одним из приемников и излучателями установлено меньше половины периметра оболочки.

//////