1
Изобретение относится к области акустического приборостроения и может быть иснользовано при измерении параметров ультразвуковых колебаний в материале изделий с высоким поглощением колебаний, а также для неразрушающего контроля качества при одностороннем доступе к поверхности.
Известно устройство для измерения скорости распространения и логарифмического декремента затухания ультразвука, содержащее генераторы синусоидальных колебаний онорной и регулируемой частот, формирователь, регулируемую линию задержки, временной селектор запуска индикаторного устройства, генератор ультразвуковых частот, индикаторное устройство, усилитель принятых сигналов, излучатель и приемник колебаний. Это устройство используется для измерения акустических характеристик материалов при условии возможности создания в них гармонических отраженных волн. Однако это условие не выполняется или выполняется ограниченно для сред с высоким поглощением колебаний.
Цель изобретения - создание контролируемого акустического контакта для оценки влияния степени прижатия акустических преобразователей к исследуемой среде при измерении коэффициепта поверхностного затухания ультразвука методом профилирования и обеспечение передачи щирокого частотного спектра колебаний достаточной для нормальной регистрации интенсивности, сохраняя условия для линейной деформационной области работы материала. Это достигается тем, что устройство снабжено симметрично сдвоенной, плавно регулируемой линией задержки с соединенными параллельно излучателями составных ультразвуковых датчиков, снабженных дополнительным контактным подслоем, соединенным с усилителем.
На чертеже приведена блок-схема устройства.
Переменная, симметричная, плавно регулируемая линия задержки 1 подключена к задающему генератору ультразвукового прибора, а два выхода - к ультразвуковым генераторам 2 и 3. На основные части а ультразвуковых датчиков 4, 5 и 6, выполненных в виде составных резонаторов, через переключатели 7 и 8 подают зондирующие импульсы. Пьезоэлектрические контактные подслойки b ультразвуковых датчиков 4-6, передающие зондирующие и принятые от среды 9 ультразвуковые сигналы, через переключатель 10 связаны с усилителем 11, выход которого соединен с индикаторным устройством.
Устройство работает следующим образом.
Импульсы низкой частоты следования нодаются от задающего генератора ультразвукового прибора на линию задержки 1, с выхода которой снимаются с такой задержкой, которая соответствует степени ввода обеих линий, и запускают генераторы 2 и 3. Ультразвуковой генератор 2 непосредственно подключен к основной части а ультразвукового датчика 5, а выход генератора 3 в зависимости от необходимости измерений, или скорости распространения, или коэффициента затухания ультразвука, подключен через переключатели 7 и 8 соответственно к датчикам 4 и 6. Датчики 4, 5 и 6 размещены на контролируемой среде 9 с равными расстояниями /. Связь датчиков с исследуемой средой контролируется переводом переключателя 10 усилителя 11 из положения е до /i по .амплитудам сигналов, полученных с дополнительных контактных прослоек b датчиков 4, 5 и 6 при соединении с исследуемым материалом. При измерении в материале коэффипиента затухания ультразвука переключатели 7 и 8 устройства переводятся в положение е, а переключатель 10 - в положение h. При этом датчики 4 и 5 служат излучателями, а 6 - приемником колебаний. Разница в уровнях сигналов, принятых приемников 6 от излучателей 4 и 5, связана с коэффициентом передачи этих сигналов через контактпые прослойки по среде на расстоянии /. Коэффициент затухания ультразвука определяется по зависимости
А. /Га -i- In /С л If
АЬАб
где А - амплитуда сигнала от излучателя 4, фиксированная на приемном датчике 6;
Лз - то же, от излучателя 5;
41 Къ--коэффициенты, характеризующие акустический контакт 4 и 5 датчика, в общем случае комнлексные величины, определяемые из амплитудно-частотных характеристик составного вибратора. Если , то степень их прижатия к исследуемой среде одинакова и .
При измерении скорости распространения ультразвука переключатели 7 и 8 переводятся в положение с, а переключатель 10 в положение h, датчики 5 и 6 служат излучателями, датчик 4 - нриемником ультразвука. Приходящие к нриемнику сигналы от обоих излучателей складьшаются по фазе, если на их прохождение затрачивается одинаковое время, что вынолняется в случае контроля однородной снлошной среды. Это условие необходимо для нроведения измерений в средах
с высоким поглощением колебаний, так как нри работе только с одним излучателем из-за сильного ослабевания колебаний сигнал на базе измерений может быть недостаточным 5 для надежного регистрирования. Но увеличение мощности излучателей обычно ограничено линейными участками деформационных характеристик сред, по которым чаще всего определяются их акустические показатели. В
0 предлагаемом устройстве каждый из включенных нараллельно излучателей может работать с учетом отмеченных условий.
Время распрострапения t сигнала на базе измерений, используемое для расчета скорости распространения ультразвука, онределяется по следующей зависимости:
t - t - tz, tz -- + a - Й
где ti - общая задержка ультразвукового
0 сигнала в трактах аппаратуры и исследуемой среде;
/2 - поправочная задержка, обуславливаемая аппаратурой и акустическими преобразователями, определяемая после проведения
5 измерений на исследуемой среде при поочередно сомкнутых приемнике и излучателях, сохраняя прежнюю степень ввода регулируемой линии задержки 1; А4 задержки в акустических преобразователях при сомкнутом приемнике с первым и вторым излучателями;
а - величина, характеризующая различия в скоростях распространения ультразвука по направлениям прозвучивания в среде или в
5 переходниках сменных преобразователей, определяемая аналогично tz, только при возвращении регулируемой линии задержки 1 в исходное ноложение.
Предмет изобретения
Устройство для измерения коэффициента затухания и скорости распространения ультразвука, содержащее линию задержки
запуска задающего генератора, два ультразвуковых генератора, составные ультразвуковые датчики, переключатели в цепях ультразвуковых преобразователей и усилитель, отличающееся тем, что, с целью повыщеПИЯ точности измерений в средах с повыщенным поглощением колебаний, оно содержит симметрично сдвоенную, нлавно регулируемую линию задержки с соединенными параллельно излучателями составных ультразвуковых датчиков, снабженных дополнительным контактным подслоем, соединенным с усилителем.
