Цифровое устройство измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний Советский патент 1974 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к области ультразвуковой измерительной техники.

Известны устройства для измерения скорости распространения . ультразвуковых колеоаний, содержащие электроакустичевкий датчик с буферным стержнем и исследуемым объектом, соединенный с усилителем, подключенным к осциллографу, и гевератором радиоимпульсов, и схему выделения синхроимпульсов, содержащую электрический счетчик.

Однако эти устройства имеют сравнительно низкую точность при измерениях затухания акустических колебаний вблизи точек фазовых переходов в сегнетоэлектрических кристаллах за счет искажения формы огибающей отраженных импульсов. Эти искажения вызывают временные сдвиги импульсов на выходе схемы формирования и, соответственно, изменения частоты повторения в кольцевой схеме.

2

Для повышения точности измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний предлагаемое устройство содержит генератор коротких видеоимпульсов, соединенный с частотомером и схемой выделения синхроимпульсов, и дополнительную схему выделения двух импульсов из последовательности остроконечных импульсов, соединенную с генератором коротких видеоимпульсов, схемой выделения синхроимпульса и генератором радиоимпульсов и состоящую из первого триггера, подключенного через схему совпадений к второму триггеру, причём выход второго триггера присоединен к входу первого триггера, а вход схемы совпадений соединен с высокочастотным генератором.

На фиг.1 представлена блоксхема предлагаемого устройства; на фиг.2 - графики, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит генератор

I остроконечных видеоимпульсов, частотомер 2, схему 3 выделения синхроимпульса, схему 4 совпадений, первый триггер 5, второй триггер б, генератор 7 радиоимпульсов, датчик 8, буферный стержень 9, исследуемый объект 10, усилитель II, осциллограф 12, схему 13 выделения последовательности из двух импульсов.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 5 и 6 находятся в нулевом положении и схема -в закрытом состоянии Генератор I вырабатывает короткие импульсы (фиг.2а), частота которых контролируется частотомером 2. Эти импульсы поступают на схему 3 и схему 13. Схема 3 вырабатывает короткие импульсы низкой частоты (фиг.26),синхронные по частоте с импульсами генератора I.

Выходным импульсом схемы синхронизации триггер 5 переключается в состояние I (фиг.2в), открывая схему 4. Очередной импульс с генератора I через схему 4 запускает триггер б в состояние I Сфиг.2г) Этот триггер включен в счетном режиме, поэтому после, прихода на его., вход второго импульса триггера б возвращается в исходаое состояние и за.дним фронтом выходаого импульса этого триггера происходит сброс триггера : в исходное нулевое состояние, в результате чего закрывается схема . Таким образом, с поступлением каждого синхроимпульса на выходе схемы совпадений селектируются два импульса из последовательности, поступающей с генератора 1, причем расстояние между этими импульсами равно периоду следования импульсов генератора tи (фиг.2д).

Каждый из двух импульсов запускае т генератор 7, вырабатывающий два радиоимпульса (фиг.2е), расстояние между которыми равно расстоянию между запускающими импульсами. Генератор 7 выполнен по схеме ударного возбуждения, поэтому начальные фазы радиоимпульсов одинаковые. Полученные радиоимпульсы поступают на электроакустический преобразователь датчика 8. Акустические импульсы датчика 8 через буферный стержень 9 поступают на исследуемый объект 10. Многократно отраженные импульсы выделяются на электроакустическом преобразователе датчика в виде серии затухающих радиоимпульсов. Количество таких

импульсов зависит от величины акустических потерь в образце и различно в зависимости от исследуемоги вещества и его фазового состояния.

При поступлении двух радиоимпульсов, расстояние между которыми равно двойному времени прохождения акустических импульЪов в образце, происходит наложение последовательностей многократно отраженных импульсов, образованных первым и вторым импульсами, таким образом, что первый отраженный импульс второй серии совпадает с вторым отраженным импульсом первой серии и т.д. Условное положение налагающихся серий импульсов приведено на фиг.2ж, 3, и.

Рассмотренное совмещение производят путем перестройки частоты генератора -I, в результате чего меняется расстояние между радиоимпульсами до тех пор, пока не произойдет полного совмещения по фаза отраженных импульсов первой и второй серии. Совмещение контролируется осциллографом 12, соединенным с датчиком 8 через усилитель II.

Скорость распространения ультразвуковых импульсов будет равна:

П

21-Т

V

г ;

Ьи

где I - толщина исследуемого образца,

образом, при исследовании образцов, в которых происходит искажение формы огибающей отраженных импульсов, эти искажения оказываются одинаковыми и при совмещении взаимно накладываются. При точном наложении, когда достигается, максимальная амплитуда совмещенного импульса, дополнительных исказшний не происходит.

ПРЕДМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цифровое устройство для измерения скорости распространения ультразвуковых колебании, содержащее электроакустический датчик с буферным стержнем и исследуемым объектом, соединенный с усилителем подключенным к осциллографу, и генератором радиоимпульсов, и схему выделения синхроимпульсов, содержащую электрический счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно содержит генератор коротких видеоимпульсов, соединенныйС частотомеро

и схемой выделения синхроимпульсов, и дополнительную схему выделения двух импульсов из последовательности остроконечных импульсов, соединенную с генератором коротких видеоимпульсов, схемой выделения синхроимпульса и генератором радиоимпульсов и состоящую из первого триггера, подключенного, через схему совпадений к второму триггеру, причем выход второго триггера присоединен к. 5 входу первого триггера, а вход схемы совпадений соединен с :аысокочастотным генератором.

иг. 1

U

ж

№ ТЛ/

1/Ь v

г/

ЛЛ/ V

U ал

-VРиг.2