Устройство для измерения скорости распространения акустических продольной и поперечной волн в твердых средах Советский патент 1975 года по МПК G01N29/04 

соединенных блока 9 регулн1)уемоп задержки времени, григге)а 10, одновнбратором 1 дополнительной задержки и блокинг-генератором 12 нулевой а.чнлитуднон метки, однолучевой осциллографический индикатор 13 с y:iравляющим электродом 14, и цеиь измерения времени, нодключенная к третьему выходу синхронизатора и состоящая из носледовательно соединенных блока 15 измерительной задержки времени, блокинг-генератора 16 основной амплитудной метки времени и одновибратора 17 задержки гашения луча индикатора. В описываемом устройстве выход усилителя 7 соединен с одной из вертика-лыю отк/юняющих пластин У, а выход усилителя 8-- с горизонтально отклоияюидей пластиной X индикатора 13, второй выход триггера 10 соединен с управляющим электродом 14, выходы блокинг-генераторов 12 и 16 подк.тючены ко второй вертикально-отклоняющей нластине У индикатора, а выход одновибратора 17 задержки гашения луча индикатора соединен со стопным входом триггер1а 10.

Принцип действия предлагаемого устройства заключается в следующем. Синхронизатор 1 выдает синхроимпульсы 18 в моменты времени TO, которые направляются в три цепи: возбуждения акустического сигнала, засветки луча индикатора и измерения времени. Выходные сигналы каналов засветки луча и измерения времени используются для задержанного запуска блоков дополнительной нулевой метки времени М и гащеиия луча.

В цепи возбуждения акустического сигнала синхросигнал подается на вход блока 2 фантастронной задержки времени, с выхода которой в момент времени Ti поступает импульс 19 на запуск генератора 3 возбуждающих импульсов 20, которые имеют вид перепадов на фяжения. В результате импульсного возбуждения пьезоэлектрический излучатель 4 выдает акустические сигналы, которые в испытываемом материале преобразуются в импульсы упругих воли 21.

Упругие волны распрост)аняются от излучателя к приемнику по материалу, в частности вдоль поверхности материала.

Цепь засветки луча индикатора 13 срабатывает в момент времени Гг, когда прекратилос) действие паразитных имиульсных наводок на цени усилителей 7 и 8 сигнала. Для этого синхроимпульс проходит через блок 9 фаитастронной задержки времени, вырабатывающий имиульс 22, после чего занускается триггерный генератор 10, вырабатывающий фямоугольные засвечивающие импульсы 23 напряжения. Выход триггера соединен с управляюП1ИМ электродом индикатора 13.

Сигнал, полученный в результате дифференцирования нереднего фронта засвечивающего импульса 23 используется для запуска одновибратора 11, задним фронтом импульса 24 которого в момент времени Гз запускается блокинг-генератор 12, вырабатывающий импульс 25 дополнительной нулевой метки ispeменп М(). Его П1)1ход соединен с одной из вертикально отклоняюнднх пластин У индикатора. В приборе ие вырабатывается каких-либо напряжени для временной развертки луча, поб/юков, пока акустический сигиал по материаэтому в результате описанных взаимодействий лу не достнг звукоприе.п1ика, луч остается неподвнжным п в центре экрана нндикатора наблюдается (фиг. 3) только светящаяся точка

С выбросом MQ.

По истечении вре.мени Т, необходимого для прохождения сигнала .о материалу от излучател;: -1 ---до приемника, поверхность контролируе.мой в точке приема приходит в сложное колебате.Пзнос двнжеине. Двухкомпонентiibui прнемник преобразует принятые колебания в два раздел1Д1ых независимых сигнала, соответствующих дву.м ортогональным компонептам колебаний поверхности контролируемой среды. Эти сигналы преобразуются его пьезоэлемеитами 5 и 6 в электрические сигналы 26 и 27, проходящие через основной 7 и дополнительный 8 усилители, соответственно на вертикально и горизонтально отклоняющие пластины индикатора.

Формирование импульса 29 основной метки времени Мт производится заиуском блока 16 фронтом импульса 28 блока 15 задержки. Окончание формирования нмиульса 23 триггера осуществляется задним фронтом импульса 30 одновибратора 17.

В результате одновре.менного действия усиленных компонент сигнала на луч индикатора, в плоскости экрана происходит геометрическое сложение ортогональных компонент и воспроизводится крунномасщтабное изображение (фиг. 3) траектории колебаний поверхности материала.

Характерными участками траектории при посылке акустических сигналов вдоль поверхности материала, при приеме сигналов пронк-дшпх вдоль новерхности материала, являются начало движения луча из ноложения нокоя (точка А и переход от эллиптического спирального движения луча к вертикальному выбросу с большой амплитудой (точка Б). Пачало движения соответствует приходу фронта продольных упругих волн, начало выброса --приходу фронта импульса поперечных волн. Могут также регистрироваться моменты прихода фронта импульса наиболее медленных - рэлеевских поверхностных волн, для которых характерно закручивание по спирали в на равлеиии противоположном закрутке возникающей от прихода продольных волн.

Измерение времеи рас.пространения фронтов пмпул1 сов упругих волн от излучателя до присмппка выполняется с испо;1ьзованием цепи пзмерення временн отсчетом по щкале блока 15 измерительной задержки времени. Установка нуля этой шкалы производится до начала измереннй при непосредственной подаче акустического сигнала с излучателя на приемники iyTCM подстройки б.кжа 2 задержки.

П р е д м е т изобретения

1. Устройство для измерения скорости распространения акустических продольной н поперечной волн в твердых средах, например бетоне, содержащее однолучевой осциллографическ П1 иидпкато), синхронизатор, соединенные с его выходами (оследовательно включенные цепи, состоящие в первой непи из блока постоянной задержки времени, генератора возбуждающих импульсов и выносного, например, пьезоэлектрического излучателя акустических импульсов, во второй - из блока регулируемой задержки времени и триггера, соедииенпого с управляющим электродом индикатора и в третьей - ит блока измерительной задержки времеии, блокинг-геиератора амплитудной метки времени и одновибратора задержки гашеиия луча индикатора, в которой выход блокинг-генератора метки времеин соединен с одНОИ из вертикально отклоняющих пластин индикатора, а выход одновибратора - со стоиным входом триггера; выносной акустический приемник и соединенный с основным его ньезоэлементом усилитель, выход которого подключен к одной из горизонтально отклоняюН1ИХ пластин индикатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений скорости распространения поперечных воли, оно снабжено дополнительным усилителем сигналов, соединенным входом с дополнительным пьезоэлементом приемника, воспринимающим ортогональную основной, компоненту акустического сигнала, а выходом - с другой вертикально отклоняющей пластиной, 2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным генератором амплитудной метки, вход которого соединен с триггером, а выход подключен к выходу основного блокинг-генератора метки.

Фиг 1

r t