(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для ультразвуковото контроля, изучения текстуррых характеристик материалов, упругих свойств и напряженного состояния сильнопоглощающих анизотропных сред на основе измерения скоростей продольных и поперечных ультразвуксжых волн. Известны устройства для измерения скорости ультразвука в средах, основан ные на наложении ультразвуковых импул сов на экране осциллографа, прошедших через Два звукопровода с размещенным между ними образцом и через идентичный дополнительный звукопровод, длина которого равна длине основных звуко- проводов В этом устройстве возбуждение колебаний производится генератором видеоимпульсов, что не позволяет определять характеристики материалов в широком диапазоне частот, а также не позволяет определять коэффициент затухания. КСИТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ Наиболее близким по техническсй сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для ультразвукового контроля, содержащее . электроакустически последовательно сое-, динешхые задающий генератор синусои- дальньк колебаний регулируемой частоты, делитель частоты, зондирующий генератор, излучающий преобразователь, два идентичных звукопровода, между которыми размещён исследуемый образец, приемный преобразователь и усилитель выход которого подключен к одному из входов двухлучевого осциллографа, а также коммутирующий переключатель, входы которого подключены соответственно к выходу делителя частоты и к выходу задающего генератора, а выход - к входу синхрсжизадии осциллографа, а прнемо-излучающий преобразователь, генератор линейно-изменяющегося напряжения, вход которого подключен к выходу задающего генератора через пороговый фсч мирователь, причем мо/дгяторы трубки осциллографа подключены блоку подсветки, управляемого импульсами делителя частоты 2/.
Недостатком известного устройства вляется малая точность измерений при измерениях сильнсйпоглощающих материалов, так как в этом случае не удается получить четкие эхо-импульсы, отраженbiDe от торцов образца..
Цель изобретения - повьпдоние точности измерений при контроле сильнопоглощающих материалов.
Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее электроакустичеЪки последовательно соединенные задающий генератор синусоидальных колебаний регулируемой частоты, делитель частоты, зондирующий генератср, излучающий преобразователь, дваидентичньгх звукопровода, ыежду которыми размещен исследуемый образец, приемный преобразователь и усилитель, выход которого подключен к одному из входов двухлучевого осциллографа, а также коммути-, рующий переключатель, входы коТорого пошслючены соответств энно к выходу делителя частоты и к выходу задающего генератора, снабжено электроакубтически последовательно Соединенной цепью, состоящей из двух дополнительных звукопроводов, идентичных основным звукопроводом, дополнительных приемного и излучающего преобразователей, дополнительного усилителя и аттейюатора, при этом вход дополнительного излучающего преобразователя подключен к выходу зондирующего Генератора, а выход ттенюатора соединен со вторым входом двухлу- чевого осциллографам
На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит задающий генератор 1 синусоидельных колебаний, выход которого соединен с электронносчетным частотомером 2, с входом делителя частоты 3 и одним из кЪнтактов переключателя4. Делитель частоты 3предназначен для деления частоты задающего генератора 1 с коэффициентом деления 1:10 . где г 1,2, 3, ...
Выход делителя частоты 3 соединен с йходом зондирующего генератора 5 и с одним из контактов переключателя 4. Последний предназначен для синхронизации работы двухлучевого осциллографа 6 или и myльcaми с, выхода пелителя частоты .3 и. ипиряжением с выхода Задающего генератора 1. Зоидп)ую1ций
генератор 5 предназначен для возбуждения излучающих пьезопреобразовате- лей 7 и 8. Преобразователь 8 и приемный пьезопреобразователь 9 смонтированы по обеим сторонам двух идентичных звукоп{)оводов 10 и 11, между которыми размещен исследуемый образец 12. В Дальнейшем звукопроводы 10 и 11 называют измерительными. Преобразователь 7 и приемный пьезопреобразователь 13 смонтированы по обеим сторонам двух звукопроводов 14 и 15 идентичньк звукопроводам 10 и
11,Звукопроводы 14 и 15 соединены последовательно, т. е. их другие торцы (на которых не установлены пьезопреобразователи) соединены между собой. В . дальнейщем звукопроводы 14 и 15 назьшают эталонными. Приег./}ный пьезо-. преобразователь 9 измерительньк звукопроводов соединен .с входом приемного усилителя 16, служащего для усилени ультразвуковых иг пульсов прямсго прохождениячерез звукопровод 10, образец 12 и звукопр,оврд 11. Выход усилителя 16 подключен Кодному из входов вертикального отключения (например, к первому) осциллографа 6. Приемный преобразователь эталонньрс пьезозвукопроводов 13 присоединен к входу приемного усилителя 17, предназначенного для усиления ультразвуковых импульсов прямого прохождений через звукопроводы 14 и 15. Выход усилителя 17 через аттенюатор 18 соединен со вторым входом вертикального отклонения осциллографа 6. Аттенюатор 18 служит для измерения поглощения ультразвука в исследуемом образце.
Устройство работает следующим .образом.
Задающий генератор 1 вьфабатьтает непрерьюнью синусоидальные колебания .регулируемой частоты. Выходное напряжение генератора 1 поступает на делитель частоты 3, коэффициент деления которого, выбирается с учетом поглощения ультразвук.двых колебаний в образце
12.Вь1хоцные импульсы усилителя 3 запукают зондирующий генератор 5 и синхронизируют развертку осциллогряфа 6 при предварительной настройке работы устройства. Электрические импульсы генератора
5 возбуждают излучающие пьезопреобраг- зователи 7 и 8, котфые преобразуют их в ультразвуковые импульсы, рпсггространяющиеся соответствеино по зрукопрс)водам 14 и 15 и звукоггроиолу 1О, об|разцу 12 н звукопроводу 11. Ультразвуковые HNmynbCbt прямого прохождения через звукопровод 10, образец 12 и зву копровод 11 регистрируются приемным пьезопреобразоватолем 9, усиливаются приемным усилителем 16 и подаются на один из входов вертикального Ътклоне- ния двухлучевого осциллографа 6. Ультразвуковые импульсы прямого прохождения через звукопроводы 14 и 15 регистрируются приемным пьезопреобразователем 13, усиливаются приемным усилителем 17 и через аттенюатор 18 подаются на другой вход вертикального отклонения двухлучевого осциллографа 6, Таким образом, при синхронизации осциллографа 6 импульсами делителя частоты 3 (переклю чатель 4 на чертеже установлен в нижнее положение) наблюдаются два ультразвуковых импульса, один из которых соответ- ствует импульсу прямого прохождения через эталонные звукопроводы 14 и 15, а другой - импульсу прямого прохождения через звукопроБод 10, образец 12 и звукопровод 11. Эти импульсы сдвинуты относительно друг друга на время, равное В|эемени распространения ультразвукового сигнала через исследуемый образец. Данная серия ик5пульсов наблюдает- ся при- предварительной настройке работы устройства. Импульсы многократного .отражения в иомерительных и эталонных звукопроводах и образце не учитываются, так как их амплитуда намного меньше амплитуды импульсов прямого прохождени Для измерения скорости и поглощения ул1 тразвука в исследуемом образце испол зуют оптическое наложение импульсов на экране осциллографа. Это осуществляется прн синхронизации осциллографа 6 напряжением задающего генератора 1 (переключатель 4 на фиг. 1 установлен в верхт нее положение). В этом случае ультразву ковые импульсы наблюдаются на. прямом хоцу развертки. Изменяя частоту задающего генератора 1, можно точно совместить эти импульсы. Тогда обратная величина самой низкой частоты, при которой осуществляется точное наложение импульсов, будет равна интервалу времени межцу этими импульсами. Частота задающего генератора с высокой точностью измеряет ся электронное четным частотомером 2, Измерение поглощения ультразвуковых ксхпёбаний в исследуемом материале осушествляется аттенюатором 18. При точном наложении импульсов их амплитуды сравниваются на экране осциллографа. П|эедложенное устройство испытано в лабораторных условиях и результаты экспериментальной проверки на образе андезито-базальта пористой текстуры (порис- тость 35%). показали, что оно обеспечивает измерение скорости и поглощення ультразвука практически в любых сильно- поглощакэщих материалах, таких как горные породы, полимеры, бетон, композиционные материалы, а также сварные конструкции, сооружения и т. д. При этом абсолютная величина скорости ультразвука измеряется с погрешностью , не превышающей 0,1 %, а точность относи- . тельных измерений скорости (например, при текстурном анализе, при изменении термодинамических условий измерений) порядка Oi01%.., . Формула изобретения Устройство для ультразвукового контроля материалов, содержащее электроакустически последовательно соединенные задающий ге.нератор синусоидальных колебаний регулируемой частоты, делитель частоты, зондирующий генератор, излучающий преобразователь, два идентичных звукопро- вода, между которыми размещен исследуемый образец, приемный преобразователь, усилитель, выход которого подключен к одному из входов двухлучевого осциллографа, а также коммутирующий переключатель, входы которого подключены соответственно к выходу делителя частоты и j выходу задающего генератора, i а выходк входу синхронизации осциллографа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений прн контроле сильнопоглощающих материалов, оно снабжено электроакустически последовательно соединенной цепью, состоящей из двух дополнительных звукопрово- дов, идентичных основным звукопроводам, дополнительных приемного к излучающего преобразователей, дополнительного усилителя и аттенюатора, при этом вход дополнительного излучающего преобразователя подключен к выходу зондирующего генератора, а выход аттенюатора coeд ;нен со вторым входом двухлучевого осциллографа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №442411, кл. G 01 Н 5/ОО, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР № 425110, кл. G 01 Р 5/ОО, 1973 (прототип).
