Способ определения скорости ультразвука Советский патент 1981 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов, веществ и изделий по скорости распространения ультразвуковых колебаний и может быть использовано для определения функционально зависящих от скорости ультразвуковых параметров и показателей жидких и газообразных сред.

Известен способ определения скорости ультразвука, по которому в контролируемой среде устанавливают режим автоциркуляции электроакустических импульсов, формируют контрольный интервал времени, равный сумме времени распространения электрического импульса в генераторе импульсов и фиксированного времени, равного сумме времени распространения электрического импульса в усилительноформирующих цепях и времени распространения акустического импульса в мембранах преобразователей, и уяят о скорости ультразвука в среде по величине, обратной периоду автоциркуляции, уменьшенному на величину контрольного интервала времени l.

Недостаток известного способа в том, что при косвенных измерениях скорости ультразвука снижаются точность и быстродействие способа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения скорости узльтразвука, заМключающийся в том, что в контролируемом канале устанавливают режим автоциркуляции электроакустических импульсов, а в эталонном канале - импульсный режим прохождения электро15акустических импульсов при одновременном возбуждении обоих каналов, образуют последовательность опорных электрических импульсов с частотой автоциркуляции и последовательность

20 электрических импульсов той же частоты повторения, сформированных после прохождения акустическим сигналом эталонного канала, используют обе 3 указанные последовательности для фор ми,,.1ования эталонного интервала време ни, равного времени распространения акустического импульса в эталонном канале, а о скорости ультразвука судят по общему числу высокочастотных импульсов, заполняющих эталонные ин тервалы в течение измерительного интервала времени 2 . Известный способ характеризуется пониженной точностью, малым быстродействим и ограниченным диапазоном измерений. Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и расширение диапазона измерений. Указанная цель достигается тем, что высокочастотные импульсы получаю от стабильного генератора, формируют контрольные интервалы времени, равные времени распространения акусти ческого импульса в контролируемом ка нале, а за измерительный интервал времени принимают промежуток времени в течение которого общее количество высокочастотных импульсов, заполняю щих контрольные интервалы, достигнет фиксированного числа. На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего описываемый способ. Устройство содержит контролируемы канал автоциркуляции электроакустических импульсов, часть которого пре ставлена на чертеже синхронизируемым генератором 1 импульсов и формирователем 2 контрольного интервала, причем вход генератора соединен со входом формирователя, а также эталонный канал, представленный последовательн соединенными излучателем 3 колебаний эталонной средой k, приемником 5 кол баний, усилительно-формирующим блоком 6 и формирователем 7 эталонного интервала, причем вход излучателя 3 соединен с выходом генератора 1 и вторым входом формирователя 7- Устройство также содержит последователь но соединенные генератор 8 стабильных колебаний, каскад 9 совпадений, делитель 10 частоты, второй каскад 1 совпадений и счетчик 12 импульсов, причем выход формирователя 2 соединен со вторым входом каскада 9, выход формирователя 7 соединен со вторым входом каскада 11, третий вход которого соединен с выходом генератора 8 . Способ осуществляется следующим образом. 1 Генератор 1 вырабатывает электрические импульсы, которые после пребразования их в акустические, проодят контролируемый канал, поступают на вход генератора 1., вызывая овторный цикл автоциркуляции электроакустических импульсов, а также оступают на вход формирователя 2, ормируются и поступают на второй ход каскада 9, управляя прохожденим высокочастотных импульсов с пеиодом TO с выхода генератора 8 на ход делителя 10, имеющего коэффииент деления Kj. Число N, импульов с длительностью Т, (контрольный нтервал) и периодом Т, автоциркуяции, поступивших с выхода формироателя 2 на вход каскада 9 в течеие измерительного интервала, опреелится из условия МкТ. К: откуда где TJ время распространения импульса в акустической среде контролируемого канала. Импульсы с выхода генератора 1 поступают также на второй вход формирователя 7 и, пройдя через излучатель 3, контролируемую среду i(, приемник 5 и блок 6, поступают на первый вход формирователя 7, на выходе которого формируются импульсы с периодом Т, автоциркуляции и длительностью Тэ, равной времени распространения импульса в акустической среде эталонного канала. С выхода формирователя 7 импульсы поступают на второй вход каскада 11, управляя прохождением высокочастотных импульсов с выхода генератора 8 на вход счетчика 12. Общее .число N высокочастотных импульсов, заполняющих N эталонных интервалов времени, длительностью Тд каждый в течение измерительного интервала , , с учетом выражения (2) равно к, Т Ко 4 (3) тг о л Следовательно, результат измерений по описываемому способу, принимая во внимание обратную пропорциональность времени распространения акустических колебаний в среде и скорость ультразвука, может быть записан в виде - скорость ультразвука в конт ролируемом канале; Сэ скорость ультразвука в эталонном канале. При этом появляется возможность увеличить точность и быстродействие измерений соответствующим повышением частоты стабильных.колебаний (с выхода генератора 8) и быстродействия счетчика 12 (аналогично - делителя 10 частоты), так как пропорционально уменьшается погрешность дискретности Кроме того, при выборе условий физической реализации способа достаточно ограничиться соотношением Т . т; ,(5) справедливым и для известного способа. Однако по известному способу диапазон измерений ограничен на уровне порядка 5-ти, что эквивалентно расширению-диапазона измерений по настоящему способу. Стабилизация величины Тд позволяет также минимизировать погрешность измерений скорости ультразвука. Пооперационное выполнение способа сводится к тому, что в контролируемом канале устанавливают режим автоциркуляции электроакустических импульсов, а в эталонном канале - импульсный режим прохождения электроакустических импульсов при одновременном возбуждении обоих каналов. Затем из импульсов автоциркуляции образуют последовательность опорных электрических импульсов, а из импульсов, прошедших эталонный канал, также формируют импульсы и используют их совместно с опорными импульсами для формирования эталонного интервала времени, равного времени распространения акустического импульса в эталонном канале. Далее, используя импульсы автоциркуляции, формируют контрольные интервалы времени, равные времени распространения акустического импульса в контролируемом канале. Затем получают высокочастотные импульсы от стабильно го генератора, заполняют высокочастотными импульсами контрольные интервалы и одновременно начинают заполнять высокочастотными импульсами эталонные интервалы, подсчитывая число этих импульсов. В момент времени, когда общее число высокочастотных импульсов, заполняющих контрольные интервалы, достигает фиксированного числа, прекращают заполнение высокочастотными импульсами эталонных интервалов и судят о скорости ультразвука по числу высокочастотных импульсов, появившихся при заполнении ими эталонных интервалов с момента начала до момента окончания заполнения. Описываемый способ позволяет на несколько порядков повысить точность и быстродействие относительных измерений скорости ультразвука при одновременном расширении их диапазона. Формула изобретения Способ определения скорости ультразвука, заключающийся, в том, что в контролируемом канале устанавливают режим автоциркуляции электроакустических импульсов, а в эталонном канале - импульсный режим прохождения электроакустических импульсов при одновременном возбуждении обоих каналов, образуют последовательность опорных электрических импульсов с частотой автоциркуляции и последовательность электрических импульсов той же частоты повторения, сформированных после прохождения акустическим сигналом эталонного канала, используют обе указанные последовательйости для формирования эталонного интервала времени, равного времени распространения акустического импульса в эталонном канале, а о скорости ультразвука судят по общему числу высокочастотных импульсов, заполняющих эталонные интервалы в течение измерительного интервала времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и расширения диапазона измерений, высокочастотные импульсы получают от стабильного генератора, формируют контрольные интервалы времени, равные времени распространения акустического импульса в контролируемом канале, а за измерительный интервал времени принимают промежуток времени, в течение которого общее количество высокочастотных импульсов, заполняющих контрольные

интервалы, достигнет фиксированного числа

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 5717t3, кл. G 01 N 29/00, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 605163, кл. G 01 N 29/02, 1976

(прототип).

HOffO/r

Это оннь/и