Фазовый способ определения скорости ультразвуковых колебаний

(51)М, Кл,6 01 й 29/00 с присоелинением заявки Ле -Геоударотввнныв комитет.16 (088.8) Дата опубликования описания 30.04,80(54) ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ М 1.дЧ 1Изобретение относится к области неразрушающего контроля ультразвуковым методом.и может быть использовано при оценке показателей качества материалов, а также при измерениях скорости распространения ультразвуковых колебаний на заданных частотах.5Известны фаэовые способы определенияскорости ультразвуковых колебаний, заключающиеся в том, что в среду вводят ультразвуковые колебания, принимают прошедшие череэсреду колебания и определяют фазу принятогосигнала, по которой судят о скорости ультразвуковых колебаний 1 и 2.Недостатком этих способов является низкая точность измерений.15Цель изобретения - повышение точностиизмерений.Поставленная цель достигается тем, чтов среду вводят сложные ультразвуковые колебания, спектр которых содержит две составляющие нь частотах со, и сакэ, причем и,6 о Й иэ ио + Й, стоЙгде сто - заданная частота,Й - раэностная частота,2и определяют разность Ьу спектральных составляющих принятых ультразвуковых коле. баний, а о скорости ультразвука судят по от- ношению где 6 - база прозвучивания.Кроме того, разность частот и, - сакэ= 2 Й выбирают равной единице измерения частоты, а частоту сто задают из условиядосдЬ Йэгде и - граничная частота полосы акустической прозрачности материала. На чертеже представлена блок-схема устрой ства для осуществления способа.Устройство содержит последов а тельно соединенньте генератор 1 ультразвуковой частоты, смеснтель 2, усилитель 3 мощности, искатель 4, приемник 5, усилитель 6 с автоматической регулировкойусиленйя(АРУ), детектор 7, поло- совой фильтр 8, детектор 9 н регистратор 10; последовательно соединенные генератор 1 яз7313704полосы акустической прозрзчносги материалас помощью известных способов, а затем устанавлнватот заданную частоту таким образом,чтобы выполнялось неравенствои: и - й (4)Предлагаемый способ позволяет с высокой ж.точностью и чувствительностью определить ка.чество контролируемого материала. 3мерительной частоты, блок 12 умножения ифазовращатель 13, выход которого подключенко входу фазового детектора 9,Сущность способа заключается и следующемВ контролируемую среду с помощью гене.ратора 1 ультразвуковой частоты, генератора 11измерительной частоты и излучателя вводят слоные ультразвуковые колебания, спектр которыхсодержит две составляющие на частотах сот ис"г при этом стт= "го - 121 сг= сто + Й тогде И - разностная частота;с то - заданная частота, а с то выбираютъ 1.Слоясньтй ультразвуковой сигнал, прошедший зону контроля, преобразуют в электрическое напряжение с помощью приемника 5,усиливают усилителем 6 и определяют разностьфаз Ьр его спектральных составляющих,длячего сигнал,. поступающий с выхода усилителя,детектируют с помощью детектора 7, фильтру.ют и подают на один из входов детектора 9низкочастотную составляющую спектра ультра.звуковых колебаний, на другой вход которогочерез фазовращатель 13 поступает выходнойсигнал удвоенной частоты 2 й с выхода блока 12, 25В результате на выходе фазового детекторавьщеляется сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаз Ьр колебаний с частотами стт и стг.Скорость ультразвука определяют по фор- зОмулес (1)К 40 Если частота 20 равна единице измерениячастоты,то в соответствии с формулой (2) из 45меренная разность фаз Ьчт совпадает со значениеМ крутизны К.При высоких требованиях к чувствитель.ности измерений определяют граничную частотуЫ где ь - база прозвучивания;К - крутизна фазо.частотной характеристики.ПосколькуК в ЬрФ (2) где Ьр - при ацение фаэ составляющихспектра колебаний,с = --2 Еа(3)Ьр Формула изобретения 1, Фазовый способ определения скоростиультразвуковых колебаний, заключающийсяв том, что в срецу вводят ультразвуковые ко.лебания, принимают прошедшие через средуколебания и определяют фазу принятого сиг.нала, по которой судят о скорости ультраэвуковых колебаний, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью повышения точности измере.ний, в среду вводят сложные ультразвуковыеколебания, спектр которых содержит две составляющие на частотах сд, и ыг, причем1 о 1сг со +со " 1"где сто - заданная частота,Й - раэностная частота,и определяют разность фаз Ьд спектральныхсоставляющих принятых ультразвуковых ко.лебаний, а о скорости ультразвука судят поотношениюЕасЬргде 1 - база прозвучивания. 2. Способ по п, 1, о т л и ч а ю ш и й. с я тем, что разность частот и, - ыг = 22 выбирают равной единице измерения частоты,3. Способ по и. 1, о т л и ч а ю ш и й. с я тем, что частоту ыо задают из условиятосг - 1где со - граничная частота полосы акустической прозрачности материала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Носов В, А, Проектирование ультразвуковой измерительной аппаратуры, М. "Машиностроение", 1972, с, 89.2. Авторское свидетельство СТГР У 233272,кл, 6 01 й 29/04, 196 С (прлтотил)..Редактор И, Михеева Заказ 1497/22 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 1019 ПодписноеЩ 1 ИИПИ Гасударственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5