Способ измерения параметров затухания ультразвука

(57) Изобррушающемупользованотвердых сл ИЗМКРЕНИЯ ПАРЛЬТРАЗВУКАтение относонтролю и мпри контролбопоглощающи тся к неразжет быть, искачества х тел по часДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт редметаллической промышленности "Гиредмет"(56) Авторское свидетельство СССРВ 474361, кл. С 01 И 29/00, 1972.Авторское свидетельство СССРВ 1201747, кл, С 01 И 29/00, 1985. тотной зависимости затухания ультразвуковых волн. Целью изобретения является расширение функциональныхвозможностей измерения за счет определения частотной зависимости коэффициента затухания. В исследуемуюсреду излучают ультразвуковь импульсы, изменяют в пределах каждого импульса частоту заполнения в диапазоне, включающем основную резонанснуючастоту преобразователя и его нечетные гармоники, принимают эхо-сигна"лы, разделяют их на серии по частотезаполнения, по эхо-импульсам каждойвыделенной серии измеряют коэффициентзатухания ультразвука и по его значениям на соответствующих частотахопределяют частотную зависимость коэффициента затухания ультразвуковыхволн в среде. 2 ил.1 12Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при контроле качества твердых слабопоглощающих тел по частотной зависимости затухания ультразвуковых волн.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерения за счет определения частотной зависимости коэффициента затухания.На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации способа измерения коэффициента затухания ультразвука; на Фиг. 2 - временные диаграммы импульсов.Устройство для измерения коэффициента затухания ультразвука включает резонансный ультразвуковой преобразователь 1, генератор 2 импульсов, приемник 3, вход которого подключен к резонансному ультразвуковому преобразователю 1, соединенному с выхо-дом генератора 2 импульсов, перестраиваемый частотный фильтр 4, осциллограф 5, синхронизатор 6, блок 7 модулирующего напряжения, частотный модулятор 8, выход которого подключен к генератору 2 импульсов, а вход - к выходу блока 7 модулирующего напряжения, соединенного своим входом с первым выходом синхронизатора 6, второй выход которого подключен ко второму входу генератора 2 импульсов, а третий выход соединен с входом Х осциллографа 5, вход У которого подключен к выходу перестраиваемого ,частотного Фильтра 4, вход которого соединен с выходом приемника 3. Устройство содержит также канал 9 обработки первой серии эхо-импульсов, канал 10 обработки второй серии эхо-импульсов, канал 11 обработки И-й се - рии эхо-импульсов, Каждый канал 9-11 обработки серии эхо-импульсов в свою очередь включает перестраиваемый частотный фильтр 12, блоки 13 и 14 выделения импульсов, блок 15 измереФ ния логарифма отношения амплитуд импульсов и регистратор 16, вход которого подключен к выходу блока 15 измерения логарифма отношения амплитуд импульсов, соединенного своими входами с выходами блоков 13 и 14 выде. -ления импульсов. Первые входы блоков 13 и 14 выделения импульсов соединены друг с другом и подключены к выходу перестраиваемого частотного Фильтра 12, а вторые входы блоков 13953 О 2 20 5 15 25 30 35 40 45 50 55 и 14 выделения импульсов также соединены друг с другом н соединены с вторым входом каждого канала 9-11 обработки серии эхо-импульсов. Вторыевходы каждого канала 9-11 обработкисерии эхо-импульсов соединены другс другом и подключены к четвертомувыходу синхронизатора Ь. Вход перестраиваемого частотного фильтра 12каждого канала 9-11 обработки серииэхо-импульсов является первым входомкаждого канала 9-11 обработки серииэхо-импульсов. Первые входы каждогоканала 9-11 обработки серии эхо-импульсов соединены,цруг с другом и подключены к выходу приемника 3. Резонансный ультразвуковой преобразователь 1 акустически соединен с исследуемым образцом 17,Способ измерения коэффициентазатухания ультразвука осуществляютследующим образом.В исследуемый образец 17 излучаютультразвуковые импульсы с помощьюрезонансного ультразвукового преобразователя 1, который возбуждают,.электрическим импульсом, вырабатываемым генератором 2 импульсов. Частоту заполнения в пределах каждогоэлектрического импульса возбуждениярезонансного преобразователя 1 периодически изменяют в диапазоне частот,включающем ос:новную резонансную частоту резонансного ультразвуковогопреобразователя 1 и его нечетные гармоники. Высокочастотный электрическийрадиоимпульс, которым возбуждают резонансный ультразвуковой преобразователь 1 и в пределах которого частоту заполнения изменяют в диапазонечастот, включающем основную резонансную частоту резонансного ультразвукового преобразователя 1 и две еенечетные гармоники (фиг, 2 а). Привозбуждении резонансного ультразвукового преобразователя 1 таким импульсом в исследуемом образце 17 возаникает и распространяется три ультразвуковых импульса. Первые три импульса соответствуют импульсам ультразвуковых колебаний, излучаемых резонансным ультразвуковым преобразователем1 в исследуемый образец 17 при возбуждении резонансного ультразвуковогопреобразователя 1 на основной резонансной частоте, ее третьей и пятойгармниках (фиг. 2 б). Импульсы ультразвуковых колебаний с различной час320 42 импульсов, и с помонгью которогоустанавливают необходимый диапазончастот и закон изменения частоты за 1295 полнения в пределах электрическоговозбуждающего импульса. Частотныймодулятор 8 при подаче на него модулирующего напряжения с блока 7 моду-лирующего напряжения непосредственноизменяет частоту генератора 2 импульВремя, необходимое для определения коэффициента затухания упьтразвука по. экстремальным значениям амплитуд двух выделенных эхо-импулвсов каждой серии, не превышает,0,1 с. За это время скорость изменения коэффициента затухания ультразвука в образце под воздействием внешних факторов составляет 810дБ/мкс, что для твердых тел с затуханием ультразвука порядка 0,05 дБ/мкс не превышает 0,027 Способ измерения параметров затухания ультразвука, заключающийся в том, что в исследуемую среду излучают ультразвуковые импульсы с помощью резонансного преобразователя, изменяют периодически частоту заполнения в пределах каждого импульса, принимают отраженные эхо-импульсы, по параметрам которых определяют коэффициент затухания ультразвука, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерения за счет определения частотной, зависимости коэффициента затухания ультразвука, периодическое.изменение частоты заполнения осуществляют в дипазоне частот, включающем основную резонансную частоту пре.образователя и ее нечетные гармоники, коэффициент затухания измеряют по принятым эхо-импульсам, разделенным на серии, в каждой из которых частота заполнения эхо-импульсов соответствует полосе пропускания преобразователя на одной из его резонансных частот, а по значениям коэффициента затухания на соответствующих частотах определяют частотную зависимость коэффициента затухания ультразвуковых волн в исследуемой среде. тотой заполнения распространяются висследуемом образце 17 независимодруг от друга, многократно отражаясьот его противоположных граней. С помощью резонансного ультразвуковогопреобразователя 1 принимают отраженные эхо-импульсы. Принятые эхо-импульсы одновременно подаются в каналы 9-11 обработки серий эхо-импульсов (фиг. 2 б). На. входе каждого ка сов,нала 9-11 обработки серии эхо-импульсов установлены перестраиваемые частотные фильтры 12, с помощью которыхпринятые эхо-импульсы разделяют насерии, в каждой из которых частота г 5заполнения эхо-импульсов соответст -вует полосе пропускания резонансногоультразвукового преобразователя 1на одной из его резонансных частот(фиг. 2 в-д), 20С выхода перестраиваемого частотного фильтра 12 каждого канала 9-11обработки серий зхо-импульсов серияэхо-импульсов подается на вход блоков 13 и 14 выделения импульсов, в 25 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и якоторых из каждой серии эхо-импульсов выделяются два, например соседних, эхо-импульса. С выходов блоков13 и 14 выделения импульсов выделенные эхо-импульсы подаются на входы 30блока 15 измерения логарифма отношения амплитуд импульсов каждого канала 9-11 обработки серии зхо-импульсов,где по экстремальным значениям амплитуд двух выделенных эхо-импульсовопределяют коэффициент затуханияультразвука, Коэффициент затуханияультразвука регистрируется в регистраторе 16.На экраие электронно-лучевой труб ки осциллографа 5 наблюдают принятыеэхо-импульсы или какую-либо сериюпринятых импульсов, выделенную перестраиваемым частотным фильтром 4.Синхронизатор 6 обеспечивает согласованный между собой запуск генератора 2 импульсов, блока 7 модулирующего напряжения, генератора развертки осциллографа 5 и блоков 13 и 14выделения импульсов каналов 9-11 обчработки серий эхо-импульсов.Блок 7 модулирующего напряжениявырабатывает соответствующее напряжение, например линейно-изменяющееся,которое подается на частотный модулятор 8, соединенный с генератором1295320 Составитель Г.ФедоТехред И.Попович Корректо Редактор П.Гереш яга 1 одписное 777митета СССР каз 612/5 Тир сударственного ам изобретений осква, Ж, Р ВН и открытаушская н по 11303