Ультразвуковое устройство для контроля акустических параметров материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 А 15 01 М 29/ СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ И ГКНТ СССР 3ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьство СССР 9/00, 1983.(71) Киевский политехнический институтим, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯКОНТРОЛЯ АКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к неразрушающим методам испытаний и может быть использовано для контроля акустических параметров материалов,Цель изобретения - повышение информативности контроля за счет расширения динамического диапазона измерений скорости и поглощения ультразвука.На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - пример реализации счетчика целых фазовых циклов,Устройство содержит последовательно электрически соединенные генератор 1 синусоидального напряжения, первый фазовращатель 2, ключ 3, аттенюатор 4, излучатель 5, приемник 6 и усилитель 7, подключенный к выходу генератора 1 синусоидального напряжения, второйфазовращатель 8 и синхронизатор 9, первым выходом подключенный к второму входу ключа 3, первый 10 и второй 11 синхронные детекторы, последовательно(57) Изобретение относится к неразрушающим методам испытаний и может быть использовано для контроля акустических параметров материалов. Цель изобретения - повышение информативности контроля за счет расширения динамического диа, пазона измерений скорости и поглощения ультразвука. В устройстве осуществляется измерение амплитуды и полного сдвига фазы на выходе электроакустического тракта при помещении в него образца материала, для чего в устройство введены два синхронных детектора, счетчик целых фазовых циклов и блок вычислений, обеспечивающий определение искомых параметров по заданному алгоритму. 2 ил,соединенные вычислительный блок 12 и индикатор 13 и счетчик 14 целых фазовых циклов, первые входы первого 10 и второго 11 синхронных детекторов подключены к выходу усилителя 7, а вторые - к выходу генератора 1 синусоидального напряжения и второго фазовращателя 8 соответственно, первый и второй входы вычислительного блока 12 соединены с выходами первого 10 и второго 11 синхронных детекторов соответственно, второй вход индикатора 13 - с . выходом счетчика 14 целых фазовых циклов, первый и второй входы которого соединены с выходом генератора 1 синусоидального напряжения и усилителя 7 соответственно, а второй, третий и четвертый выходы синхронизатора 9 соединены с управляющими входами счетчика 14 целых фазовых циклов, вычислительного блока 12 и индикатора 13 соответственно, Позицией 15 обозначен образец исследуемого материала,Счетчик 14 целых фазовых циклов может быть выполнен из первого 16 и второго17 формирователей импульсов, входы которых служат соответственно первым и вторым входами счетчика 14 целых фазовых циклов, счетчика 18 импульсов, триггера 19, одновибратора 20 и регистра 21 памяти, выход которого служит выходом счетчика 14 целых фазовых циклов, выход первого формирователя 16 импульсов подключен к информационному входу счетчика 18 импульсов, выход второго формирователя 12 - к входу установки в состояние логической "1" триггера 19, вход установки в состояние логического "0" триггера 19 и вход обнуления счетчика 18 импульсов объединены и предназначены для подключения к второму выходу, синхронизатора 9, выход триггера 19 подключен к входу управления счетчика 18 импульсов и к входу одновибратора 20, выход которого подключен к входу разрешения записи регистра 21, информационный вход которого подключен к.выходу счетчика 18 импульсов,Устройство работает следующим образом.Сигнал с выхода генератора 1 синусоидального напряжения через первый фазовращатель 2 поступает на информационный вход ключа 3. При подаче на управляющий вход ключа 3 сигналов со второго выхода синхронизатора 9 на выходе ключа 3 формируются зондирующие радиоимпульсы длительностью т и частотой м, задаваемой генератором 1 синусоидального напряжения, .Радиоимпульсы с выхода ключа 3 поступают на излучающий электроакустический преобразователь (излучатель) 5, излучающий ультразвуковую волну в исследуемый образец 15. Ультразвуковая волна, прошедшая через образец, принимается приемным электроакустическим преобразователем (приемником) 6. Время гф прохождения ультразвуковой волны в образце можно выразить в видехф =Ф/ш=(2 лп +р)Ь)где о - фазовый сдвиг в пределах 0-2 й;и - целое число фазовых циклов;а- круговая частота,Принятый сигнал усиливается в усилителе 7 и поступает на второй вход счетчика 14 целых фазовых циклов и первые входы первого 10 и второго 11 синхронных детекторов. Счетчик 14 целых фазовых циклов подсчитывает число и целых фазовых циклов сигнала с выхода генератора 1 синусоидального напряжения за время прохождения ультразвукового импульса в образце 15. Синхронные детекторы 10 и 11 перемножают принятые радиоимпульсы с опорными сигналами, поступающими на ихвторые входы, и интегрирование полученных произведений, В качестве опорных сигналов используют сдвинутые между собой на 90 с помощью второго фазовращателя 8 5 сигналы синусоидального напряжения, вырабатываемые генератором 1. Сигналы на выходах первого 10 и второго 11 синхронных детекторов можно представить в виде 10 Ь = - 3 Опр Ао зпайдт, (1)1 тЕг = - ,) О рАосозйй бт (2)0 15 . О г 00 зп(мй +ф), 0т (г;(5)- принятый радиоимпульсный сигнал;О и Т - амплитуда и длительность ра 20 диоимпульса соответственно;Аозпм и Аосозйл - синусоидальныеопорные сигналы, частота которых совпадает с несущей. частотой радиоимпульсногосигнала;25 А - амплитуда зондирующего сигнала.Вычисление информативных параметров Ос и р осуществляется вычислительнымблоком 12 по формулам230 0 Ао Ег + 22 (3)Р=агстц Ег/21 (4)Результаты измерения амплитуды О ифазы р принятого радиоимпульса с выходавычислительного блока 12 и результат счета35 целых фазовых циклов и с выхода счетчика14 целых фазовых циклов поступают на входиндикатора 13. При подаче на управляющийвход индикатора 13 сигнала с четвертоговыхода синхронизатора 9 нэ выход индика 40 тора 13 выводятся результаты измеренияамплитуды Ос и значение полного фазовогосдвига ф =2 к.п+ рКоэффициент поглощения а и скоростьЧ ультразвука в исследуемом обьекте дли 45 нойопределяются по формулама,=, Ь - ;,1 й,АоЧ =2 Л 1 - (6) .фФаза и амплитуда зондирующего сигнала в необходимых пределах регулируютсяфазовращателем 2 и аттенюатором 4,Счетчик 14 целых фазовых циклов работает следующим образом. Первый 16 и второй 17 формирователи формируют короткиеимпульсы в моменты равенства нулю фаззондирующего и принятого радиоимпульсных сигналов соответственно. Интегрирование полученных импульсов зондирующегосигнала производится счетчиком 18 импульсов, Момент начала интегрирования задается путем установки в нуль счетчика 18 импульсов управляющим сигналом с второго выхода синхронизатора, Сигнал "конец интегрирования" вырабатывается с помощью триггера 19 при поступлении на него импульсов принятого сигнала. Считывание выходного кода счетчика 18 в регистр 21 памяти происходит при поступлении на его вход разрешения записи управляющего сигнала, вырабатываемого одновибрэтором 20. формула изобретения Ультразвуковое устройство для контроля акустических параметров материалов, содержащее последовательно злектроакустически соединенные генератор синусоидального напряжения, первый фазовращатель, ключ, аттенюатор, излучатель, приемник и усилитель, подключенный к выходу генератора синусоидального напряжения, второй фазовращатель и синхронизатор, первым выходом подключенный к второму входу ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности контроля, оно снабжено первым и 5 вторым синхронными детекторами, последовательно соединенными вычислительным блоком и индикатором и счетчиком целых фазовых циклов, первые входы первого и второго синхронных детекторов подключе ны к выходу усилителя, а вторые - к выходугенератора синусоидального напряжения и второго фазовращателя соответственно, первый и второй входы вычислительного блока соединены с выходами первого и вто рого синхронных детекторов соответственно, второй вход индикатора - с выходом счетчика целых фазовых циклов, первый и второй входы которого соединены с выходом генератора синусоидального напряже ния и усилителя соответственно, а второй,третий и четвертый выходы синхронизатора соединены с управляющими входами счетчика целых фазовых циклов, вычислительно. го блока и индикатора соответственно..Гагарина, 10 Заказ 2324 Тираж 504 Подписное ВНИМПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5