Способ измерения параметров затухания ультразвука

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК г 9) (1) 2 я)5 6 01 М 29/20 ПИСАН ИЗОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬС К АВТОРСКОМ(71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д,Калмыкова и Ленинградский государственный университет(56) Авторское свидетельство СССРМ 1295320, кл. О 01 й 29/00, 1985,(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЗАТУХАНИЯ УЛЬТРАЗВУКА(57) Изобретение относится к ультразвуковым измерениям и яавляется.усовершенствованием иэобр.етения по авт,св. М 1295320. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет расширения частотного диапазона. Способ измерения. частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн заключается в следующем. В иссследуемый образец излучают ультразвуковые импульсы с помощью резонансного преобразователя, изменяют периодически частоносится к ультразвуковляется усовершенствопо авт.св. ЬЬ 1295320,ся повышеет расширеИзобретение о ым измерениям и анием изобретен ныи преоная схемалагаемогоУстро траэвуко2 импуль тектор 4, нию 6 з усилител двухкана 10 импул ия являетия за счона,лена эався измене х каждогазвуково имость, по ие частоты импульса, резонанскотозапвоз ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР Целью изобретенние точности измеренния частотного диапа На фиг. 1 предста рой осуществляет олнения в предел буждающего ульт ту заполнения в пределах каждого импульса в диапазоне частот, включающем основную резонансную частоту преобразователя и ее нечетные гармоники, и принимают отраженные зхо-импульсы, по параметрам которых определяют коэффициент затухания ультразвуковых волн на резонансных частотах ультразвукового преобразователя, По значениям коэффициента затухания на соответствующих резонансных частотах преобразователя определяют частотную зависимость коэффициента затухания ультразвуковых волн в исследуемом образце,Периодическое изменение частоты заполнения в пределах каждого импульса осуществляют в полосе пропускания ультразвукового преобразователя на каждой его резонансной частоте по линейному закону, а между полосами пропускания ультразвукового преобразователя на различных его резонансных частотах - скачками от верхней граничной частоты полосы пропускания ультразвукового преобразователя на каждой его предыдущей резонансной частоте до нижней граничной частоты полосы пропускания ультразвукового преобразователя на его последующей резонансной частоты, 2 ил. бразователь; на фиг, 2 - струурустройства для реализации предспособа.йство содержит резонансный ульой преобразователь 1, генераторов, усилитель 3, амплитудный делогарифмический усилитель 5, лиадержки, дифференциальныйь 7, формирователь 8 огибающей,льный осциллограф 9, генераторсов сравнения, синхронизатор 11,10 программный формирователь 12 импульсов, частотный модулятор 13, причем резонансный ультразвуковой преобразователь 1 соединен с выходом генератора 2 импульсов и входом усилителя 3, выход усилителя 3 подключен к входу амплитудного детектора 4, выход которого соединен с входом логарифмического усилителя 5, а выход логарифмического усилителя 5 подключен к входу линии 6 задержки и первому входу дифференциального усилителя 7, выход линии 6 задержки соединен с вторым входом дифференциального усилителя 7, выход которого подключен к входу формирователя 8 огибающей, выход формирователя 8 огибающей соединен с входом первого канала Ч двухканального осциллографа 9, а к входу второго канала Ч двухканального осциллографа 9 подключен выход генератора 10 импульсов сравнения, вход которого соединен с первым выходом синхронизатора 11, второй, третий и четвертый выходы синхронизатора 11 соответственно соединены с третьим входом (входом Х) двухканального осциллографа 9, первым входом генератора 2 импульсов и входом программного формирователя 12 импульсов, выход которого подключен к входу частотного модулятора 13, соединенного своим выходом с вторым входом генератора 2 импульсов, резонансный ультразвуковой преобразователь 1 имеет акустический контакт с исследуемым образцом 14.В исследуемый образец 14 излучаютультразвуковые импульсы с помощью резонансного ультразвукового преобразователя 1. Возбуждение резонансного ультразвукового преобразователя 1 осуществляется периодически повторяющимся электрическим радиоимпульсом, вырабатываемым генератором 2 импульсов, В пределах каждого импульса, вырабатываемого генератором 2 импульсов, частоту заполнения периодичесви изменяют в диапазоне частот, включающем основную резонансную частоту резонансного ультразвукового преобразователя 1 и ее нечетные гармоники,Периодическое изменение частоты заполнения в пределах каждого импульса , осуществляк т в полосе пропускания резонансного ультразвукового преобразователя 1 на каждой его резонансной частоте по линейному закону, а между полосами пропускания резонансного ультразвукового преобразователя 1 на различных его резонансных частотах - скачками от верхней граничной частоты полосы пропусканиярезонансного ультразвукового преобразователя 1 на каждой его предыдущей резо 15 20 25 30 35 40 45 50 55 нансной частоте до нижней граничной частоты полосы пропускания резонансного ультразвукового преобразователя 1 на его последующей резонансной частоте,Длительность каждого импульса олимпимпульсов, не должна превышать удвоенное время прохождения ультразвуковой волны через исследуемый образец 14, В пределах тимп в зависимости от времени 1 частота заполнения изменяется следующим образом: от нуля до 111 по линейному закону со скоростью одоп в полосе пропускания резонансного ультразвукового преобразователя 1 на его основной резонансной частоте о от он до 1,В момент времени 1 частота заполнения 1 от верхней граничной частоты полосы пропускания резонансного ультразвукового преобразователя 1 на его основной резонансной частоте 1 ов изменяется скачком до нижней граничной частоты полосы пропускания резонансного ультразвукового преобразователя 1 на его последующей резонансной частоте 1 зн (третьей нечетной гармонике= Зто), В течение времени от 11 до 11 изменяется также по линейному закону со скоростью Чд,л в полосе пропускания резонансного ультразвукового преобразователя 1 на его третьей нечетной гармонике 1 з = ЗЬ от 1 зн доГзв и т.д,В пределах каждого импульса, вырабатываемого генератором 2 импульсов, частота заполнения 1 периодически изменяется в диапазоне частот Г-Г 2, включающем основную резонансную частоту резонансного ультразвукового преобразователя 1 и Й ее нечетных гармоник. Изменение частоты заполнения электрических импульсов, вырабатываемых генератором 2 импульсов для возбуждения резонансного ультразвукового преобразователя в необходимом диапазоне частот по указанному закону, осуществляется частотным модулятором 13 при подаче на него соответствующего линейно-ступенчатого модулирующего напряжения с программного формирователя 12 импульсов.При возбуждении резонансного ультразвукового преобразователя 1 импульсов, в котором частота заполнения изменяется по зависимости, представленной на фиг, 1, резонансный ультразвуковой преобразователь 1 излучает в исследуемый образец 14 составной импульс ультразвуковых колебаний. Этот импульс состоит из й подым пульсов, в каждом из которых частота изменяется во времени по линейному закону в полосе частот на соответствующей5 10 20 25 30 35 40 45 50 резонансной частоте резонансного ультразвукового преобразователя 1. Составной импульс ультразвуковых колебаний распространяется в исследуемом образце 14, многократно отражаясь от его плоскопараллельных противоположных граней, Отраженные от противоположной резонансному ультразвуковому преобразователю 1 грани исследуемого образца 14 эхо-импульсы принимаются резонансным ультразвуковым преобразователем 1, который после излучения импульса ультразвуковых колебаний работает в режиме приема,По параметрам принятых отраженных эхо-импульсов определяют коэффициет затухания ультразвуковых волн на резонансных частотах резонансного ультразвукового преобразователя 1 следующим образом. Принятые составные эхо-импульсы усиливаются в усилителе 3 до необходимой величины, с помощью амплитудного детектора 4 выделяются огибающие принятых усиленных эхо-импульсов и в логарифмирующем усилителе 5 огибающие принятых составных эхо-импульсов логарифмируются. Затем необходимо определить разность логарифмов амплитуд двух каких-либо эхо-импульсов из принятой серии отражений.Например, если определять коэффициент затухания ультразвуковых волн на резонансных частотах резонансного ультразвукового преобразователя 1 по первому и второму эхо-импульсам (прошедшим через исследуемый образец 14 два и четыре раза соответственно), так как первый и второй составные эхо-импульсы сдвинуты во времени один относительно другого, то для их совмещения осуществляется задержка серии прологарифмированных огибающих принятых составных эхо-импульсов на соответствующее время (в данном случае на удвоенное время прохождения ультразвуковой волны через исследуемый образец 14) с помощью линии б задержки, а коэффициент. затухания можно определить, вычитая изпрологарифмированной огибающей первого составного эхо-импульса задержанной серии отражений прологарифмированную огибающую второго составного эхо-импульса исходной незадержанной серии отражений, Вычитание этих эхо-импульсов осуществляется в дифференциальном усилителе 7.Максимальное значение огибающей каждого подымпульса составного разностного сигнала на выходе дифференциального усилителя 7 характеризует величину коэффициента затухания ультразвуковых волн на соответствующей резонансной частоте резонансного ультразвукового преобразователя 1. По значениям коэффициента затухания на соответствующих резонансных частотах резонансного ультразвукового преобразователя 1 определяют частотную зависимость коэффициента затухания ультразвуковых волн в исследуемом образце 14,Характеристикой частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн в исследуемом образце 14 является кривая, соединяющая максимумы огибающей каждого подымпульса в разностном составном сигнале, которая вырабатывается в формирователе 8 огибающей и которую можно визуально наблюдать на экране двухканального осциллографа 9,На вход второго канала двухканального осциллографа 9 подается калиброванный импульс сравнения с генератора 10 импульсов сравнения для отсчета коэффициента затухания ультразвука, Синхронизатор 11 обеспечивает согласованный между собой запуск генератора 2 импульсов, генератора развертки двухканального осциллографа 9, генератора 10 импульсов сравнения и программного формирователя 12 импульсов. Программный формирователь 12 импульсов вырабатывает линейно- ступенчатое модулирующее напряжение по заданной программе в соответствии с конкретными условиями измерения частотной зависимости в исследуемом образце 14 - необходимой точности измерения частотной зависимости коэффициента затухания ультразвуковых волн и дипазона частот, исходя .из длины исследуемого образца 14, скорости распространения ультразвуковой волны в нем и параметров (основной резонансной частоты и ширины полосы пропускания) выбранного для измерений резонансного ультразвукового преобразователя 1.Линейно-ступенчатое модулирующее напряжение подается на частотный модулятор 13, с помощью которого перйодически изменяют частоту заполнения в пределах каждого импульса, возбуждающего резонансный ультразвуковой преобразователь 1, в необходимом диапазоне частот по заданной программе. Частотный модулятор 13 при подаче на него модулирующего напряжения с программного формирователя 12 импульсов непосредственно изменяет частоту генератора 2 импульсов. Формула изобретения Способ измерения параметров затухания ультразвука по авт,св. М 1295320, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет расширения частотного диапазона, периодическое1668937 О Редактор И. Шулл Техред М.Моргентал Корректор Т, Пал э 2653 Тираж" ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Гагарина, 101 изменение частоты заполнения в пределах каждого импульса осуществляют в полосах Еу Фиа. Упропускания резонансной частоты и нечетных гармоник по линейному закону,