Ультразвуковое устройство для измерения параметров распространения колебаний в средах

авнснмос от авт. свидетельства М - аявлспо 20,1 Х,1968 ( 1272705/18-10 М.Кл. б 01 и 2900 Комитет пс делам аники о нр,соединением ори гегв зооретений и открытийори Совете МинистровСССР Опубликовано 21.111.1972. Бюллетень чоДата опубликования описания 19 Х 1.197 534.6.08 (088,8)-автор1 зобрстсння А, А, Балод нститут механики полимеров АН Латвийской ССаявнтель УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АРАМЕТРОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ В СРЕДАХИзобретение относится к области акустических измерений.Известны ультразвуковые устройства для измерения параметров распространения колебании, содержащие синхронизатор, соединенный с входом коммутатора, генератор зондиру 1 ощих импульсов, электроннолучевой индикатор, олок задержки развертки, усилитель, акустический преобразователь с приемниками и излучателями.Однако известные устройства не:позволяют с достаточной точностью и оперативнотью измерить параметры распространения колебаний в средах методом встречного прозвучива ния.Пречлагаемое устройство устраняет указанные недостатки и отличается тем, что оно снабжено дополнительным генератором зондирующих импульсов и генератором разностной задержки, последовательно подключенными между излучателем и плечом коммутатора, другое плечо которого соединено с генератором зондирующих импульсов и вторым излучателем, а выход синхронизатора последовательно соединен с блоком задержки развертки, генератором развертки и горизонтально отклоняющими пластинами индикатора. Вертикально-отклоняющие пластины индикатора череь переключатель соединены с выходом усилителя, вход которого через переключатель,соединен с приемниками. При этом, излучатели связаны через переключатель с выходами генераторов зондирующих импульсов и расположены между при емниками на базе измерения. Устройствоотличается тем, что оно снабжено блоками калибрационных и вспомогательной меток, подключенными через переключатель к вертикально-отклоняющим пластинам электрон о нолучевого индикатора, выход и вход которых соответственно соединены с входом синхронизатора и выходами генераторов зондирующих импульсов. Акустический преобразователь выполнен с возможностями перемещс ния излучателей друг относительно друга.Отличительной особенностью является также то, что усилитель содержит амплитудный дискриминатор, подключенный к оконечному каскаду, а генератор разностной задержки 20 снабжен дополнительным регулятором относительной расстройки величины задержки, например, потенциометром, на оси которого установлена шкала, проградуированная в единицах, пропорциональных относительной 25 расстройке величины задержки, В нредлагаемом устройстве в отличие от известных с целью получения характеристики поглощения среды дополнительный генератор зондирующих импульсов выполнен с регулируемой ЗО спектральной характеристикой, например пе5 10 15 20 25 зо 35 40 45 50 60 65 рестройкой частоты, с целью определения коэффициента поглощения среды, в цепь питания первого излучателя включен блок измерения отношения амплитуд зондирующих импульсов и, с целью повышения точности и надежности измерения параметров раопространения колебаний в замкнутых оболочках по периметру, расстояния между одним из,приемников и излучателями установлено меньше половины параметра оболочки.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства,От синхронизатора 1 запускается коммутатор 2 и через олок 3 задержки развертки-генератор 4 развертки. Коммутатор 2 представляет собой триггер, от разных плечей которого с частотой в два раза ниже частоты следования синхроимпульсов синхронизатора 1 поочередно запускаются непосредственно генератор 5 зондирующих импульсов и через генератор 6 разностной задержки - дополнительный генератор 7 зондирующих импульсов. Зондирующие импульсы через переключатель 8 и излучатели 9 и 10, установленные в акустическом преобразователе 11 и расположенные на базе измерения 1, вводятся в исследуемую среду. Принятые приемником 12 или 13 сигналы через переключатель 14, усилитель 15 и переключатель 1 б, либо переключатель 14, усилитель 15 и амплитудный дискриминатор 17, выдающий нормализованный сигнал при достижении исследуемым сигналом заданных уровней, и переключатель 1 б подводятся к вертикально-отклоняющим пластинам электроннолучевого индикатора 18.Так как генератор 5 зондирующих импульсов и дополнительный генератор 7 зондирующих импульсов в смежных полупериодах работы коммутатора 2 запускаются с разными задержками относительно синхронизирующих импульсов синхронизатора 1, запуск генератора 3 развертки в этих полупериодах осуществляется с соответствующими разными запаздываниями относительно моментов посылки зондирующих импульсов, что необходимо для совмещения изображений сигналов, полученных на экране электроннолучевого индикатора 18, пришедших к приемнику 12 или 18 от излучателей 9 и 10 вдоль линии развертки, Излучатели 9 и 10 и приемник 12 или 13 подключены таким образом, что генератор разпостной задержки включен в цепь запуска генератора зондирующих импульсов 5 или 7 с более близким к работающему приемнику 12 нли И излучателем 9 или 10. Длительность периода работы синхронизатора 1 выбрана больше длительности процессов реверберации сигналов в системе излучатель-среда-приемник.Блок вспомогательной метки 19 запускается синхронно с генераторами 5 и 7 им 1 пульсов и служит для формирования импульса метки с регулируемой задержкой относительно моментов генерации зондирующих импульсов, используемой для калибровки шкалы геператора разпостной задержки по калибрационным меткам, полученным от блока калибрационных меток 20, от которого подсинхронизован синхронизирующий генератор.Ввиду того, что блок 19 вспомогательной метки в смежных полупериодах работы коммутатора 2 выдает сигнал метки с одинаковой задержкой относительно зондирующих импульсов, установленной больше задержки развертки, сигнал метки на линиях развертки смежных полупериодов отображается с временным сдвигом, равным действительной величине разностной задержки. Для калибровки шкалы генератора разностной задержки калибрациопные метки от блока 20 через,переключатель 21, а также сигнал всцомогательной метки подводятся к вертикально-отклоняющим пластинам электроннолучевого индикатора 18.При измерении времени распространения колебачий в среде снгналы, полученные от излучателей 9 и 10, ппинятые приемником 12 или И, совмещают на экране электроннолучевого индикатора регулировкой длительности импульса генератора разностной задержки при выбранной задержке развертки, установленной блоком 3, служащей только для просмотра сигналов вдоль линии развертки. Отсчет времени распространения колебаний на базе измерения получают непосредственно по шкале генератора разностной задержки.Регулировкой амплитуд генераторов 9 и 10 зондирующих импульсов совмещают исследуемые слгналы по амплитуде. Для определения степени затухания колебаний в материале по отношению амплитуд сигналов дополнительный генератор 7 зондирующих импульсов снабжен устройством для определения отношения амплитуд зондирующих импульсов (на блок-схеме не показано), включенным в цепь питания генератора 7. При измерении в средах с сильно выраженной зависимостью коэффициента поглощения от частоты, для учета степени расплыва фронта импульса на базе измерения, по экрану электроннолучевого индикатора 18 сопоставляемые части сигналов (например, первая полуволна) устанавливают одинаковой заданной амплитуды, после чего сигнал передается па индикатор через дискриминатор 17. Далее, управляя регулятором чувствительности дискриминатора (или аттенюатором, включенным в цепь сигнала перед дискриминатором), выбирают определенный уровень, на котором исследуемые сигналы совмещают по изображениям полученных нормализованных сигналов с помощью регулятора величины разностной задержки генератора 6. С помощью 1 регулятора относительной расстройки величины разпостной задержки генератора 6 сигналы совмещают па других выбранных уровнях аналогичным образом и отсчет, пропорциональный изменению относительной крутизны фронта сигнала на базе измерения, получают по шкале, связанцой с регулятором о Гносителыой расстройкиген ер а тор а б.В случае использования в качестве генератора задержки фантастропцой схемы, длительность импульса которого управляется напряжением на аноде генераторной лампы,расстройка величины задержки осуществленарасстройкой Я или С времязадающей цепочкидополнительным регулятором со шкалой,Для измерения параметров распространения колебаний в случае зависимости скоростираспространения колебаний в среде от частоты, акустический преобразователь 11 выпол.нен с регулируемым расстоянием между излучателями (например, микрометрическим винтом),Для получения характеристики поглощениясреды регулируют спектр импульсов дополнительного генерагора 7, например перестройкой частоты, до получения наилучшего совмещения. Характеристику поглощения средыполучают по разности спектральных характеристик генераторов 5 и 7 зондирующих импульсов. Для измерения параметров распространения колебаний в замкнутых оболочкахпо периметру оба генератора 5 и 7 зоцдируюлцих импульсов присоединяют к общему излучателю, например 9 или 10, а точка возбуж.дения и приема колебаний выбирается согласно авт. св.192471, либо подключение акустического преобразователя 11 и измеренияпроизводят уже описанным общим способом,с использованием одного приемника 12 или13. При этом расстояние от работающегоприемника 12 или 13 до излучателей 9 и 10устанавливается меньше половицы периметраоболочки,Изобретение может быть полезным для изучения закономерностей распространения разных видов колебаний, для определения комплекса параметров распространения колебаний разными способами, а также для неразрушающего контроля качества материалов цаобразцах и непосредственно ца изделиях,Предмет изобретения1. Ультразвуковое устройство для измерения параметров распространения колебаний в средах, содержащее сицхронизатор, соединенный с входом коммутатора, генератор зондирующих импульсов, электроннолучевой индикатор, блок задержки развертки, усилитель, акустический преобразователь с приемниками и излучателями, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и оперативности измерения, оно снабжено дополнительным генератором зондирующих импульсов и50 тельного генератора зондирующих импульсов включен блок измерения отношения амплитуд зондирующих импульсов.7. Устройсгво по пп. 1 - 6, отличающеесятем, что, с целью повышения точности и надекцости измерения параметров распространения колебаний в замкнутых оболочках по периметру, расстояние между одним из приемциков и излучателями установлено меньшеполовины периметра оболочки. генератором разностной задержки, последовательно подключенными между излучателем и,плечом коммутатора, другое плечо которого соединено с генератором зондирующих им пульсов и вторым излучателем, а выход синхронизатора последовательно соединен с блоком задержки развертки, генератором развертки и горизонтально-отклоняющими пластинами индикатора, вертикально-отклоняю щие пластины которого через переключательсоединены с выходом усилителя, вход которого через переключатель соединен с приемниками, при этом излучатели связаны через переключатель с выходами генераторов зоцди рующих импульсов и расположены междуприемниками на базе измерения.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что оно онабжено блоками калибрационных и вспомогательной меток, подключенными через 20 переключатель к вертикально-отклоняющимпластинам электроннолучевого индикатора, выход и вход которых соответственно соединены с входом синхронизатора и выходами генераторов зондирующих импульсов.25 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающеесятем, что акустический преобразователь выполнен с возможностями перемещения излучателей друг относительно друга.4. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся 30тем, что усилитель содержит амплитудный дискриминатор, подключенный к оконечному каскаду, а генератор разностцой задержки снабжен дополнительным регулятором относительной расстройки величины задержки, например потенциометром, на оси которого установлена шкала, проградуированная в единицах, пропорциональных относительной расстройке величины задержки.5. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся 40тем, что, с целью получения характеристики поглощения среды, дополнительный генератор зондирующих, импульсов выполнен с регулируемой спектральной характеристикой, например, перестройкой частоты,б. Устройство по пп. 1 - 3, отличающеесятем, что, с целью определения коэффициента поглощения среды, в цепь питания дополни33346 Составитель В, Карбачинский Текред А. Камышникова Коорекгор Т. Китаева Редактор Л. Бердник Областная тппографня КостромскоГо упрзззення по псчагн Заказ 2270 Изд,424 Тираж 448 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н оттсрытнй прн Соноте Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5