Устройство для ультразвукового контроля материалов

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ- СВИДНЕЛЬСТВУ(23) Приоритет -Опубликовано 25 05 80 Бюллетень лй 19 ла делам изобретений и открытии(53) УД К 620,179. . 16(088,8) Дата опубликования описания 28.05,80 Г, Т. Продайвода, М, И, Толстой и В. Т, Лахтанов(72) Авторы изобретения Киевский ордена Ленина государственныйуниверситет имени Т. Г, Шевченко(54) УСТРСЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ 1Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для ультразвукового контроля, изучения текстурттых характеристик материалов, упругих свойств и напряженного состояния сильнопоглощающих анизотропных сред на основе измерения скоростей продольных и поперечных ультразвуковых волн.Известны устройства для измерения10 скорости ультразвука в средах, основанные на наложении ультразвуковых импульсов на экране осциллографа, прошедших через два эвукопровода с размещенным между ними образцом и через идентич 15 ный дополнительный звукопровод, длина которого равна длине основных звуко- проводов 111. В этом устройстве возбуждение колебаний производится генератором видеоимпульсов, что не поз воляет определять характеристики материалов в широком диапазоне частот, а также не позволяет определять коэффициент затухания. 2Наиболее близким по технической суцности и достигаемому результату к предлагаемому является устрбйство для ультразвукового контроля, содержащее .электроакустически последовательно сое-. диненные задающий генератор синусоидальных колебаний регулируемой частоты, делитель частоты, зондирующий генератор, излучающий преобразователь, два идентичных звукопровода, между которыми размещен исследуемый образец, приемный преобразователь и усилитель выход которого подключеч к одному из входов двухлучевого осциллографа, а также коммутирующий переключатель, входы которого подключены соответственно к выходу делителя частоты и к выходу задающего генератора, а выход - квходу синхронизации осциллогра фв, а также приемо-излучающий преобразователь, генератор линейно-изменяющегося напряжения, вход которого подключен к выходу задающего генератора через пороговый формирователь, причем модуз 5989 4 15 , последовательно, т. е. их другие торцы 35 40 45 55 3 7дяторы трубки осциллографа подключенык блоку подсветки, управляемого импуль сами делителя частоты 2.Недостатком известного устройстваявляется малая точность измерений приизмерениях сильнопоглощающих материалов, так как в этом случае не удаетсяполучить четкие эхо-.импульсы, отраженные от торцов образцаЦель изобретения - повышение точности измерений при контроле сильнопоглощающих материалов.Поставленная цель достигается тем,что устройство, содержащее электроакустически последовательно соединенные задающий генератор синусоидальных колебаний регулируемой частоты, делительчастоты, зондирующий генератор, излучающий преобразователь, два идентичныхзвукопровода, между которыми размещенисследуемый образец, приемный преобразователь и усилитель, выход которогоподключен к одному из входов двухлучевого осциллографа, а также коммутирующий переключатель; входы которогоподключены соответственно к выходу делителя частоты и к выходу задающегогенератора, снабжено электроакустически последовательно соединенной цепью,состоящей из двух дополнительных звукопроводов, идентичных основным звукопроводом, дополнительных приемного иизлучающего преобразователей, дополнительного усилителя и аттейюатора, приэтом вход дополнительного излучающегопреобразователя подключен к выходу зондирукицего генератора, а выход аттенюатора соединен со вторым входом двухлучевого осциллографаНа чертеже представлена структурнаясхема предлагаемого устройства.Устройство содержит задающий генера-тор 1 синусоидельных колебаний, выходкоторого соединен с электронносчетнымчастотомером 2, с входом делителячастоты 3 и одним иэ контактов переключателя 4. вредитель частоты 3 предназначен для деления частоты задающего генератора 1 с коэффициентом деления 1:10, где о =1,2, 3,5Выход делителя частоты 3 соединен" = с,Йходам зондирующего генератора 5 и соднйм из контактов переключателя 4.Последний предназначен для синхронизации работы двухлучевого осциллографа6 или импульсами с выхода делителячастоты 3 рли напряжением с выходазадающего геператора 1. Зонгцц ующий генератор 5 предназначеч для возбуждения излучающих пьеэопреобразователей 7 и 8. Преобразователь 8 и приемный пьезопреобраэователь 9 смонтированы по обеим сторонам двух идентичных звукопроводов 10 и 11, междукоторыми размещен исследуемый образец 12. В дальнейшем звукопроводы10 и 11 называют измерительными,Преобразователь 7 и приемный пьеэопреобразователь 13 смонтированы пообеим сторонам двух звукопровоаов 14и 15 идентичных звукопроводам 10 и11, Звукопроводы 14 и 15 соединены(на которых не установлены пьезопреобразователи) соединены между собой, Вдальнейшем звукопроводы 14 и 15 называют эталонными. Приемный пьезо-. преобразователь 9 измерительных звукопроводов соединен .с входом приемного усилителя 16, служащего для усиленияультразвуковых импульсов прямого прохождениячерез звукопровод 10, образец12 и звукопровод 1 1, Выход усилителя16 подключен кодному из входов вертикального отключения (например, к первому) осциллографа 6. Приемный преоб-разователь эталонных пьеэозвукопроводов 13 присоединен к входу приемногоусилителя 17, предназначенного для усиления ультразвуковых импульсов прямогопрохождений через звукопроводы 14 и 15. Выход усилителя 17 через аттенюатор 18 соединен со вторым входом вертикальнаго отклонения осциллографа 6.Аттенюатор 18 служит для измеренияпоглощения ультразвука в исследуемомобразце,Устройство работает следующим образом. Задающий генератор 1 вырабатывает непрерывные синусоидальные колебания регулируемой частоты, Выходное напряжение генератора 1 поступает на делитель частоты 3, коэффициент делениякоторого выбирается с учетом поглощения удьтразвуковых колебаний в образце12. Выходные импульсы усилителя 3 запускают зондируюший генератор 5 и синхронизируют развертку осциллографа 6 при предварительной настройке работы устройства. Электрические импульсы генератора5 возбуждают излучаю 1 пие пьезопреобразователи 7 и 8, которые преобразуютих в ультразвуковые импульсы, распространяющиеся соответствс ппо по звукопроводам 14 и 15 и звукопроподу 10, об735089 Устройство для ультразвукового контроля материалов, содержащее электроакустически последовательно соединенные задающий генератор синусоидальных колебаний регулируемой частоты, делитель частоты, зондирующий генератор, излучающийпреобразователь, два идентичнйх звукопровода, между которыми размещен исследуемый образец, приемный преобразователь,усилитель, выход которого подключен кодному из входов двухлучевого осциллог=рафа, а также коммутирующий переключатель, входы которого подключены соответственно к выходу делителя частоты ик выходу задающего генератора, а выход-к входу синхронизации осциллографа,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измерений приконтроле сильнопоглощающих материалов,оно снабжено электроакустически после.довательно соединенной цепью, состоящей из двух дополнительных звукопроводов, идентичных основньм звукопроводам,дополнительных приемного и излучающегопреобразователей, дополнительного усилителя и аттенюатора, при этом вход дополнительного излучающего преобразователя подключен к выходу зондирующегогенератора, а выход аттенюатора соединен со вторым входом двухлучевого осциллографа,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР%442411, кл, С 1 01 Н 5/00, 1974.2. Авторское свидетельство СССР;Мц 425110, кл. Гх 01 Р 5/00, 19731( прототип),5разцу 1 2 и звук опр оводу 1 1. Ультразвуковые импульсы прямого прохождения через звукопровод 10, образец 12 и звукопровод 11 регистрируются приемным пьезопреобразователем 9, усиливаются приемным усилителем 16 и подаются на один из входов вертикального отклонения двухлучевого осциллографа 6. Ультразвуковые импульсы прямого прохождения через звукопроводы 14 и 15 регист рируются приемным пьезопреобразователем 13, усиливаются приемным усилителем 17 и через аттенюатор 18 подаются на другой вход вертикального отклонения двухлучевого осциллографа 6. Таким об разом, при синхронизации осциллографа 6 импульсами делителя частоты 3 (переключатель 4 на чертеже установлен в нижнее положение) наблюдаются два ультразвуковых импульса, один из которых соответ ствует импульсу прямого прохождения через эталонные звукопроводы 14 и 15, а другой - импульсу прямого прохождения через звукопровод 10, образец 12 и звукопровод 11. Эти импульсы сдвинуты относительно друг друга на время, равное времени распространения ультразвукового сигнала через исследуемый образец. Ванная серия импульсов наблюдает ся при предварительной настройке работы устройства. Импульсы многократного,отражения в измерительных и эталонных звукопроводах и образце не учитываются, так как их амплитуда намного меньше амплитуды импульсов прямого прохождения.35Для измерения скорости и поглощенияультразвука в исследуемом образце используют оптическое наложение импульсов на экране осциллографа. Это осуществляется 4 О при синхронизации осциллографа 6 напряжением задающего генератора 1 (переключатель 4 на фиг, 1 установлен в верх-, нее положение), Э этом случае ультразвуковые импульсы наблюдаются на прямом 4 ходу развертки. Изменяя частоту задающего генератора 1, можно точно совместить эти импульсы. Тогда обратная величина самой низкой частоты, при которой осушествляется точное наложение импульсов, будет равна интервалу времени между этими импульсами. Частота задающего генератора с высокой точностью измеряется электронносчетным частотомером 2.Измерение поглощения ультразвуковых колебаний в исследуемом материале осушествляется аттенюатором 18, При точном наложении импульсов их амплитуды сравниваются на экране осциллографа,6Предложенное устройство испытано в лабораторных условиях и результаты экспериментальной проверки на образе андезито-базальта пористой текстуры (порис тость 35%). показали, что оно обеспечивает измерение скорости и поглощения ультразвука практически в любых сильнопоглошаюших материалах, таких как горные породы, полимеры, бетон, композиционные материалы, а также сварные конструкции, сооружения и т. д. При этом абсолютная величина скорости ультразвука измеряется с погрешностью, не превышающей 0,1 %, а точность относительных измерений скорости (например, при текстурном анализе, при изменении термодинамических условий измерений) порядка 0,01%. формула изобретения735989 едактор Т. Иванов Тираж 1019 Подарственного комитетаизобретений и открытий ХРаушская наб.,ноеР д, 4/ лиял ППП"Патент, г, Ужгород, ул, Проектная з 2417/35 ЦНИИПИ Гос по делам 113035, Москва