Способ определения скорости ультразвука

(22) Заявлено 02. 07,79 (21) 2788778/18-28 О О 1 й 29/00 с присоединением заявки рй(23) Приоритет 3 Ъоудпротввииый комитет по делам изобретеиий и открытий(53) УДК 681 , 121(088.8) Дата опубликования описания 30, 12, 81(72) Автор изобретения Н. П. Воробьев й политехнический институт им, И,И, Ползунова 1) Заявитель ОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов, веществ и изделий по скорости распространения ультразвуковых колебаний и может быть использовано для определения функционально зависящих от скорости ультразвуковых параметров и показателей жидких и газообразных сред.Известен способ определения скорости ультразвука, по которому в контролируемой среде устанавливают режим автоциркуляции электроакустических импульсов, формируют контрольный интервал времени, равный сумме времени распространения электричес" кого импульса в генераторе импульсов и фиксированного времени, равного сумме времени распространения электрического импульса в усилительно- формирующих цепях и времени распространения акустического импульса в мембранах преобразователей, и судят о скорости ультразвука в среде по величине, обратной периоду автоциркуляции, уменьшенному на .величину контрольного интервала времени 111,Недостаток известного способа в том, что при косвенных измеренияхскорости ультразвука снижаются точность и быстродействие способа.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае" мому результату является способ определения скорости узльтраэвука, заключающийся в том, что в контролируемом канале устанавливают режим автоциркуляции электроакустических импульсов, а в эталонном канале - им пульсный режим прохождения электро- акустических импульсов при одновременном возбуждении обоих каналов, образуют последовательность опорных электрических импульсов с частотой автоциркуляции и последовательность электрических импульсов той же частоты повторения, сформированных после прохождения акустическим сигналом эталонного канала, используют обе89455указанные последовательности для форми,:ования эталонного интервала времени, равного времени распространенияакустического импульса в эталонномканале, а о скорости ультразвука судят па общему числу высокочастотныхимпульсов, заполняющих эталонные интервалы в течение измерительного интервала времени 121.Известный способ характеризуется10пониженной точностью, малым быстродействии и ограниченнь 1 м диапазономизмерений.Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и расширениедиапазона измерений,Указанная цель достигается тем,что высокочастотные импульсы получаютот стабильного генератора, Формируютконтрольные интервалы времени, равные времени распространения акусти,ческого импульса в контролируемом канале, а за измерительный интервалвремени принимают промежуток времени,в течение которого общее количествовысокочастотных импульсов, заполняющих контрольные интервалы, достигнетфиксированного числа.На цертеже приведена блок-схемаустройства, реализующего описываемыйспособ,Устройство содержит контролируемыйканал автоциркуляции электроакустических импульсов, часть которого представлена на чертеже синхронизируемымЗ 5генератором 1 импульсов и Формирователем 2 контрольного интервала, причем вход генератора соединен со входом формирователя, а также эталонныйканал, представленный последовательно4 Осоединенными излучателем 3 колебаний,эталоннойсредой 4, приемником 5 колебаний, усилительно-Формирующим блоком б и Формирователем 7 эталонногоинтервала, причем вход излучателя 3соединен с выходом генератора 1 и45вторым входом Формирователя 7. Устройство также содержит последовательно соединенные генератор 8 стабильных колебаний; каскад 9 совпадений,делитель 10 частоты, второй каскад 11совпадений и счетчик 12 импульсов,причем выход формирователя 2 соединен со вторым входом каскада 9, выходформирователя 7 соединен со вторымвходом каскада 11, третий вход кото" 55рого соединен с выходом генератора 8,Способ осуществляется следующимобразом. 1 4Генератор 1 вырабатывает электрические импульсы, которые после преобразования их в акустические, проходят контролируемый канал, поступают на вход генератора 1., вызывая повторный цикл автоциркуляции электроакустических импульсов, а также поступают на вход формирователя 2, Формируются и поступают на второй вход каскада 9, управляя прохождением высокочастотных импульсов с периодом Т с выхода генератора 8 на вход делителя 10, имеющего коэффициент деления К. Число й импульсов с длительностью Т (контрольный интервал) и периодом Т автоциркуляции, поступивших с выхода формирователя 2 на вход каскада 9 в течение измерительного интервала, определится из условияМТк -- Кв цоткуда1 к = - ТтКд Т(2)кгде Т - время распространения импульса в акустической среде контролируемого канала,Импульсы с выхода генератора 1 поступают также на второй вход Формирователя 7 и, пройдя через излучатель 3, контролируемую среду 4, приемник 5 и блок б, поступают на первый вход формирователя 7, на выходе которого формируются импульсы с периодом Т автоциркуляции и длительностью Т, равной времени распространения импульса в акустической среде эталонного канала.С выхода формирователя 7 импульсы поступают на второй вход каскада 11, управляя прохождением высокочастотных импульсов с выхода генератора 8 на вход счетчика 12.Общее, число й высокочастотных импульсов, заполняющих Ц эталонных интервалов времени, длительностью Тэ каждый в течение измерительного интервала МТ, с учетом выражения (2) равно3(3)Следовательно, результат измерений по описываемому способу,принимая во внимание обратную пропорциональность времени распространения акустических колебаний в среде и скорость ультразвука, может быть записан в видей= Кв - " )С(4)Сагде С - скорость ультразвука в конт-ролируемом канале;Сз - скорость ультразвука в эталонном канале.При этом появляется возможностьувеличить точность и быстродействие физмерений соответствующим повышениемчастоты стабильных. колебаний (с выхода генератора 8) и быстродействиясчетчика 12 (аналогично - делителя 10частоты), так как пропорционально 1 Вуменьшается погрешность дискретности.Кроме того, при выборе условий Физической реализации способа достаточно.ограничиться соотношениемтт, (5) щсправедливым и для известного способа. Однако по известному способудиапазон измерений ограничен на уровне порядка 5-ти, что эквивалентнорасширению диапазона измерений по на- ффстоящему способу. Стабилизация величины т позволяет также минимизировать погрешность измерений скоростиультразвука.Пооперационное выполнение способа зфсводится к тому, что в контролируемомканале устанавливают режим автоциркуляции электроакустических импульсов,а в эталонном канале - импульсный режим прохождения электроакустических уимпульсов при одновременном возбуждении обоих каналов, Затем из импульсовавтоциркуляции образуют. последо"вательность опорных электрическихимпульсов, а из импульсов, прошедших 4эталонный канал, также Формируют импульсы и используют их совместно сопорными импульсами для формированияэталонного интервала времени, равного времени распространения акустического импульса в эталонном канале, Далее, используя импульсы автоциркуляции, формируют контрольные интервалывремени, равные времени распространения акустического импульса в контролируемом канале. Затем получаютвысокочастотные импульсы от стабильно-го генератора, заполняют высокочастотными импульсами контрольные интервалы и одновременно начинают заполнять высокочастотными импульсами эталонные интервалы, подсчитывая числоэтих импульсов, В момент времени,когда общее число высокочастотных импульсов, заполняющих контрольные интервалы, достигает фиксированного числа, прекращают заполнение высокочастотными импульсами эталонных интервалов и судят о скорости ультразвука по числу высокочастотных импульсов, появившихся при заполнении ими эталонных интервалов с момЕнта начала до момента окончания заполнения.Описываемый способ позволяет на несколько порядков повысить точность и быстродействие относительных измерений скорости ультразвука при одновременном расширении их диапазона.Формула изобретенияСпособ определения скорости ульт. развука, закгючающийся в том, что в контролируемом канале устанавливают режим автоциркуляции электро- акустических импульсов, а в эталонном канале - импульсный режим прохождения электроакустических импульсов при одновременном возбуждении обоих каналов, образуют последовательность опорных электрических импульсов с частотой автоциркуляции и последовательность электрических импульсов той же частоты повторения, сформированных после прохождения акустическим сигналом эталонного канала, используют обе указанные последовательности для формирования эталонного интервала времени, равного времени распространения акустического импульса в эталонном канале, а о скорости ультразвука судят по общему числу высокочастотных импульсов, заполняющих эталонные интервалы в течение измерительного интервала времени, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и расширения диапазона измерений, высокочастотные импульсы получают от стабильного генератора, Формируют контрольные интервалы времени, равные времени распространения акустического импульса в контролируемом канале, а за измерительный интервал времени принимают промежуток времени, в течение которого общее количество высокочастотных импульсов, заполняющих контрольные.Тираж 910 Подписное ВНИИПИ ГосударственнОго комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб , д. г. Ужгород, ул. Проектная,илиал ППП "Патент",интервалы, достигнет фиксированногочисла Источники информации,принятые во внимание при экспертизе