Устройство для ультразвукового контроля сред

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СРЕД (57) Изобретение об- звуковой технике и зовано для иэучени твердых тел с больш тразвука. Целью изо повышение точности водительности контр фазного оптического леднего импульса в ЗВУКОВО Бюл.44геофизики им. С. осится к ультра- ожет быть исполь аракте ахтанов ук нием ульявляется им затух бретения а и А.И. Свиридов 6 (088.8)сщщетельство СССР С 01 М 29/04, 1984. М., Карпов Е.Н. Цифля измерения скорости я ультразвуковых коле ах горных пород, - В кая аппаратура. Л.: ш. 83, с. 42-47.идетельство СССР С 01 М 29/04, 1983. идетельство СССР С 01 М 29/04//С 01 Н змеренля эаналоже и т син ои пачке м ьидетельство СССР 01 И 29/00, 1982. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское1065768, кл.Лохматов В.ровой прибор драспространенибаний в обраэцсб.: ГеофизичесНедра, 1985, вьАвторское св1043552, кл,Авторское св1035504, кл.5/001983.Авторское св903760, кл. С импульсов и последнего полупериода установившихся колебаний в прошедш через образец ультразвуковом импул се, для чего дополнительно введень тактовый генератор 8, схема 9 выде ния парных синхроимпульсов, КЯ-три гер 10, две схемы И 11, 14, схема 12 и блок 13 формирования эталоннь и измерительных импульсов. 2 ил.23 1 13559Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в геофизике для изучения текстурных характеристик горных пород, упругих свойств и напряженного состояния сильно поглощающих анизотропных сред, в физике твердого тела, химии, материаловедении, строительстве и т.д.Целью изобретения является повыше ние точности измерения и. производительности контроля за счет синфазного оптического наложения последнего импульса в эталонной пачке импульсов и последнего полупериода установив шихся. колебаний в прошедшем через образец ультразвуковом импульсе.На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. 20Устройство для ультразвукового контроля сред содержит последовательно электроакустически соединенные зондирующий генератор 1, излучатель 2, приемник 3, усилитель 4 и осциллограф 5, измеритель 6 временных интервалов и синхронизатор 7, подключенный к входу измерителя 6 временных . интервалов, последовательно соединенные тактовый генератор 8, схему 9 вы деления парных синхроимпульсов, вторым входом подключенную к выходу син-. хронизатора 7, КЯ-триггер 10, К-входом подключенный к второму выходу схесхемы 9 выделения парных синхроимпуль-З сов, и первую схему И 11, выходом подключенную к входу зондирующего генератора 1, последовательно соединенные схему ИЛИ 12, входами подключен-ную соответственно к первому и второ му выходам схемы 9 выделения тактовых синхроимпульсов, и блок 13 формирования эталонных и измерительных импульсов, выходом подключенный к второмувходу первой схемы И 11, и вторую 45 схему И 14, входами подключенную соответственно к инверсному выходу КБ- триггера 10 и выходу блока 13 формирования эталонных и измерительных импульсов, а выходом - к второму вхо ду У осциллографа 5, вход Х осциллографа 5 подключен к второму выходу , схемы 9 выделения парных синхроимпульсов. Позициями 15-27 на фиг. 2 обозначены сигналы с блоков устройствапри его работе.Суть изобретения заключается втом, что измерительные операции основаны на синфазном.оптическом наложении последнего полупериода установившихся колебаний в принятом ультразвуковом импульсе и последнего импульса в эталонной пачке импульсов,Последний полупериод установившихсяколебаний в принятом импульсе, соответствующий последнему полупериодувозбуждающего сигнала, имеет амплиту.ду (длительность), равную амплитуде(длительности) полупериодов колебаний в стационарной (установившейся)части принятого ультразвукового импульса. Сразу же после окончаниявозбуждающего сигнала (после окончания его последнего импульса) принятый ультразвуковой импульс начинаетзатухать и амплитуда его последующего полупериода колебаний (послеокончания последнего полупериодаустановившихся колебаний) становится меньше по сравнению с амплитудойпоследнего полупериода установившихся колебаний в принятом импульсе. При контроле вначале осуществляют запуск зондирующего генератора пачкой измерительных импульсов, число импульсов в которой выбирают равным 4-5. На экране осциллографа контролируют принятый ультразвуковой импульс, Изменяя длительность и частоту импульсов в измерительной пачке импульсов, настраиваются на резонансную частоту излучающего преобразователя путем получения максимальной амплитуды всех полупериодов (периодов) колебаний в принятом ультразвуковом импульсе в измерительной пачке импульсов (добавляя к 4-5 имеющимся импульсам один, два, и т,д. импульса) и осуществляют визуальный контроль принятого импульса, Начиная с некоторого колебания (обычно с 6-7 полупериодов колебаний в принятом импульсе, каждый полупериод колебаний которого соответствует определенному импульсу в измерительной пачке импульсов, т.е. первый полупериод соответствует первому импульсу в измерительной пачке импульсов, второй полупериод - второму импульсу и т.д.), в принятом ультразвуковом импульсе устанавливается стационарный (установившийся) режим колебаний. При этом режиме, добавляя или отнимая один импульс в измерительной пачке импульсов, легко контролировать последний полупериод установившихся колебаний в прошедшем через1355 образец (принятом) ультразвуковомимпульсе.Устройство работает следующим образом.5Синхронизатор 7 вырабатывает непрерывную последовательность синхроимпульсов 16 (на фиг. 2 показаны только два синхроимпульса), следующих счастотой Р , = 1/Т,р где Тсинр 10период повторения синхроимпульсов 16.Частота Р, (период Т,р ) можетрегулироваться в широком диапазоне,определяемом нижним и верхним пределом измеряемого времени распространения ультразвука в исследуемой среде, при этом период Т р (частотаРсинр ) измеряется измерителем 6временных интервалов (цифровым частотомером). Синхроимпульсы 16 подаются на первый (сигнальный) входсхемы 9 выделения парных синхроимпульсов, на второй (управляющий) входкоторой подаются тактовые импульсы15, следующие с тактовой частотой 25Р.,о = 1/Т,., вырабатываемые тактовым генератором 8, где Т - период повторения тактовых импульсов.Частота Р,выбирается из следующегоусловия: предыдущий ультразвуковой Зоимпульс должен полностью затухнутьдо прихода последующего (на фиг. 2разрывы по осям времени сделаны длятого, чтобы показать следующий тактовый импульс и временной интервалТ ,). Схема 9 формирует парные синхроимпульсы 17 (измерительный) и 18(эталонный), и так как она периодически управляется тактовыми импульсамиР15, то парные синхроимпульсы 17 и 18 4 Оследуют с тактовой частотой (последующие парные синхроимпульсы на фиг.2не показаны).Измерительный синхроимпульс 17синхронизирует работу зондирующего 45генератора 1 для получения измерительного ультразвукового (прошедшего через образец) импульса, а эталонныйсинхроимпульс 18 используется дляформирования эталонной пачки импульсов, используемой. для синфазного оптического наложения с измерительнымультразвуковым,Измерительный синхроимпульс 17 подается на Я-вход КЯ-триггера 10, ина его прямом выходе Ц устанавливается "1" (19), а на инверсном Я"1"),С помощью схемы ИЛИ 12 измерительный 17 и эталонный 18 синхроимпульсыобъединяются по одному выходу (выходсхемы 12 - 21) и подаются на входблока 13 формирования измерительныхи эталонных пачек импульсов, которыйформирует измерительную и эталоннуюпачки импульсов (22, первая пачка -измерительная, вторая - эталонная)с регулируемыми числом импульсов,длительностью и частотой импульсов,причем число импульсов в эталоннойпачке импульсов, их длительность ичастота выбраны равными соответствующим параметрам в измерительной пачкеимпульсов. Последнее условие легковыполнимо, так как измерительные иэталонные пачки импульсов формируются одними и теми же элементами блока 13. Блок 13 формирует синхронизируемые управляющим сигналом 21 идентичные пачки импульсов, но сдвинутыемежду собой на временной интервал,определяемый задержкой между импульсами 21, т.е. временем Тщр, которое, как указано выше, может регулироваться в широких пределах. Первоеусловие, т.е. получение регулируемыхчисла импульсов в пачке, их длительности и частоты, легко выполнимопри применении цифровых схем,Измерительная и эталонная пачки1 импульсов с выхода блока 13 подаются .соответственно на первые входы схемИ 11 и 14, на вторые входы которыхподаются импульсы 19 и 20 с двух выходов КБ-триггера 10,соответственно.При наличии на двух входах первойсхемы И 11 сигналов 19 и 22 на еевыходе формируется измерительная пачка импульсов 23, и, соответственно,при наличии на двух входах второйсхемы И 14 сигналов 20 и 22 формируется эталонная пачка импульсов 24. Свыхода первой схемы И 11 измерительнаяпачка импульсов 23 подается на входзондирующего генератора 1, которыйвозбуждает излучатель 2. Приемник 3принимает ультразвуковой импульс,прошедший через образец. Принятыйультразвуковой импульс усиливается(25) усилителем 4 и контролируетсяна одном из входов осциллографа 5,на второй вход которого с выхода второй схемы И 14 подается эталонная5923 5 1 З 5пачка импульсов 24, при этом синхронизация осциллографа 5 осуществляется, эталонным синхроимпульсом 18 (пилообразное напряжение развертки осциллографа на фиг. 2 не показано).Регулируя частоту синхроимпульсов,вырабатываемых синхронизатором 7,можно регулировать время задержкимежду измерительным 17 и эталонным18 синхроимпульсами, т.е. время задержки между моментом запуска зондирующего генератора 1 и эталонной пачкой импульсов. Путем регулировки данной временной задержки можно полу".чить синфазное оптическое наложениепоследнего импульса 2 б в эталоннойпачке импульсов и последнего полупериода 27 установившихся колебаний впрОшедшем через образец ультразвуковом импульсе 25. В этом случае времяраспространения ультразвука в образце, соответствующее фазовой скоростираспространения ультразвукового сиг"ьнала, равно Т, , которое с высокойточностью измеряется измерителем б.временных интервалов (цифровым частотомером).Использование, предложенного устройства позволяет устранить погрешностиизмерений, связанные с измерительными операциями по совмещению характерных точек возбуждающего и принятогоимпульсов, за счет исключения влияниянестабильности развертки осциллографа и повысить пРоизводительность контроля за счет исключения регистрациипервого вступления принятой ультразвуковой волны,Формула изобретенияУстройство для ультразвуковогоконтроля сред, содержащее последовательное электроакустически соединенные зондирующий генератор, излучатель, приемник, усилитель и осциллограф, измеритель временных интервалов и синхронизатор, подключенный квходу измерителя временных интервалов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения и производительности контроля, оно снабжено последовательно соединенными тактовыми генератором, схемой вьделения парных синхроимпульсов,вторым входом подключенной к выходусинхронизатора, КБ-триггером, К-входом подключенным к второму выходусхемы вьделения парных синхроимпульсов, и первой схемой И, выходом под-ключенной к входу зондирующего генератора, последовательно соединеннымисхемой ИЛИ, входаья подключеннои со ответственно к первому и второму выходам схемы вьделения парных синхроимпульсов, и блоком формированияэталонных и измерительных импульсов,выходом подключенным к второму вхо- ЗО ду первой схемы И, и второй схемойИ, входами подключенной соответственно к инверсному выходу КБ-триггераи выходу блока формирования эталонных и измерительных импульсов, а выходом - к второму входу У осциллографа , вход 1 осциллографа подключен к второму выходу схемывыцеления" парных синхроимпульсов.1355923 7 б Составитель Л. Ивановселовская Техред А.Кравчук едактор Л. Корректор С, Ч каз 5789/40ВНИИ Подписное 113035,роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Прбектна Тираж 7 Государственно елам изобретен осква,. Ж, Р 6о комитета СССРй и открытииушская наб., д.