Способ определения времени распространения ультразвуковых колебаний и устройство для его осуществления

ССР7.ВРЕМЕНИЗВУКОВЫХ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих , методов и средств контроля качества мате; риалов, (56) Авторское свидетельство СМ 717644, кл. 6 01 й 29/ОО, 197:РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРА Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для акустических измерений, в частности при определении параметров напряженного состояния иэделий,Цель изобретения - повышение точности измерений.На фиг, 1 представлена структурная схема устройства для определения времени 1распространения ультразвуковых колеба,ний; на фиг. 2 - временные диаграммы, по,ясняющие его работу; на фиг. 3 - вариант :структурной схемы счетчика интервалов.Устройство для определения времени распространения ультразвуковых колеба,ний содержит последовательно соединен;ные блок 1 запуска, генератор 2 импульсов, электроакустический преобразователь 3, ,усилитель 4 и осциллограф 5, линию 6 задержки, счетчик 7 циклов, блок 8 временной КОЛЕБАНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для акустических измерений, в частности при определении напряженного состояния изделий, Цель изобретения - повышение точности измерений. При измерении времени распространения ультразвуковых колебаний методом синхрокольца формируют синхрокольцо от и-го эхо-импульса и от (и-щ)-го эхо-импульса и измеряют времена й соответствующих . циклов, Номер и, используемого эхо-импульса, выбирают в зависимости от соотношения уровней полезного сигнала и сигнала помехи, 2 с, и 1 з.п,ф-лы, 3 ил. селекции, блок 9 измерения временных интервалов, регистр 10, блок 11 очистки регистра, блок 12 установки када числа циклов, генератор 13 стандартных сигналов, формирователь 14 и блок 15 индикации. На фиг,1 также показан образец 16 исследуемого материала, Вход линии 6 задержки соединен с вторым выходам усилителя 4, второй вход которого подключен к первому выходу блока 8 временной селекции, второйи третий выходы которого соединены соответственно с входом формирователя 14 и с первым входом блока 9 измерения временных интервалов, выход линии 6 задержки соединен с вторыми входами генератора 2 импульсов и блока 9 измерения временных интервалов, с первыми входами счетчика 7 циклов и блока 8 временной селекции и с входом блока 11 очистки регистра, выход блока 12 установки кода числа циклов соединен с вторымвходом счетчика 7 циклов, второй вход блока 8 временной селекции подключен к первому выходу счетчика 7 циклов, третий и .четвертый входы блока 9 измерения временных интервалов соединены соответст венно с вторым выходом счетчика 7 циклов и с выходом генератора 13 стандартных сигналов, первый, второй и третий входы регистра 10 соединены соответственно с выходами блока 9 измерения временных 10 интервалов, блока 11 очистки регистра и формирователя 14, а выход регистра 10 соединен с входом блока 15 индикации.На фиг, 2 тактовые импульсы с периодом, равным Т (осциллограмма а), формиру ются генератором стандартных сигналов. Группы импульсов Б,В,Г соответствуют режимам работы с циклами, формируемыми первым (А 1), вторым (А 2) и третьим (Аз) эхо-сигналами соответственно. На осцилло граммах б, д, 3 изображены импульсы длительностью хи,2 хи и Зхи соответственно, которая вместе с величиной задержки хз определяет длительность цикла, осциллограммы в, е, и иллюстрируют временное положение импульсов задержки. На осциллограммах г, ж, к изображены зондирующий Ао и отраженные от грани изделия А 1, А 2, Аз, А 4, А 5, А 6 импульсы в динамике, начиная от момента времени 1 = О, Обозна чая задержку импульсов в преобразователе 3 и в электрических цепях через Л х, определим величину интервалов времени, занятых количеством циклов Й.Интервал времени, включающий в себя Й циклов и формируемый первым эхо-сигналом А 1, определяется формулойт 1 = Й (Хи + ЛХп + Хз),Интервал времени, формируемый вторым донным эхо-импульсов А 2 при том же Й, равен12 = Й 2 Хи+ ЛХп +ХЗ(2)Интервал времени, формируемый третьим донным эхо-импульсом Аз при том жеЙ,50тз = Й Зхи + Мп + Хз (3)Поскольку в устройстве интервалы времени выражаются через количество импульсов заполнения с периодом Т, при атом погрешность измерения также равна периоду квантования Т, получимТ Й 2 Хи + Ь Хп + ХЗ + Т12ТЙ ЗХи +ЬХп +Хз Т ( )13ТИспользуя интервалы времени 11 и 12, определяемые по формулам (4) и (5), получим истинное время распространения УЗК от преобразователя до дна и обратно,Й Т ЙДля интервалов времени 12 и 13 получимтд 2 дз = = - (8) 13 12 Хи 2 Й Т ЙИз выражений (7) и (8) следует, что для измерения времени распространения ультразвуковых колебаний в исследуемом материале можно использовать любые следуемые один за другим эхо-сигналы, так какги 21 =тд 1 д 2 =тд 2 дз = -- , (9)Т ЙУстройство для определения времени распространения ультразвуковых колебаний работает следующим образом,Импульс, поступающий с блока 1 запуска, запускает генератор 2 импульсов, с выхода которого электрический импульс возбуждает электроакустический преобразователь 3, Преобразованный в преобразователе 3 ультразвуковой импульс распространяется в образце 16 исследуемого материала, отражается от его донной поверхности через преобразователь 3 и поступает на первый вход усилителя. С выхода усиленный импульс поступает на осциллограф 5 и индицируется на его экране, С второго выхода усилителя 4 импульс через линию 6 задержки поступает на второй вход генератора 2 импульсов и далее подается на преобразователь 3 для запуска следующего цикла. С выхода линии 6 задержки импульс подается на первый вход счетчика 7 циклов, первый вход блока 8 временной селекции, на второй вход блока 9 измерения временных интервалов и блок 11 очистки регистра, С первого выхода блока 8 временной селекции сформированный в нем строб-импульс подается на второй вход усилителя 4 для селекции и-го или (и)-го отраженного эхоимпульса. Установка и-го либо (и)-го импульса производится при подаче импульсана второй вход блока 8 временной селекции с первого выхода счетчика 7 циклов. Количество циклов в счетчике 7 циклов устанавливается по входу И с блока 12 установки кода числа циклов. 5Генератор 13 стандартных сигналовформирует прямоугольные импульсы, поступающие на четвертый (счетный) вход блока 9 измерения временных интервалов, на первый входблока 9 с блока 8 временной 10 селекции поступают импульсы, определяющие режим работы: при селекции и-го эхоимпульса блок 9 измерения временных интервалов работает на увеличение кода числа, а при селекции (и)-го импульса - на 15 уменьшение, таким образом производится процесс вычитания интервалов. С выхода : блока 9 код числа импульсов, соответствующий времени распространения ультразвуковых колебаний в образце 16, подается на 20 регистр 10, а с блока 8 временной селекции через формирователь 14 подается импульс, разрешающий запись в регистр 10 код числа, который далее индицируется на экране блока 15 индикации. 25ф о р мул а изоб рете н ия1, Способ определения времени распространения ультразвуковых колебаний, заключающийся в том, что в исследуемом : материале в режиме синхрокольца возбуж ; дают импульсы а ультразвуковых колебаний, формируют синхрокольцо от и-гоотраженного импульса ультразвуковых колебаний и измеряют время 1 И циклов распространения импульсов аь с учетом 35 которого определяют время распространения ультразвуковых колебаний, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно формируют синхрокольцо от (и-ги)-го отражен ного импульса аь измеряют время тг Мциклов распространения импульсов Ьь авремя т распространения ультразвуковых колебаний в исследуемом материале определяют по формуле 45О 1 - тгй (п - т) 2. Способ поп.1, отлича ющийся тем, что номер и принимаемого импульса отраженных ультразвуковых колебаний определяют из условия АПIАгп2., где Ап и Агп - амплитуды отраженных соответственно и-го и 2 и-го импульсов ультразвуковых колебаний, Е - отношение уровней полезного сигнала и сигнала помехи,3. Устройство для определения времени распространения ультразвуковых колебаний, содержащее последовательно соединенные блок запуска, генератор импульсов, электроакустический преобразователь и усилитель и блок индикации, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено блоком временной селекции, блоком установки кода числа циклов, регистром, блоком очистки регистра, генератором стандартных сигналов, блоком измерения временных интервалов, счетчиком циклов и линией задержки, первый и второй выходы усилителя соединены с входами осциллографа и линии задержки соответственно,. первый, второй и третий выходы блока временной селекции соединены соответственно с вторым входом усилителя, входом формирователя и с первым входом блока измерения временных интервалов, выход линии задержки подключен к вторым входам генератора импульсов и блока измерения временных интервалов, к входу блока очистки регистра и к первым входам блока временной селекции и счетчика циклов, второй вход которого соединен с выходом блока установки кода числа циклов, первый и второй выходы счетчика циклов соединены соответственно с вторым входом блока временной селекции и с третьим входом блока измерения временных интервалов, четвертый вход которого подключен к выходу генератора стандартных сигналов, первый, второй и третий входы регистра соединены соответственно с выходами блока измерения временных интервалов, блока очистки регистра и формирователя, а вход блока индикации подключен к выходу регистра.250ИПИ Гос оставитель Д.Широцинехред М,Моргентал Корректор М. Самба Тираж 509 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5