Способ определения скорости распространения продольных ультразвуковых колебаний в материале

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПРОДОЛЬНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В МАТЕРИАЛЕ(71) Заявитель Республиканское унитарное предприятие Белорусский государственный институт метрологии(72) Авторы Добров Александр Анатольевич Фдоров Владислав Викторович(73) Патентообладатель Республиканское унитарное предприятие Белорусский государственный институт метрологии(56) Методические указания. ГСИ. Скорость распространения продольных ультразвуковых колебаний в стандартных образцах и акустических нагрузках для ультразвукового неразрушающего контроля Методика выполнения измерений МИ 1800-87. Мн., 1986. - . 2, 3, 17, 18.1460620 1, 1989.1651104 1, 1991.4388830 , 1983.3690155 , 1972.5629865 , 1997.57104858 , 1982.(57) Способ определения скорости распространения продольных ультразвуковых колебаний в материале путем независимых измерений пути и временного интервала между эхоимпульсами, которые отражаются от плоскопараллельных граней образца исследуемого материала, при использовании эхоимпульсного метода с иммерсионным вариантом ввода 9973 1 2007.12.30 излучения и приема, и расчета скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале См по формуле 2 м,- номера эхоимпульсов, между которыми измеряют временной интервал- - временной интервал между -м и -м эхоимпульсами, с,отличающийся тем, что за отсчетные точки эхоимпульсов, между которыми измеряют временной интервал, принимают нулевой уровень одинаковых полуволн, выбираемых на начальном участке эхоимпульсов. Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в различных областях техники для высокоточного определения скорости распространения продольных ультразвуковых колебаний при исследовании физико-механических и структурных характеристик материалов исследуемых объектов, имеющих не менее двух плоскопараллельных граней. Известен способ определения скорости распространения ультразвуковых колебаний,заключающийся в том, что возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний в волноводе с присоединенным к его торцу контролируемым образцом, к свободному торцу которого присоединяют опорный волновод из материала с малым поглощением ультразвуковых колебаний. Для определения скорости ультразвуковых колебаний С измеряют интервал 1 времени между импульсом, отраженным от торца волновода, и первым эхоимпульсом из опорного волновода, контактирующего с контролируемым образцом, и интервал Т 2 времени между эхоимпульсом и двукратно отраженным от торца опорного волновода эхоимпульсом. К недостаткам известного способа можно отнести недостаточное качество акустического контакта и изготовление и подбор волноводов в зависимости от материала,в котором проводится измерение скорости ультразвуковых колебаний. Ближайшим техническим решением к предлагаемому (прототип) является способ определения скорости распространения продольных ультразвуковых колебаний в стандартных образцах путем косвенных измерений скорости ультразвуковых колебаний при использовании эхоимпульсного метода с иммерсионным вариантом ввода излучения и приема на основе независимых измерений пути и временного интервала между эхоимпульсами, которые отражаются от плоскопараллельных граней исследуемого объекта. Поскольку ультразвуковые колебания направлены перпендикулярно к граням исследуемого объекта, то временные интервалы между соседней парой эхоимпульсов соответствуют разности хода, равной удвоенной толщине исследуемого объекта. Измеряя временной интервал между эхоимпульсами, прошедшими различный путь в исследуемом объекте, и определяя соответствующую этому временному интервалу разность хода (кратную толщине исследуемого объекта), можно рассчитать скорость ультразвуковых колебаний в материале исследуемого объекта См (в м/с) по формуле См,- номера эхоимпульсов, между которыми измеряют временной интервал Т- - временной интервал между -м и -м эхоимпульсами, с. При использовании генератора ударного возбуждения для возбуждения пьезоэлектрического преобразователя, который излучает импульс ультразвуковых колебаний, за от 2 9973 1 2007.12.30 счетные точки -го и -го эхоимпульсов, между которыми измеряют временной интервал,принимают вершины одинаковых полуволн, выбираемых на переднем фронте колоколообразной огибающей эхосигналов. Номер отсчетной полуволны не должен превышать 4. Если измерения проводят по донным эхоимпульсам, то отсчетные полуволны должны быть одного знака (или положительные или отрицательные). Если при измерениях используют 0-й эхоимпульс, то знак его отсчетной полуволны должен быть противоположен знаку отсчетной полуволны донного эхоимпульса. При использовании генератора радиоимпульсов для возбуждения пьезоэлектрического преобразователя, который излучает импульс ультразвуковых колебаний, за отсчетные точки -го и -го эхоимпульсов, между которыми измеряют временной интервал, принимают вершины одинаковых полуволн, выбираемых в середине стационарного участка эхоимпульсов. Недостатки указанного способа 1) большая амплитуда ударных импульсов возбуждения приводит к увеличению длительности эхоимпулъсов, что ограничивает снизу диапазон толщин исследуемых объектов, в которых определяется скорость распространения ультразвуковых колебаний 2) невозможность использования при измерениях 0-го эхоимпульса, при возбуждении пьезоэлектрического преобразователя генератором радиоимпульсов, ограничивает диапазон измерений материалов с высоким поглощением, а большая длительность эхоимпульсов, как и в п. 1, ограничивает снизу диапазон толщин исследуемых объектов. Задачей настоящего изобретения является расширение области применения известного способа определения скорости распространения продольных ультразвуковых колебаний за счет возможности исследования объектов из материалов с большим поглощением и определения скорости ультразвука в более тонких образцах (до 1 мм). Задача решается за счет того, что предлагаемый способ определения скорости распространения продольных ультразвуковых колебаний в материале путем независимых измерений пути и временного интервала между эхоимпульсами, которые отражаются от плоскопараллельных граней исследуемого материала, при использовании эхоимпульсного метода с иммерсионным вариантом ввода излучения и приема, и расчета скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале См по формуле 2 См,- номера эхоимпульсов, между которыми измеряют временной интервал- - временной интервал между -м и -м эхоимпульсами, с,отличается тем, что за отсчетные точки эхоимпульсов, между которыми измеряют временной интервал, принимают нулевой уровень одинаковых полуволн, выбираемых на начальном участке эхоимпульсов. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. При подаче электрического сигнала с генератора импульсов возбуждения на ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь последний излучает в направлении, нормальном к передней грани исследуемого объекта, через слой иммерсионной жидкости импульс ультразвуковых колебаний, который в процессе многократных отражений от плоскопараллельных граней исследуемого объекта трансформируется в последовательность затухающих по амплитуде эхоимпульсов, принимаемых ультразвуковым пьезоэлектрическим преобразователем после обратного прохождения через иммерсионную жидкость. Измеряют временной интервал между эхоимпульсами, прошедшими различный путь в исследуемом объекте. Определяют соответствующую этому временному интервалу разность хода, кратную толщине исследуемого объекта. За отсчетные точки эхоимпульсов(-й и -й), между которыми измеряют временной интервал, принимают нулевой уровень одинаковых полуволн, выбираемых на начальном участке эхоимпульсов. Рассчитывают 3 9973 1 2007.12.30 скорость ультразвуковых колебаний в материале исследуемого объекта См (в м/с) по формуле (1). Сущность изобретения поясняется схемой измерения временного интервала. Данный способ определения скорости распространения продольных ультразвуковых колебаний позволяет контролировать более тонкие образцы за счет уменьшения длительности эхоимпульсов и исследовать материалы с большим поглощением за счет возможности использования при измерениях 0-го эхоимпульса при использовании генератора радиоимпульсов. Источники информации 1. А.с. СССР 1582112, МПК 01 29/00, 1990. 2. Методические указания. ГСИ. Скорость распространения продольных ультразвуковых колебаний в стандартных образцах и акустических нагрузках для ультразвукового неразрушающего контроля Методика выполнения измерений МИ 1800-87. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4