Ультразвуковой прибор для измерения акустических характеристик твердых сред

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик.ЧПК В 061т li 06

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 05.!.1970 (№ 1385103!18-10) с присоединением заявки ¹-Приоритет—

Опубликовано 01.V11.1971. Бюллетень № 21

Дата опубликования oiiiicaI«III 1-1.1Х.1971

Комитет по делам

«аобретений и открытий

«р«Совете Мииистроь

СССР

X 1,K 620 179 16(088 8) Ав горы И. . АбдУльманов, В. Н. Введенский, О. П. Жебенев, В. П. Не гури ца, изобретения В. А. Щетинин и В. С. Ямщиков

Московский горный институт и Институт «Гидроспецпроект»

Заявители

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ТВЕРДЫХ СРЕД

Изобретение относится к горной, строительной, гидростроительной промышленностям и, в частности, отраслям народного хозяйства, контролирующим устойчивость горных выработок, потоло IHH, качество укрепительных работ и т. д.

Однако точность измерения такими приборами коэффициента затухания упругих колебаний невысокая, ими невозможно измерить скорость распространения и коэффициент затухания поперечной волны в натурных условиях, так как применяемые в этих устройствах преобразователи имеют несовершенную конструкцию, которая значительно ограничивает область их применения (только для возбуждения сдвиговых колебаний в образцах малых размеров в лабораторных условиях). Кроме того, такие устройства не позволяют измерять смещение максим ма спектра,чьной плотности импульсов продольной и поперечной волн и осуществлять раздельный анализ частотного спектра импульсов продольной и поперечной вол н.

Предлагаемый прибор отличается тем, что при измерении скоростей распространения и коэффициентов затухания продольной и поперечной волн, измерении смещения максимума спектральной плотности импульсов продольной и поперечной волн приемный преобразователь соединен через переключатель со входом избиратсльного усилителя, а выход последнего через калиорованный аттенюатор соединен со входом широкополосного усилителя; при раздельном анализе частотного спектра импульсов продольной и поперечной волн приемный преобразователь соединен через переключатель со входом калиброванного аттенюатора, последовательно к которому подключен широкополосный усилитель, а к выходу последнего O подключен плазающий временной селектор.

Иа чертеже дана схема описываемого ультразвукового прибора.

Прнбор содержит задающий генсратор 1, блок синхронизации 2, блоки ждущей развертки, >, 4, 5 и 6, делители частоты 7 и 8, коммутатор 9, блоки масштаба времени 10 и 11, генераторы 12, 18 и 14 зондирующих импульсов, э.чектроак стически пос,чедоватсльно соединенные излучатель 15 и приемник 16, переклю20 чатсль 17, избирательный усилитель 18, калиброванный аттешоатор 19, широкополосный усилитель 20, плавающий времешюй селектор

21, электроннолучевой индикатор 22.

Задающий генератор 1 вырабатывает выр5 сокочастотные сннусопдальные колебания высокой стабильности, из которых формируются однонолярныс остроконечные импульсы. Послсдующим кратным делением импульсов задающего генератора 1 с помощью блока 2 н

3Q делителей частоты 7, 8 формируются импуль307814

55 сы разной частоты следования (соответственно кратности деления), причем импульсы, снимаемые с выходов задающего генератора 1 и делителей частоты 7 и 8 поступают на блок масштаба времени 10, а импульсы, полученные

»а выходе блока синхронизации 2 управляют работой всех основных узлов прибора. Импульсы блока синхронизации 2 запускают схему задержки блока развертки 8, вырабатывающую прямоугольные импульсы, длительность которых может изменяться в широких пределах. Задним фронтом этого импульса осуществляется запуск блока развертки 4, вырабатывающего напряжение пилообразной формы для осущствления временной развертки луча по горизонтали и запуска блока развертки б.

Пилообразное напряжение через блок развертки 5 поступает на пластины ЭЛТ-22.

Одновременно с запуском блока ждущей развертки блок синхронизации 2 запускает также коммутатор (делитель частоты на два)

9, служащий для раздвоения луча на экране

ЭЛТ, управления работой блока масштаба времени 10, блока генераторов 12, 18, 14 зондирующих импульсов и широкополосного усилителя 20.

Блок масштаба времени 10, работающий в течение одного полупериода колебаний коммутатора 9, вырабатывает масштабную шкалу времени на линии развертки ЭЛТ из импульсов, поступающих на его вход от генератора 1 и делителей частоты 7, 8. Масштабные метки времени через блок 11 поступают на одну из вертикально-отклоняющих пластин ЭЛТ. Так как частота работы блока масштаба времени 10 в два раза ниже частоты работы блоков ждущей развертки 8 — б масштабные метки видны только на одной линии развертки, в то время как на другой линии — посылаемый и принятый импульсы.

Такое разделение функций лучей на экране создает наглядное изображение масштаба времени, четкость которого не зависит от качества приходящих сигналов и наличия помех.

Генератор 18 зондирующих импульсов запускается с такой задержкой, которая создается блоком задержки генератора 12 зондирующего импульса, чтобы начало зондирующего импульса совмещалось с передним фронтом основной или кратной метки времени, которую можно выделить на экране ЭЛТ-22. Такая привязка повышает точность измерений.

Зондирующий импульс, выработанный генератором 18, через генератор 14 поступает на излучатель 15 и возбуждает его, вызывая излучение короткого ультразвукового импульса, который, пройдя контролируемый участок среды, поступает на приемник 16 и преобразуется последним в короткий радиоимпульс ультразвуковой частоты. Генератор 14 предназначен для регулировки амплитуды зондирующего импульса при использовании различных типов излучателей. При измерении скоростей распространения и коэффициентов затухания продольной и поперечной волн, измерении смещения максимума спектральной плотности импульсов продольной и поперечной волн принятый сигнал через переключатель 17 поступает на вход избирательного усилителя 18, с помощью которого осуществляется надежное выделение поперечной волны н измерение смещения максимумов спектральной плотности.

С выхода избирательного усилителя принятый сигнал через аттенюатор 19, проградуированный в требуемых единицах затухания, IIQступает на вход широкополосного усилителя 20, выход которого соединен с вертикально-отклоняющей пластиной ЭЛТ.

При анализе частотных спектров импульсов продольной и поперечной волн принятый сигнал через переключатель 17 поступает на аттенюатор 19, к которому подключен широкополосный усилитель 20. Усиленный сигнал подается на вход плавающего времснного селектора 21, с помощью которого осуществляется разделение импульсов продольной и поперечной волн. Анализ частотного спектра импульсов осуществляется серийно выпускаемыми анализаторами спектра, которые подключаются к выходу плавающего временного селектора.

Предмет изобретения

Ультразвуковой прибор для измерения акустических характеристик твердых сред, содержащий генератор, блок развертки, блок масштаба времени, коммутатор, генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи, широкополосный усилитель и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен последовательно соединенными избирательным усилителем и калиброванным аттенюатором, соединенными с широкополосным усилителем, и плавающим временным селектором, вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя, а к выходу подсоединен измерительный прибор, например анализатор спектра, при этом приемный преобразователь через коммутатор соединен со входом избирательного усилителя и со вторым входом калиброванного аттенюатора.

307814

Составитель И. Гольденберг

Редактор Т. Загребельная Текред Л. В. Куклина Корректор О. Б. Тюрина

Заказ 3989 Изд. М 931 Тираж 473 Подписное

Е1НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Загорская типография