[go: up one dir, main page]

RU2648292C1 - Resonance method of ultrasonic thickness measurement - Google Patents

Resonance method of ultrasonic thickness measurement Download PDF

Info

Publication number
RU2648292C1
RU2648292C1 RU2016147214A RU2016147214A RU2648292C1 RU 2648292 C1 RU2648292 C1 RU 2648292C1 RU 2016147214 A RU2016147214 A RU 2016147214A RU 2016147214 A RU2016147214 A RU 2016147214A RU 2648292 C1 RU2648292 C1 RU 2648292C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
amplitude
signal
additional
receiving
Prior art date
Application number
RU2016147214A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Вячеславович Соколов
Михаил Алексеевич Караваев
Максим Борисович Федоров
Сергей Владимирович Лебедев
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2016147214A priority Critical patent/RU2648292C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2648292C1 publication Critical patent/RU2648292C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/12Analysing solids by measuring frequency or resonance of acoustic waves

Landscapes

  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: application: for ultrasonic thickness measurement. Invention consists in the fact that the transmitting and receiving transducers are installed on the surface of the monitoring object at the main monitoring point with the possibility of acoustic contact, and the transmitting transducer is excited by broad-base linear-frequency-modulated oscillations. Main echo signal excited at this point of the monitoring object is received and recorded by the receiving transducer. Further, the position of the transmitting or receiving transducers is changed N times on the surface of the monitoring object, in each additional position an additional echo signal is recorded which is used as probing one in the next position of the transducers for excitation of acoustic oscillations; in N position, the amplitude-frequency characteristic of the monitoring object is determined from the detected signal, the value of the frequency corresponding to the maximum amplitude-frequency resonance characteristic of the monitoring object is measured, and the thickness of the object is determined from the frequency value of the maximum of the resonance of the amplitude-frequency characteristic.
EFFECT: technical result: providing the possibility of increasing the accuracy and reliability of ultrasonic thickness measurements.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний ультразвуковыми методами и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для толщинометрии образцов материалов и изделий, преимущественно крупногабаритных и с большим затуханием ультразвука.The invention relates to the field of non-destructive testing by ultrasonic methods and can be used in various branches of engineering for thickness measurement of samples of materials and products, mainly large-sized and with high attenuation of ultrasound.

Известен способ резонансной ультразвуковой толщинометрии с использованием вынужденных колебаний, принимаемый в качестве прототипа и описанный в [Неразрушающий контроль: Справочник: в 7 т. Под общей ред. В.В. Клюева. Т. 3 Ультразвуковой контроль/И.Н. Еромолов, Ю.В. Ланге. - М.: Машиностроение, 2004, с. 292-293]. Способ заключается в том, что в объекте контроля возбуждают вынужденные колебания непрерывно меняющейся частоты, определяют амплитудно-частотную характеристику объекта контроля, измеряют значения частот, соответствующих максимуму амплитудно-частотной характеристики, на которых по толщине объекта контроля укладывается четное число полуволн, а значение толщины Н объекта контроля вычисляют по следующей формуле:A known method of resonant ultrasonic thickness gauge using forced oscillations, adopted as a prototype and described in [Non-destructive testing: Reference: in 7 t. Under the general ed. V.V. Klyueva. T. 3 Ultrasonic control / I.N. Eromolov, Yu.V. Lange. - M.: Mechanical Engineering, 2004, p. 292-293]. The method consists in the fact that forced vibrations of a continuously changing frequency are excited in the control object, the amplitude-frequency characteristic of the control object is determined, the values of the frequencies corresponding to the maximum amplitude-frequency characteristic are measured, on which an even number of half-waves fit along the thickness of the control object, and the thickness value H the control object is calculated by the following formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где n - номер гармоники;where n is the number of harmonics;

С - скорость ультразвука;C is the speed of ultrasound;

ƒn - резонансная частота, соответствующая гармоники n.ƒ n is the resonance frequency corresponding to harmonics n.

По максимуму резонансной частоты определяют толщину объекта контроля.The maximum resonant frequency determines the thickness of the control object.

Недостатком такого способа являются низкие точность и достоверность контроля, т.к. при сложной конфигурации контролируемых изделий в них в узком диапазоне частот может возбуждаться несколько частотных резонансов, значения которых определяются геометрическими размерами уступов, выступов, приливов, ступеней, опорных площадок и пр. и которые не позволяют идентифицировать искомый резонанс, связанный с измеряемым размером, и точно измерить значение частоты, соответствующей его максимуму.The disadvantage of this method is the low accuracy and reliability of the control, because with a complex configuration of controlled products, several frequency resonances can be excited in them in a narrow frequency range, the values of which are determined by the geometric dimensions of the steps, protrusions, tides, steps, supporting platforms, etc., and which do not allow identification of the desired resonance associated with the measured size, and accurately measure the value of the frequency corresponding to its maximum.

Известен резонансной способ ультразвуковой толщинометрии с использованием вынужденных колебаний, принимаемый в качестве прототипа и описанный в [патент РФ №2354932, МПК G01В 17/02, опубл. 10.05.2009]. Способ заключается в том, что в объекте контроля в одной точке излучающим электроакустическим преобразователем возбуждают непрерывные гармонические колебания меняющейся частоты. Приемным электроакустическим преобразователем принимают эхо-сигнал, регистрируют возбужденные в этой точке объекта контроля колебания и измеряют основную резонансную амплитудно-частотную характеристику объекта контроля. Далее в другой точке возбуждают, излучая гармонические колебания непрерывно меняющейся частоты, или принимают эхо-сигнал в новом положении. Таким образом, для нескольких точек излучения или приема электроакустического сигнала на поверхности объекта контроля производят измерения N дополнительных амплитудно-частотных характеристик. Все N амплитудно-частотные характеристики взаимно перемножаются, образуя итоговую резонансную амплитудно-частотную характеристику, по максимуму которой на резонансной частоте определяют толщину объекта контроля.The known resonant method of ultrasonic thickness measurement using forced oscillations, adopted as a prototype and described in [RF patent No. 2354932, IPC G01B 17/02, publ. 05/10/2009]. The method consists in the fact that continuous harmonic oscillations of varying frequency are excited in a monitoring object at one point by a radiating electro-acoustic transducer. An echo signal is received by the receiving electro-acoustic transducer, oscillations excited at this point of the test object are recorded, and the main resonance amplitude-frequency characteristic of the test object is measured. Then, at another point, they excite, emitting harmonic oscillations of a continuously changing frequency, or receive an echo signal in a new position. Thus, for several points of emission or reception of an electro-acoustic signal on the surface of the test object, N additional amplitude-frequency characteristics are measured. All N amplitude-frequency characteristics are mutually multiplied, forming the final resonant amplitude-frequency characteristic, the maximum at which the thickness of the test object is determined at the resonant frequency.

Недостатком известного способа является низкая производительность способа ультразвуковой толщинометрии, связанная с необходимость регистрации N+1 основной и дополнительных амплитудно-частотных характеристик, а также N раз выполнения операций взаимного перемножения амплитудно-частотных характеристик.The disadvantage of this method is the low productivity of the method of ultrasonic thickness gauge, associated with the need to register N + 1 of the main and additional amplitude-frequency characteristics, as well as N times the operations of the mutual multiplication of amplitude-frequency characteristics.

Техническая задача предлагаемого способа заключается в повышении производительности способа ультразвуковой толщинометрии.The technical problem of the proposed method is to increase the productivity of the method of ultrasonic thickness measurement.

Технический результат способа заключается в том, что подавляются помеховые резонансы, что значительно повышает достоверность УЗ контроля при одновременном повышении точности.The technical result of the method lies in the fact that interference resonances are suppressed, which significantly increases the reliability of ultrasonic testing while improving accuracy.

Эта задача достигается тем, что в известном способе ультразвукового контроля, заключающемся в том, что в основной точке излучения на поверхности объекта контроля располагают излучающий преобразователь, а в основной точке приема на поверхности объекта контроля располагают приемный преобразователь, зондирующий сигнал с непрерывно меняющейся несущей частотой подают на излучающий преобразователь, которым в объекте контроля возбуждают акустические колебания, приемным преобразователем принимают и регистрируют основной эхо-сигнал, N раз изменяют положение излучающего и (или) приемного преобразователей на поверхности объекта контроля, в каждом дополнительном положении возбуждают акустические колебания и регистрируют дополнительные эхо-сигналы, определяют амплитудно-частотную характеристику объекта контроля и измеряют значение частоты, соответствующей максимуму амплитудно-частотной резонансной характеристики объекта контроля, а толщину объекта определяют по значению частоты максимума резонанса амплитудно-частотной характеристики, в качестве зондирующего сигнала, возбуждающего вынужденные колебания в основной точке излучения, используют линейно-частотно модулированный сигнал с большой базой В, в качестве зондирующего сигнала в каждом следующем дополнительном положении излучающего и (или) приемного преобразователей на поверхности объекта контроля используют эхо-сигнал, зарегистрированный в предварительном дополнительном положении излучающего и (или) приемного преобразователей, значение N выбирают равным или большим 1, а амплитудно-частотную характеристику контролируемого объекта определяют по эхо-сигналу, зарегистрированному в N-й дополнительной точке контроля.This task is achieved by the fact that in the known method of ultrasonic testing, which consists in the fact that at the main point of radiation on the surface of the test object, a radiating transducer is located, and at the main point of reception on the surface of the test object there is a receiving transducer, a probe signal with a continuously changing carrier frequency is supplied to the emitting transducer, which excites acoustic vibrations in the control object, the main transducer receives and registers the main echo signal, N times and change the position of the emitting and (or) receiving transducers on the surface of the control object, in each additional position, excite acoustic oscillations and register additional echo signals, determine the amplitude-frequency characteristic of the control object and measure the frequency value corresponding to the maximum amplitude-frequency resonance characteristic of the control object, and the thickness of the object is determined by the value of the frequency of the maximum resonance of the amplitude-frequency characteristic, as a probe signal, stimulating forced oscillations at the main point of radiation, use a linearly frequency-modulated signal with a large base B, as an probing signal in each subsequent additional position of the emitting and (or) receiving transducers on the surface of the control object use an echo signal recorded in the preliminary additional position of the radiating and (or) receiving converters, the value of N is chosen equal to or greater than 1, and the amplitude-frequency characteristic of the controlled object is determined by the echo registered in the N-th additional monitoring point.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего способ ультразвуковой толщинометрии; на фиг. 2.а представлен основной эхо-сигнал и основная амплитудно-частотная характеристика контролируемого объекта (фиг. 2.б.); на фиг. 3.а, фиг. 3.б и фиг. 3.в изображены последовательно зарегистрированные дополнительные эхо-сигналы трех дополнительных циклов измерения, а на фиг. 4 изображена итоговая амплитудно-частотная характеристика контролируемого объекта.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a structural diagram of a device that implements the method of ultrasonic thickness measurement; in FIG. 2.a presents the main echo signal and the main amplitude-frequency characteristic of the controlled object (Fig. 2.b.); in FIG. 3.a, FIG. 3.b and FIG. 3.c shows additionally recorded additional echo signals of three additional measurement cycles, and in FIG. 4 shows the final amplitude-frequency characteristic of the controlled object.

Резонансный способ ультразвуковой толщинометрии заключается в том, что на поверхности объекта контроля в основной точке излучения устанавливают излучающий преобразователь, а в основной точке приема устанавливают приемный преобразователь. Далее в объекте контроля возбуждают зондирующий сигнал, излучая гармонические колебания непрерывно меняющейся частоты. Принимают основной эхо-сигнал Uосн(t)=Kок.осн ⋅ Uзонд(t), где Kок.осн=Kок.осн(ƒ) и регистрируют присутствующие в этой точке объекта контроля колебания, амплитуда которых зависит от резонансных свойств объекта контроля и которые, в свою очередь, определяются конфигурацией и свойствами материала изделия (см. фиг. 2). Далее изменяют положение излучающего и (или) приемного преобразователей на поверхности объекта контроля, позиционируя комбинацию преобразователей в первую дополнительную позицию (N=1). Вновь возбуждают механические колебания в объекте контроля, излучая зондирующий сигнал непрерывно меняющейся частоты, и принимают эхо-сигнал U1(t)=Kок.осн ⋅ Kок.осн ⋅ Kок.1 ⋅ Uзонд(t) в новом дополнительной позиции преобразователей. Аналогичным образом процедуру "перепозиционирование преобразователей + регистрация эхо-сигнала" производят N раз. При этом в каждом новом положении излучающего и (или) приемного преобразователей на поверхности объекта контроля, кроме основного положения, зондирующим сигналом служит зарегистрированный на предшествующим этапе эхо-сигнал, а перемещение преобразователей осуществляют вдоль плоскости, ограничивающей измеряемую толщину. Таким образом, в N позиции излучения и приема электроакустического сигнала на поверхности объекта контроля зарегистрированным оказывается сигнал UN(t)=Kок.осн ⋅ Kок.1 ⋅ Kок.2 ⋅ Kок.3 .... ⋅ Kок.N ⋅ Uзонд(t) (см. фиг. 3). В результате все зарегистрированные эхо-сигналы, а значит и амплитудно-частотные характеристики объекта контроля, характерные для выбранных точек контроля, взаимно перемножаются Kок.осн ⋅ Kок.1 ⋅ Kок.2 ⋅ Kок.3 .... ⋅ Kок.N, образуя итоговую резонансную амплитудно-частотную характеристику (см. фиг. 4), на которой практически полностью отсутствуют помеховые резонансы, связанные со сложной формой объекта контроля. Далее по максимуму резонансной частоты определяют толщину объекта контроля.The resonance method of ultrasonic thickness gauge consists in the fact that on the surface of the test object in the main point of radiation set the emitting transducer, and in the main point of reception set the receiving transducer. Further, a probing signal is excited in the control object, emitting harmonic oscillations of a continuously changing frequency. The main echo signal is received: U main (t) = K approx. ⋅ U probe (t), where K ok. = K approx. Base (ƒ) and the vibrations present at this point of the monitoring object, the amplitude of which depends on the resonance properties of the object of control and which, in turn, are determined by the configuration and properties of the material of the product (see Fig. 2). Next, the position of the emitting and (or) receiving transducers on the surface of the control object is changed, positioning the combination of transducers in the first additional position (N = 1). They again excite mechanical vibrations in the control object, emitting a probe signal of continuously changing frequency, and receive an echo signal U 1 (t) = K approx. Ос K approx. ⋅ K approx. 1 ⋅ U probe (t) in a new additional position converters. Similarly, the procedure "repositioning of the transducers + registration of the echo signal" is performed N times. In this case, in each new position of the emitting and (or) receiving transducers on the surface of the control object, in addition to the main position, the sounding signal recorded at the previous stage is an echo signal, and the transducers are moved along a plane that limits the measured thickness. Thus, in the N position of the emission and reception of the electro-acoustic signal on the surface of the test object, the signal registered is U N (t) = K approx. ⋅ K approx. 1 ⋅ K ok . 2 ⋅ K ok . 3 .... ⋅ K ok .N ⋅ U probe (t) (see Fig. 3). As a result, all registered echo signals, and hence the amplitude-frequency characteristics of the test object, characteristic of the selected control points, are mutually multiplied K approx. ⋅ K approx. 1 ⋅ K ok . 2 ⋅ K ok . 3 .... ⋅ K approx. N , forming the final resonant amplitude-frequency characteristic (see Fig. 4), on which there are almost no interference resonances associated with the complex shape of the control object. Next, the maximum thickness of the resonant frequency determines the thickness of the object of control.

Устройство, реализующее резонансный способ ультразвуковой толщинометрии, содержит электроакустически последовательно соединенные генератор 1 линейно-частотно-модулированного сигнала, коммутатор 2, излучающий электроакустический преобразователь 3, приемный электроакустический преобразователь 4, входной усилитель 5, полосовой фильтр 6, блок 7 памяти, блок 8 амплитудного детектора и индикатор 9. Второй выход блока памяти 7 соединен со вторым входом коммутатора 2. Излучающий электроакустический преобразователь 3 и приемный электроакустический преобразователь 4 располагают и акустически фиксируют их на поверхности объекта 10 контроля в области контролируемого размера.A device that implements a resonant method of ultrasonic thickness gauging comprises an electro-acoustically series-connected linear-frequency-modulated signal generator 1, a switch 2, a radiating electro-acoustic transducer 3, a receiving electro-acoustic transducer 4, an input amplifier 5, a band-pass filter 6, a memory unit 7, an amplitude detector unit 8 and indicator 9. The second output of the memory unit 7 is connected to the second input of the switch 2. The emitting electro-acoustic transducer 3 and the receiving electro-acoustic transducer 4 is placed and acoustically fix them on the surface of the object 10 of the control in the field of controlled size.

Устройство резонансной ультразвуковой толщинометрии работает следующим образом.The resonant ultrasonic thickness gauge device operates as follows.

Вся процедура измерения состоит из N+1 циклов (основного и N дополнительных), соответствующих N+1 положению электроакустических преобразователей 3 и 4 на поверхности измеряемого объекта 10 (N≥1). В основном цикле измерения излучающий электроакустический преобразователь 3 однократно возбуждают протяженным импульсным линейно- частотно-модулированным (ЛЧМ) сигналом. Характер частотной зависимости модуля спектральной плотности прямоугольного ЛЧМ-импульса полностью зависит от безразмерного числа В, равного произведению девиации частоты Δƒc на длительность Тс импульса и называемого базой ЛЧМ-сигнала. Спектр ЛЧМ-сигналов с базой В>>1 имеет ряд специфических особенностей. Во-первых, модуль спектральной плотности здесь практически постоянен в пределах полосы частот шириной Δƒс. Во-вторых, наблюдается постепенное исчезновение осцилляций модуля спектральной плотности с увеличением базы В сигнала. Это означает, что при больших В (значение В не менее 104) модуль спектральной плотности постоянен в полосе частот Δƒс и обращается в нуль вне этой полосы, т.е. является наилучшим из известных сигналов, пригодным для использования в качестве тестового сигнала при исследовании амплитудно-частотных характеристик. В объекте 10 контроля излучающим преобразователем 3 в основной точке контроля возбуждают основной зондирующий (ЛЧМ)-сигнал. Длительность Тз.с. линейно-частотно-модулированного сигнала, использованного в качестве зондирующего при экспериментальной апробации заявляемого технического решения, составляла Тз.с.=3,4 с, а девиация частоты Δƒс=5,3 кГц, что соответствует значению базы В=1,8⋅104. Приемным электроакустическим преобразователем 4 принимают основной эхо-сигнал (см. фиг. 2.а), представляющий собой возбужденные в объекте 10 контроля колебания, которые после усиления в усилителе 5 и полосой фильтрации в полосовом фильтре 6 поступают в блок 7 памяти. Таким образом, в конце основного цикла измерения в блоке 7 памяти записывается основной эхо-сигнал, несущий информацию об основной резонансной амплитудно-частотной характеристике объекта 10 контроля (см. фиг. 2.б). Далее перемещают излучающий электроакустический 3 или (и) приемный электроакустический преобразователь 4 в другое положение на поверхности объекта 10 контроля и вновь их фиксируют. По команде оператора коммутатор 2 отключает вход излучающего преобразователя 3 от выхода генератора 1 линейно-частотно-модулированного сигнала и подключает его к выходу блока 7 памяти, в котором к данному моменту времени оказывается зарегистрированным основной эхо-сигнал.The whole measurement procedure consists of N + 1 cycles (main and N additional) corresponding to N + 1 position of the electro-acoustic transducers 3 and 4 on the surface of the measured object 10 (N≥1). In the main measurement cycle, the emitting electro-acoustic transducer 3 is excited once by an extended pulsed linear frequency-modulated (LFM) signal. The nature of the frequency dependence of the spectral density modulus of a rectangular chirp pulse completely depends on the dimensionless number B equal to the product of the frequency deviation Δƒ c and the duration T s of the pulse and is called the base of the chirp signal. The spectrum of chirp signals with a base of B >> 1 has a number of specific features. First, the spectral density modulus is almost constant here within a frequency band of width Δƒ s . Secondly, there is a gradual disappearance of the oscillations of the spectral density modulus with an increase in the B signal base. This means that for large B (the value of B is not less than 10 4 ), the spectral density modulus is constant in the frequency band Δƒ s and vanishes outside this band, i.e. is the best known signal, suitable for use as a test signal in the study of amplitude-frequency characteristics. In the monitoring object 10, the primary probing (LFM) signal is excited at the main monitoring point by a radiating converter 3. Duration T C.S. linear frequency-modulated signal used as a probe during experimental testing of the proposed technical solution was T C.s. = 3.4 s, and the frequency deviation Δƒ s = 5.3 kHz, which corresponds to the value of the base B = 1.8⋅10 4 . The receiving electro-acoustic transducer 4 receives the main echo signal (see Fig. 2.a), which is the oscillations excited in the control object 10, which, after amplification in the amplifier 5 and the filtering band in the band-pass filter 6, enter the memory unit 7. Thus, at the end of the main measurement cycle, the main echo signal is recorded in the memory unit 7, which carries information about the main resonance amplitude-frequency characteristic of the monitoring object 10 (see Fig. 2.b). Next, the emitting electro-acoustic 3 or (and) receiving electro-acoustic transducer 4 is moved to another position on the surface of the control object 10 and they are again fixed. At the command of the operator, the switch 2 disconnects the input of the emitting transducer 3 from the output of the linear frequency-modulated signal generator 1 and connects it to the output of the memory unit 7, in which the main echo signal is detected at this point in time.

В объекте 10 контроля во время первого дополнительного цикла измерения на излучающий электроакустический преобразователь 3 подается зондирующий сигнал с 2-го выхода блока 7 памяти и в объекте контроля вновь возбуждают гармонические колебания переменной частоты, амплитуда которых оказывается промодулированной в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой объекта 10 контроля в основной точке контроля. Приемным электроакустическим преобразователем 4 регистрируют колебания, усиливают их в усилителе 5, фильтруют в полосовом фильтре 6 и первый дополнительный сигнал, несущий информацию о произведении основной и первой дополнительной амплитудно-частотной характеристик (см. фиг. 3.а), подают на вход блока 7 памяти, в котором он запоминается. В результате реализации первого дополнительного цикла измерения в блоке 7 памяти сохраняется сигнал, соответствующий перемноженным основной и дополнительной амплитудно-частотным характеристикам объекта контроля, измеренным в основной и первой дополнительной точках контроля. Далее аналогично реализуют второй и третий дополнительные циклы измерения, запоминая второй и третий дополнительные сигналы (см. фиг. 3.б и фиг. 3.в). Таким образом, последовательно меняя на поверхности объекта контроля положение излучающего 3 и (или) приемного 4 преобразователей на N-м этапе измерения, фиксируют N-й дополнительный сигнал, несущий информацию об итоговой резонансно-мультипликативной амплитудно-частотной характеристике, на которой практически полностью отсутствуют помеховые резонансы, связанные со сложной формой объекта контроля. Сигнал, зарегистрированный в процессе N-го дополнительного цикла контроля, считывают с выхода блока 7 памяти и после амплитудного детектирования в блоке 6 амплитудного детектора (см. фиг. 4) подают на вход индикатора 9.In the control object 10 during the first additional measurement cycle, a probing signal from the 2nd output of the memory unit 7 is supplied to the emitting electro-acoustic transducer 3 and harmonic oscillations of a variable frequency are again excited in the control object, the amplitude of which is modulated in accordance with the amplitude-frequency characteristic of the object 10 control at the main point of control. The receiving electro-acoustic transducer 4 registers vibrations, amplifies them in the amplifier 5, filters them in a band-pass filter 6, and the first additional signal, carrying information about the product of the main and first additional amplitude-frequency characteristics (see Fig. 3.a), is fed to the input of block 7 memory in which it is remembered. As a result of the implementation of the first additional measurement cycle, a signal is stored in the memory unit 7 corresponding to the multiplied main and additional amplitude-frequency characteristics of the control object, measured at the main and first additional control points. Then, the second and third additional measurement cycles are implemented similarly, remembering the second and third additional signals (see Fig. 3.b and Fig. 3.c). Thus, sequentially changing the position of the emitting 3 and (or) receiving 4 transducers on the Nth measurement stage on the surface of the monitoring object, the Nth additional signal is recorded that carries information about the final resonant-multiplicative amplitude-frequency characteristic, which is almost completely absent interference resonances associated with the complex shape of the control object. The signal recorded during the Nth additional control cycle is read from the output of the memory unit 7 and, after amplitude detection in the unit 6 of the amplitude detector (see Fig. 4), is fed to the input of indicator 9.

Использование изобретения позволяет практически полностью подавить помеховые резонансы, что значительно повышает достоверность УЗ контроля при одновременном повышении точности толщинометрии в 3-5 раз.The use of the invention allows to almost completely suppress interference resonances, which significantly increases the reliability of ultrasonic testing while increasing the accuracy of thickness measurement by 3-5 times.

Claims (1)

Резонансный способ ультразвуковой толщинометрии, заключающийся в том, что в основной точке излучения на поверхности объекта контроля располагают излучающий преобразователь, а в основной точке приема на поверхности объекта контроля располагают приемный преобразователь, зондирующий сигнал с непрерывно меняющейся несущей частотой подают на излучающий преобразователь, которым в объекте контроля возбуждают акустические колебания, приемным преобразователем принимают и регистрируют основной эхо-сигнал, N раз изменяют положение излучающего или приемного преобразователей на поверхности объекта контроля, в каждом дополнительном положении возбуждают акустические колебания и регистрируют дополнительные эхо-сигналы, определяют амплитудно-частотную характеристику объекта контроля и измеряют значение частоты, соответствующей максимуму амплитудно-частотной резонансной характеристики объекта контроля, а толщину объекта определяют по значению частоты максимума резонанса амплитудно-частотной характеристики, отличающийся тем, что в качестве зондирующего сигнала, возбуждающего вынужденные колебания в основной точке излучения, используют линейно-частотно-модулированный сигнал с большой базой В, в качестве зондирующего сигнала в каждом следующем дополнительном положении излучающего или приемного преобразователей на поверхности объекта контроля используют эхо-сигнал, зарегистрированный в предварительном положении излучающего или приемного преобразователей, значение N выбирают равным или большим 1, а амплитудно-частотную характеристику контролируемого объекта определяют по эхо-сигналу, зарегистрированному в N-й дополнительной точке контроля.The resonance method of ultrasonic thickness gauge is that a radiating transducer is located at the main point of radiation on the surface of the test object, and a receiving transducer is located at the main point of reception on the surface of the test object, a probing signal with a continuously changing carrier frequency is fed to the radiating transducer, which in the object acoustic vibrations are excited by the control, the main echo signal is received and recorded by the receiving transducer, the emitting position is changed N times of the receiving or receiving transducers on the surface of the control object, in each additional position, acoustic vibrations are excited and additional echo signals are recorded, the amplitude-frequency characteristic of the control object is determined and the frequency value corresponding to the maximum amplitude-frequency resonance characteristic of the control object is measured, and the thickness of the object is determined by the value of the frequency of the maximum resonance of the amplitude-frequency characteristic, characterized in that, as the probe signal, the excitation stimulated oscillations at the main point of radiation, use a linear-frequency-modulated signal with a large base B, as an probing signal in each subsequent additional position of the emitting or receiving transducers on the surface of the object of control use an echo signal recorded in the preliminary position of the radiating or receiving transducers , the value of N is chosen equal to or greater than 1, and the amplitude-frequency characteristic of the controlled object is determined by the echo signal, registered at the Nth additional control point.
RU2016147214A 2016-12-01 2016-12-01 Resonance method of ultrasonic thickness measurement RU2648292C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016147214A RU2648292C1 (en) 2016-12-01 2016-12-01 Resonance method of ultrasonic thickness measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016147214A RU2648292C1 (en) 2016-12-01 2016-12-01 Resonance method of ultrasonic thickness measurement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2648292C1 true RU2648292C1 (en) 2018-03-23

Family

ID=61707908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016147214A RU2648292C1 (en) 2016-12-01 2016-12-01 Resonance method of ultrasonic thickness measurement

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2648292C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114941521A (en) * 2022-06-16 2022-08-26 中海油田服务股份有限公司 Ultrasonic well logging method, device and equipment
CN116539734A (en) * 2023-04-06 2023-08-04 广东省智能科学与技术研究院 Sound velocity measurement method and device based on ultrasonic resonance method and readable storage medium

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6086462A (en) * 1983-10-19 1985-05-16 Hitachi Ltd Ultrasonic flaw detecting system
SU1345063A1 (en) * 1986-04-16 1987-10-15 Ленинградский Электротехнический Институт В.И.Ульянова (Ленина) Method of determining depth and velocity of propagation of ultrasonic waves in articles
JPH01320422A (en) * 1988-06-21 1989-12-26 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Method and instrument for measuring pipe shape
RU2231753C1 (en) * 2003-02-25 2004-06-27 ЗАО "НИИИН МНПО "Спектр" Procedure measuring thickness of article with use of ultrasonic pulses
RU2354932C2 (en) * 2007-05-21 2009-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") Resonance method of ultrasonic thickness measurement
RU2422769C1 (en) * 2010-03-30 2011-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Method of ultrasound echo-pulse thickness measurement

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6086462A (en) * 1983-10-19 1985-05-16 Hitachi Ltd Ultrasonic flaw detecting system
SU1345063A1 (en) * 1986-04-16 1987-10-15 Ленинградский Электротехнический Институт В.И.Ульянова (Ленина) Method of determining depth and velocity of propagation of ultrasonic waves in articles
JPH01320422A (en) * 1988-06-21 1989-12-26 Sumitomo Light Metal Ind Ltd Method and instrument for measuring pipe shape
RU2231753C1 (en) * 2003-02-25 2004-06-27 ЗАО "НИИИН МНПО "Спектр" Procedure measuring thickness of article with use of ultrasonic pulses
RU2354932C2 (en) * 2007-05-21 2009-05-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") Resonance method of ultrasonic thickness measurement
RU2422769C1 (en) * 2010-03-30 2011-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Method of ultrasound echo-pulse thickness measurement

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114941521A (en) * 2022-06-16 2022-08-26 中海油田服务股份有限公司 Ultrasonic well logging method, device and equipment
CN116539734A (en) * 2023-04-06 2023-08-04 广东省智能科学与技术研究院 Sound velocity measurement method and device based on ultrasonic resonance method and readable storage medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5955669A (en) Method and apparatus for acoustic wave measurement
CN107991393B (en) Dual-frequency electromagnetic ultrasonic detection system
Goujon et al. Behaviour of acoustic emission sensors using broadband calibration techniques
RU2648292C1 (en) Resonance method of ultrasonic thickness measurement
RU2422769C1 (en) Method of ultrasound echo-pulse thickness measurement
RU2187102C2 (en) Process of ultrasonic test of medium size of grain in material of moving sheets
JP2011047763A (en) Ultrasonic diagnostic device
RU2737235C1 (en) Method of identifying sources of acoustic emission
JP2697508B2 (en) Ultrasonic thickness measurement method of furnace wall
RU2354932C2 (en) Resonance method of ultrasonic thickness measurement
CN111637962A (en) Shear wave attenuation coefficient measuring method and system
RU101202U1 (en) MULTI-FREQUENCY SPEAKING SYSTEM
CN114577911B (en) A method for measuring acoustic nonlinear coefficient of materials using phase relationship
RU2660770C1 (en) Acoustical method of determination of elastic constants of current-conducting solids
Sharma et al. Design of Low Cost Broadband Ultrasonic Pulser–Receiver
RU2444009C1 (en) Method for ultrasonic inspection
RU2664785C1 (en) Resonance method of ultrasonic thickness measurement
RU2587536C1 (en) Method of measuring attenuation coefficient of ultrasound
RU2569039C2 (en) Method for non-destructive inspection of defects using surface acoustic waves
RU2640956C1 (en) Device of ultrasonic controlling state of products
RU2121659C1 (en) Method of ultrasonic test of thickness of articles
RU2589751C2 (en) Method of determining the average grain diameter of metal products and device for its implementation
RU2464556C1 (en) Method of measuring speed of ultrasound
RU2274857C1 (en) Method of detecting cracks in solid body
RU2530450C1 (en) Method of product thickness gauging by ultrasonic impulses