(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОГЛОЦЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА(54) ULTRASONIC ABSORPTION METER
Изобретение относитс к среаствам неразрушающего контрол изделий и материалов . Известны устройства контрол параме ров изделий и материалов, основанные на принципе измерени затухани ультразву ковых волн в контролируемом объекте, которые содержат генератор, измеритель ную камеру с излучающим и приемным преобразовател ми, широкополосный усилитель и индикатор l3. Однако устройства имеют широкополосный тракт преобразовани , который ограничивает порог чувствительности. Наиболее близким по технической сущ ности к предлагаемому вл етс измеритель поглощени ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор тестовых сигналов, амплитудный модул тор , измерительную камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразовател ми , широкополосный усилитель, амплитудный детектор и индикатор. Это устройство также основано на зависимое- ти КОН1 ролируемого параметра от поглощени ультразвука 2. Недостаток устройства заключаетс в том, что при измерении поглощени в объектах с большим затуханием, в частности , синтетической кожи в процессе (,е изготовлени , оно имеет низкую чувствительность и точность измерени . Цель изобретени - повышение чувствительности и точности измерений в cpeLwдах с большим затуханием. Поставленна цель достигаетс за счет того, что измеритель поглощени ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор тестовых сигналов , амплитудный модул тор и измерительную камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразовател ми, а также амплитудный детектор, снабжено последовательно соединенными низкочастотным генератором, управл емым круговым фазовращателем, амплитудным ограничителем и согласующим каскадом,. выход которого соединен со входом амп- . литуцного детектора, а вход - с выкодом приемного преобразовател , а также последовательно соединенными между выходом амплитудного детектора и управл ю1да щим входом амплитудного модул тора избирательным усилителем, установочньпл фазовращателем и отсчетным аттенюатором , при этом выход генератора тестовых сигналов соединен со вторьтм входом управл емого кругового фааовраща--: тел . На чертеже изображена блок - схема предлагаемого измерител . Измеритель содержит генератор 1 гар монических сигналов (тестовых сигналов частоты (з ), низкочастотный генератор 2,управл емый круговой фазовращатель 3,амплитудный ограничитель 4, нзмери- тельную камеру с двум электроакустичес кими преобразовател ми 5 и 6, согласую щий каскад 7, амплитудный, детектор 8, избирательный усилитель 9, установочный фазовращатель 1О, огсчетный аттенюатор 11, амплитудный модул тор 12. Устройств о работает следующим образом . С выхода генератора 1 тестовый сигнал частоты оо через амплитудный модул тор 12 поступает на передающий элект роакустический преобразователь 5. При этом возбуждаетс приемный электроакус тический преобразователь, амплитуца выходного напр жени которого зависит от степени поглощени ультразвука в контро лируемом объекте. В начальный момент времени. напр же ние частоты (А) на входе согласуюю,е«го каскада 7 не промодулировано по амп литуде, поскольку на модулирующий вход амплитудного модул тора 12 напр жение не поступало. Напр жение на выходе пре образовател 6 имеет форму. (,U)i-i-4), (1) к « коэффициент, завис щий от поглощени ультразвука в контролируемом объекте; амплитуда и начальна фаза напр жени . Сигнал, поступающий на вход согласу ющего каскада 7, образуетс путем сум мироаанв напр жени тестового сигнала Uj и вспомогательного напр жени (2 ;снимаемого с выхода амплитудного огра ни втел 4. На вхоп амплитудного 0гра ничител 4 поступает фазомодулйровак- дое напр жение частоты W полученное утем модул ции его с помощью управл мого кругового фазовращател 3. Закон г одул ции задаетс низкочастотным генеатором 2 частоты 51 В случае линейой модул ции фазы с частотой Si нар жение на выходе амплитудного ограниител 4 имеет вид U2 U2COB coi+Q(t)-t-M)2l - U2C05(w+SгH tf2l7 1 2 амплитуда и начальна 4йза напр жени ; ©(ЬрО. текущее значение В результате суммировани тестового (J и вспомогательного U 2. сигналов апр жение на входе согласующего касада 7 принимает вид. U uU co5icoi 4)-v t- а 2 (w + Cf 2 2..U,. .(u.|)t.. 4-U2cos l u) (3) где U2 U2-KU Учитыва , что GO 5г записать Г81М.2-Ч.1 /4 . ) и2со 1оэл 5гН Ч-а. Результирующее напр жение Uj представл ет собой амплитудно моаулированное напр жение частоты (jO с частотой модул ции S2./2 и глубиной модул цш, завис щей от поглощени 2 ультразвука в контролируемом объекте. Выбира уровень амплитудного огра ничител 4 достаточным дл выделени суммарного сигнала амплитудным детектором 8, можно выделить полезную информацию на низкой частоте Si / 2 . Пройд через избирательный усилитель 9, полезный сигнал частоты 92. /2 пос1упает через установочный фазовращатель 10 а отсчетный аттенюатор 11 на модулирующий вход амплитудного модул тора .iThis invention relates to non-destructive testing of products and materials. Devices for controlling the parameters of products and materials are known, based on the principle of measuring the attenuation of ultrasonic waves in a controlled object, which contain a generator, a measuring chamber with an emitting and receiving transducer, a broadband amplifier, and an indicator l3. However, the devices have a broadband conversion path that limits the sensitivity threshold. The closest in technical terms to the present invention is an ultrasound absorption meter comprising a series-connected test signal generator, an amplitude modulator, a measuring chamber with radiating and receiving electroacoustic transducers, a broadband amplifier, an amplitude detector and an indicator. This device is also based on the dependence of KON1 of the rotated parameter on the absorption of ultrasound 2. A disadvantage of the device is that when measuring absorption in objects with a large attenuation, in particular, synthetic skin in the process (e, manufacturing, it has a low sensitivity and accuracy The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurements in cpeLws with a large attenuation. The goal is achieved due to the fact that an ultrasound absorption meter containing A test signal generator, amplitude modulator and measuring chamber with radiating and receiving electroacoustic transducers, as well as an amplitude detector, are equipped with series-connected low-frequency oscillator controlled by a circular phase shifter, amplitude limiter and matching stage, the output of which is connected to the amp input. of the detector, and the input - with the code of the receiving converter, as well as serially connected between the output of the amplitude detector and the control input of the an amplitude modulator with a selective amplifier, an adjusting phase shifter and a reference attenuator; the output of the test signal generator is connected to the second input of a controlled circular fa-rot: tel. The drawing shows a block diagram of the proposed meter. The meter contains a generator of 1 harmonic signals (test signals of frequency (s), low-frequency generator 2, controlled by a circular phase shifter 3, amplitude limiter 4, measuring chamber with two electroacoustic converters 5 and 6, matching stage 7, amplitude, the detector 8, the selective amplifier 9, the installation phase shifter 1O, the measuring numerical attenuator 11, the amplitude modulator 12. The device o works as follows: From the output of the generator 1, the test signal oo frequency through the amplitude modulator 12 is fed to Transmitting electroacoustic transducer 5. In this case, a receiving electroacoustic transducer is excited, the amplitude of whose output voltage depends on the degree of absorption of ultrasound in the object being controlled. At the initial moment of time, the voltage (A) at the input matches the e stage 7 not modulated in amplitude, since no voltage was applied to the modulating input of the amplitude modulator 12. The voltage at the output of the transducer 6 is shaped. (, U) i-i-4), (1) a factor depending on the absorption of ultrasound in a controlled object; amplitude and initial phase voltage. The signal arriving at the input of the matching cascade 7 is formed by the sum of the world-anatomy of the test signal Uj and the auxiliary voltage (2; the amplitude limit is removed from the output 4. The frequency voltage W received by the amplitude 0 limiter 4 is received The modulation law is determined by a low-frequency generator 2 frequencies 51 In the case of linear modulation of the phase with a frequency Si, the output at the output of the amplitude limiter 4 is U2 U2COB coi + Q (t) -t -M) 2l - U2C05 (w + SrH tf2l7 1 2 amplitude and initial voltage 4); © (Lpo. Current value As a result of summing up the test (J and auxiliary U 2. signals, the signal at the input of the matching casadade 7 takes the form. U uU co5icoi 4) -v t- a 2 (w + Cf 2 2..U,.. (u. |) t .. 4-U2cos lu) (3) where U2 U2-KU Taking into account that GO 5g is written G81M. 2-P.1 / 4.) And 2 co 1 oel 5 hH P-a. The resultant voltage Uj is the amplitude-modulated frequency voltage (jO with a modulation frequency S2./2 and a modulus depth cp depending on the absorption of 2 ultrasounds in controlled object. By selecting the level of the amplitude limiter 4 sufficient to extract the sum signal by the amplitude detector 8, useful information can be extracted at a low frequency Si / 2. Pass through the selective amplifier 9, the useful signal of frequency 92. / 2 draws through the installation phase shifter 10 and the reference attenuator 11 to the modulating input of the amplitude modulator .i
12, созцава при соответствующем выбо- ре фазового сдвига, вносимого установочным фазовращателем 10 (противофазном модулирующей функции, полученной в результате модул ции фазы), компенсируюШЗ о модул цию. Измен отсчетным аттенюатором 11 глубину компенсирующей модул ции (модул тора 12), можно добитьс отсутстви сигнала на входа избирательного усилител 9. Отсчет измер емого параметра производитс по шкале предварительно откалиброванного аттенюатора 11.12, with the appropriate choice of the phase shift introduced by the installation phase shifter 10 (the antiphase modulating function obtained as a result of phase modulation), compensating for the modulation. By changing the reading attenuator 11 to the depth of the compensating modulation (modulator 12), you can achieve the absence of a signal at the input of the selective amplifier 9. The measured parameter is read on the scale of the pre-calibrated attenuator 11.
Таким образом, дополнительное функциональное преобразование тестового сигнала , состо щее в суммировании его с . фазомодулированным напр жением, позвол ет использовать в тракте усилени :, избирательный низкочастотный усилитель, что обеспечивает высокую чувствительность , помехоустойчивость и точность измерени поглощени ультразвука в объектах с большим затуханием.Thus, an additional functional transformation of the test signal, consisting in summing it with. phase-modulated voltage allows the use of:, a selective low-frequency amplifier in the amplification path, which ensures high sensitivity, noise immunity, and accuracy in measuring the absorption of ultrasound in objects with high attenuation.