Спосіб контролю фазової швидкості ультразвукових коливань

Спосіб контролю фазової швидкості ультразвукових (УЗ) коливань, який включає їх одночасне збудження та випромінювання в об'єкт контролю (ОК) у двох точках об'єкта на фіксованій дистанції між ними, прийом УЗ коливань в третій точці, розміщеній на ОК на одній осі з точками випромінювання УЗ коливань, вимірювання зсуву фаз УЗ коливань у третій точці прийому на різних частотах УЗ коливань в смузі пропускання каналу вимірювання, при цьому фазову швидкість розраховують l , де l - значення фіксозгідно з виразом v Ф = tФ 2 3 чення фіксованої відстані між датчиками, tФ фазовий час затримки УЗ сигналів. Головною вимогою для проведення такого контролю є дуже висока точність. Недоліками найближчого аналогу є недостатня точність визначення фазової швидкості ультразвуку за рахунок нелінійності ФЧХ в смузі пропускання УЗ перетворювачів, низька точність вимірювання часового інтервалу, яка включає в себе похибку, що визначається періодом частоти заповнення і похибку формування часового інтервалу, що в значній мірі обумовлено обмеженими можливостями елементної бази. В основу корисної моделі було покладено задачу підвищення точності визначення фазової швидкості ультразвуку шляхом багатошкальних вимірювань повного фазового зсуву Ф(f) УЗ сигналів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі контролю фазової швидкості УЗ коливань, який включає їх одночасні збудження та випромінювання в об'єкт контролю (ОК) у двох точках об'єкта на фіксованій дистанції між ними, прийом УЗ коливань в третій точці, розміщеній на ОК на одній осі з точками випромінювання УЗ коливань, вимірювання зсуву фаз УЗ коливань у третій точці прийому на різних частотах УЗ коливань в смузі пропускання каналу вимірювання, фазова швидl vФ = tФ , де l кість розраховується згідно виразу: 47545 4 Сутність корисної моделі полягає в тому, що j перше вимірювання фазового зсуву в виконуєтьw ся на верхній частоті в полоси пропускання, де повний фазовий зсув визначається, як: Ф1 = wв × tФ = 2 × p × n + jв . Потім вимірюється фаj зовий зсув W1 на частоті ( wв - W1) , а повний фазовий зсув сигналу визначається, = ( wв - W1) ×= 2 × p × n1 + jW1 . Таким чином, Ф2 tФ як j1 W на частоті 1 , яку вибирають із умови однозначності W1 × tФ = 2 × p , буде визначатись за виразом: = Ф1= W= j1 , де j1 - розраховане ФW1 - Ф2 × tФ 1 W значення фазового зсуву на частоті 1 . Аналогічно далі проводимо вимірювання фазового зсуву ( wв - W2 ) Ф сигналу W 2 на наступній частоті , де повний фазовий зсув буде визначатись, як: Ф3 = (wв - W2 ) × tФ = 2 × p × n2 + jW 2 , тому можна виW2 значити фазовий зсув на частоті : Ф W2 Ф1 - Ф3 (wв × tФ ) - (wв - W 2 ) × tФ W 2 × tФ j2 = = = = . Потім вимірюємо наступне значення фазового ( wв - W3 ) Ф зсуву сигналу W3 на частоті , де повний фазовий зсув буде визначатись, як: Ф 4= (wв - W3 ) × tФ= 2 × p × n3 + jW3 , а розраховане W значення фазового зсуву на частоті 3 визначається за виразом: значення фазового зсуву - значення фіксованої відстані між датчиками, tФ - фазовий час затримки УЗ сигналів. Новим є те, що вимірювання фазового зсуву УЗ коливань по= Ф W3 ) - (wв - W 3 ) × t Ф = чинають виконувати на верхній частоті смуги = Ф1 - Ф 4 (wв × t Ф = W 3 × t Ф j3 проі т. д.. пускання каналу вимірювання wв , а кожне наступПри здійсненні способу розраховується повний ( wв - Wi ) не вимірювання виконують на частотах , Ф фазовий зсув УЗ сигналів в на верхній частоті: W1 , обирають із умови причому значення Фв = 2 × p × n + jв , а з результатів вимірювань на W1 × tз < 2 × p , а наступні значення W1 , обирають із проміжних частотах в смузі пропускання УЗ перетворювачів, розрахованих згідно запропонованої Dj × W Dji E i -1 i + 0. 5 = 0 j ö j W æ Eb Wi -1 2×p n = ni = E i +1 × ç ni -1 + i ÷ - i +1 + 0.5 , де - ціла умови 2p ÷ 2p Wi ç ø è формули: , Dji-1 частина значення b, максимальна похибка значення повного фазового зсуву уточнюється. Забезпечення точності вимірювання фазового визначення фазового зсуву на частоті W1 (Wi-1) , t Dji - максимальна похибка визначення фазового часу затримки УЗ коливань Ф буде визначатись результатом вимірювання на верхній частоті: W зсуву на частоті 1 , а значення фазового часу Djв Dtф = затримки УЗ сигналів визначають як Djв wв , де - максимальне значення поj t= n × 2 × p + в Ф wв wв , де кількість цілих фазових циклів хибки фазометра, - верхня частота вимірювання, який буде самим точним тому, що при похибці ni W , на частоті 1 , рівна: Djв = 0,1o вимірювання фазометра , на частоті W j ö j æ n = ni = E i+1 × ç ni-1 + i ÷ - i+1 + 0.5 10МГц, одержують точність Wi è 2 p ø 2p , причо100нс = Dtф = 2,7 × 10 -11 нс 3600 . Вимірювання виконуму Wi+1 = wв і ji+1 = jв , де ji , jв - значення ються у діапазоні 0...360° за допомогою фазометфазових зсувів сигналу відповідно на частотах ру. W1 , та wв . 5 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 47545 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601