ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы прямого измерения времени распространения ультразвуковой волны из "Ультразвуковые методы" В случае импульсных ультразвуковых колебаний для схем с однократным прохождением импульса через контролируемую среду скорость с определяется тем же выражением (2-27). Прием ультразвуковых импульсов в этих схемах осуществляется отдельным пьезоэлементом. [c.116] Время распространения т может измеряться фазовыми, частотными, импульсными и частотно-импульсными методами. В первых двух разновидностях методов используются непрерывные ультразвуковые колебания, а также колебания с синусоидальной амплитудной модуляцией, а в двух последних — импульсные. [c.116] Измерение фазы в приборах для лабораторных Ий-следований осуществляется по фигурам Лиссажу на экране осциллографа либо с помощью фазометра. При первом способе отсчет фазы производится по фазовращателю, через который на одну из пар отклоняющих пластин электронно-лучевой трубки подается напряжение генератора. В фазометрах отсчет производится также по фазовращателю (в случае компенсационной схемы) либо по показаниям милливольтметра фазового детектора. Для автоматической регистрации результатов измерений на выход фазового детектора включается самописец — электронный автоматический потенциометр постоянного тока. [c.117] В промышленных приборах фаза измеряется фазометрами с выходом на автоматическую регистрацию. [c.117] Как в осциллографических, так и в фазометрических устройствах при измерении в широких пределах абсолютного значения скорости ультразвука точность невелика. Даже при использовании точных фазовращателей погрешность составляет 0,5 Если же измерения производятся в небольшом диапазоне скоростей ультразвука, то точность соответственно повышается. Например, при измерениях скорости ультразвука с диапазоном ее изменений 5% погрешность не будет превышать 0,025% от измеряемой величины. Поэтому фазовые методы более целесообразно применять для разработки не универсальных ультразвуковых приборов, а приборов целевого назначения. Действительно, в реальных условиях контроля какого-либо физико-химического процесса скорость ультразвука изменяется лишь на несколько процентов. При этом может быть достигнута точность контроля скорости ультразвука не хуже 0,02%. [c.117] Из этих соотношений видно, что в случае высоких частот, которые обычно используются для обеспечения направленности излучения, расстояние I между излучателем и приемником будет мало. Например, для контроля водных растворов солей с диапазоном Лс/с = 0,05 на частоте 1 Мгц при использовании фазометра, имеющего шкалу л, расстояние I должно быть менее 15 мм. [c.118] Надо отметить, что некоторые исследователи, например Бабиков [Л. 222], Михалев и Поль-Мари [Л. 223] недооценивают возможности промышленного применения методов с использованием непрерывных колебаний, в частности [Л. 223] фазовых методов. Они отмечают, что в промышленных условиях погрешность, обусловленная выпадениями осадков на излучателе и приемнике, обратно пропорциональна расстоянию I между ними. Так как для фазовых схем величина-/ мала, то погрешность, вызванная выпадением осадков, на порядок больше, чем для импульсных схем, где можно увеличить I до ГОО—200 мм. [c.118] Однако в промышленных условиях в фазовых схемах можно использовать [Л. 34] непрерывные ультразвуковые колебания частоты f, имеющие амплитудную модуляцию синусоидальной формы и частоты Р, причем измеряется сдвиг фазы модулирующей волны относительно напряжения модулирующего генератора. В этом случае должны выполняться соотношения (2-32), (2-33) с заменой величины / на Р. Вполне очевидно, что в отношении снижения частоты модуляции Р при необходимом увеличении I (до 100—500 мм) нет никаких ограничений. [c.118] В КБ ЦМА на базе фазовых схем осуществлялись [Л. 34, 224] разработки приборов для исследований и контроля промышленных жидкостей. [c.118] В послевоенные годы импульсные методы получили дальнейшее развитие. В настоящее время их точность возросла в ряде лучших приборов до 0,05-0,1%. [c.120] Измерение. времени распространения импульсов в современных схемах производится осцил-лографическими или спусковыми (триггерными) устройствами. Осциллографические устройства используются при разовых (не автоматических) измерениях в основном для лабораторных и промышленных исследований. Спусковые устройства применяются в приборах непрерывного автоматического контроля. [c.120] В осциллографических устройствах применяются два способа измерения интервалов времени способ калиброванной развертки (способ калиброванных меток) и способ наложения калибровочного высокочастотного напряжения на принятый импульс. [c.120] Частота калибрующего напряжения fк обычно выбирается на порядок больше рабочей частоты / ультразвукового импульса. Практически отсчет п меток производится не до целого числа, а при помощи сетки на экране до десятых долей метки. [c.122] При использовании способа наложения калибровочного напряжения на импульс обычно применяются двухлучевые осциллографы. Горизонтально отклоняющие пластины обоих лучей при этом управляются одним и тем же напряжением развертки. На вертикально отклоняющие пластины одного из лучей подается принятый импульс, а на вертикально отклоняющие пластины другого луча — калибровочное напряжение (рис. 2-13,ж). Регулировкой постоянного напряжения производится совмещение горизонтальных осей разверток (оси X) обоих луче.й. Если калибровочное напряжение начинается с положительной полуволны, как показано на рисунке, то отсчет производится по количеству п положительных полупериодов калибровочного напряжения, укладывающихся между началом развертки и первым полу-периодом импульса (рис. 2-13,з). Определение времени производится также по формуле (2-36). [c.122] Блок-схема импульсного прибора, основанного на триггерном способе измерения скорости ультразвука, приведена на рис. 2-14, а диаграммы напряжений отдельных узлов схемы — на рис. 2-15. [c.123] Задающий генератор ЗГ с кварцевой стабилизацией частоты вырабатывает синхронизирующее синусоидальное напряжение (рис. [c.123] Задерживающее устройство через промежуток времени Тз (рис. 2-15,б) выдает опорный импульс. [c.123] Импульсный генератор ГИ с периодом 7и вырабатывает короткие импульсы (рис. 2-15,6), возбуждающие излучающий пьезоэлемент И акустического измерительного преобразователя АП. Ультразвуковой импульс, пройдя через контролируемую среду в преобразователе АП, поступает на приемный пьезоэлемент П через промежуток времени т и преобразуется в импульс электрического напряжения (рис. 2-15,(5). Принятый импульс усиливается высокочастотным усилителем У и детектируется амплитудным детектором АД (рис. 2-15,е). Формирующий каскад ФК вырабатывает из детектированного импульса пусковой импульс длительностью 0,02— 0,05 мксек (рис. 2- Ъ,ж), который поступает на второй вход триггера Т. [c.123] Задерживающее устройство ЗУ имеет несколько (до 10—20) фиксированных, строго калиброванных по величине, положений задержек, обеспечивающих точное измерение скоростей ультразвука в полном диапазоне их изменений. [c.125] Вернуться к основной статье