169340. lajstromszámú szabadalom • Mérőberendezés ultrahang áthaladási sebességének mérésére
9 169340 10 (tehát a vizsgálandó anyagba nem jut be az ultrahangimpulzus, vagy a reflektált ultrahangimpulzus nem jut vissza az ultrahang-átalakítóra) akkor az 5 erősítő bemenetére nem jutnak erősítendő impulzusok, emiatt a 8 indító generátor bemenetére kötött kimenetén az egyenfeszültség megszűnik és a 8 indító generátor kimenetén Fc frekvenciájú impulzusok (2a. ábra, szaggatott vonal) jelennek meg mindaddig, míg az atitocirkuláció vissza nem all. A találmány szerinti berendezésnek az a tulajdonsága, hogy képes az autocirkuláció önműködő helyreállítására, csökkenti a vizsgálatokhoz szükséges időt és egyszerűsíti a mérőberendezés kezelését. Mielőtt áttérnénk azoknak a matematikai összefüggéseknek ismertetésére, amelyekből az áthaladási (terjedési) sebesség számítható, megemlítünk még egy fontos jelenséget, amely egyaránt sajátja az ismert mérőberendezéseknek és a találmány szerinti berendezésnek. Az eddigi ismertetés során tudatosan nem foglalkoztunk azzal a jelenséggel, hogy a zárt körben további késleltetések is fellépnek, amelyek az impulzusnak az egyes egységeken történő áthaladásához szükséges Tb idők. Feltételezzük tehát, hogy egy impulzus körbefutásának ideje abban az esetben, ha a mérendő anyagban fellépő áthaladási idő nulla, akkor a körbefutás időtartama nulla. Ez a feltételezés adott lehetőséget arra, hogy a 2. ábrán a folyamatokat nehézség nélkül egyszerűsítve ábrázoljuk. Ismert tény azonban, hogy az impulzusok formálása csak a formáló egység felépítésétől függő késleltetési rb idő alatt lehetséges. A fentiek alapján bevezethető az autocirkulációs kör teljes késleltetési 2rb idő fogalma. Ezzel a teljes késleltetési Tn idő az alábbi összefüggés szerint számítható: Tn = Tno + S rb (sec) (3) ahol Tno e 8y ultrahangimpulzus kezdetétől az általa keltett n-ik vett impulzus kezdetéig eltelt késleltetési idő sec-ban. A (2) összefüggés alapján T„o = (2n - l)t, S r b a teljes késleltetési idő az n-ik vett impulzus által kiváltott áramimpulzus megjelenéséig. A (3) összefüggés szerint az autocirkuláció zárt körében Fn frekvenciával kering az áramimpulzus-generátorból jövő és az árarnimpulzus-generátor bemenetére visszatérő áramimpulzus, ahol Fn az alábbi összefüggés szerint áll be a körben: 1 1 F„ = = (Hz) (4) Tn T no + Zr b Ezzel az ultrahang áthaladási sebessége a vizsgált anyagban két oldalon elrendezett ultrahang-átalakítók esetében: 5 ' (2n - 1) • Fn • 1 v= ' (m/sec) (5) 2rb 1 -Tn 10 a találmány szerinti berendezéssel 2n -F„ • 1 v= (m/sec) (6) 15 2 7b 1 - —— T„ 20 Azokban az esetekben, amelyekben érvényes a — < < 1 viszony, az (5) összefüggés az alábbi n formára egyszerűsíthető: 25 v = (2n-l)F„ • 1 (m/sec) (7) A találmány szerinti berendezésre vonatkozó (6) összefüggés az alábbi formára egyszerűsíthető: 30 v = 2n • Fn • 1 (m/sec) (8) A 3 vizsgálandó anyagon áthaladó ultrahang áthaladási sebességének mérésére alkalmas mérő-35 berendezéshez az áthaladási sebesség mérésekor az ismert mérőberendezéshez hasonlóan frekvenciamérőt kell kapcsolni, amellyel a Fn frekvenciát meghatározzuk és a mért értéknek a (6) ill. (8) összefüggésbe történő behelyettesítésével hatá-40 rozzuk meg a sebességet. Ennek előfeltétele, hogy ismerjük a felületek közötti távolságot, méghozzá legalább egy nagyságrenddel pontosabban kell megmérnünk, mint a v sebesség meghatározásának pontossága. 45 Ezzel függ össze az ismert mérőberendezések két lényeges hiányossága: ezekkel a készülékekkel lehetetlen megbízhatóan meghatározni az „n" sorszámot, másrészt Erb értékének meghatározására hitelesíteni kell a mérőberendezést, ahol azonban a 50 2 r b értékét számos külső tényező változtathatja. Ha ezt a hitelesítést nem végzik el, a mérési pontosság két mérés között, ugyanazon a készüléken, még a működési Fn frekvencia keskeny 2rb 55 sávja esetén is, ha nem elhanyagolható, akkor n több mint egy nagyságrenddel képes romlani. A találmány szerinti mérőberendezésen nem szükséges a fenti hitelesítést elvégezni. 60 A találmány szerinti berendezéssel az áthaladási sebesség mérésre, - ha a 3 vizsgálandó anyag szembenfekvő falai közötti távolság 1 - az alábbi módon történhet a mérőberendezés mérőpontjaira csatlakoztatott frekvenciamérővel: először az n-ik 65 impulzussal kialakított autocirkuláció mellett, majd 5
