тивості, спостерігають зсув частот його резонансних піків і судять про зміну швидкості поширення ультразвукових хвиль у металі.
На рис. 8 представлена ​​блок-схема експериментальної установки, що реалізує резонансний метод. Безперервні ультразвукові коливання в зразку збуджуються пьезопреобразователем (ПЕП) з титанату барію з резонансною частотою 2,5 МГц, живленим від генератора коливань. Минулий через зразок акустичний сигнал приймається іншим аналогічним ПЕП, що перетворює акустичні коливання в змінну напругу тієї ж частоти, що вимірюється ламповим милливольтметром. Частота коливань реєструється електронно-рахунковим частотоміром. br/>В
Рис. 8 Блок-схема ультра звуковий резонансної установки: 1 - частотомір Ч3-3З; 2 - генератор коливань ГЗ (Г4 68), 3 - вода; 4 і б - випромінюючий і прийомний п'єзоперетворювачі; 5 - циліндричний зразок; 7 - мілівольт метр ВЗ-38, 8 - термометр
Для виключення впливу акустичного контакту на результати вимірювань зразок разом з перетворювачами поміщається в іммерсійну ванну, заповнену водою. Температура води і відповідно зразка вимірюється термометром з точністю 0,1 К. Для акустичних досліджень резонансним методом найбільш зручні зразки у формі циліндра діаметром 20-21 і довжиною 80-90 мм з шорсткістю поверхні Rmax = 3,2 - 12,5 мкм. Їх геометричні розміри можна контролювати з помилкою 5 мкм мікрометром і вимірювальним мікроскопом. Для встановлення кореляцій між резонансними ликами досліджуваного зразка після різних термообробок амплітудно-частотні залежності необхідно знімати в діапазоні частот від 2,2 до 2,9 МГц, що охоплює не менше десяти резонансних ликів. Положення екстремальних точок цієї залежності визначається з помилкою 0,1 кГц. На рис. 9. наведено ділянку амплітудно-частотної характеристики одного із зразків.
В
Рис. 9. Ділянка амплітудно-частотної характеристики одного із зразків
2.2 Імпульсний метод
Вище описаний метод можна застосовувати на практиці лише для контролю деталей, що мають форму циліндра з малим розкидом розмірів. Крім того, для резонансного методу складна обробка результатів вимірювань. Усунути похибка, пов'язану з розмірним фактором, і спростити інтерпретацію одержуваних даних можна за допомогою фіксації відстані, яку проходить ультразвукової хвилею. А це можливо із застосуванням поверхневих акустичних хвиль, наприклад релєєвського. Очевидно, найбільш просто метод контролю за допомогою цих хвиль можна реалізувати імпульсним методом збудження ультразвукових коливань. Використання імпульсного сигналу дозволяє застосувати жорстке, без демпфуючих прокладок, з'єднання п'єзоперетворювачів один з одним і підвищити тим самим точність вимірювань швидкості звуку за часом проходження імпульсом фіксованого відстані між випромінюючим і прийомним пьезопреобразователь. Розглянемо роботу імпульсного приладу з осціллоскопіческой індикацією [1], його блок-схему і тимчасові діаграми. Принцип дії пристрою полягає в наступному. Генератор імпульсів (ГІ) формує короткі імпульси амплітудою 35 ... 100 В, які подаються на випромінюючий пьезопреобразователь В1. Ультразвуковий імпульс проходить за зразком і через проміжок часу t досягає приймального пьезопреобразователя В2, де перетвориться в електричний імпульс, який посилюється підсилювачем Ус і подається на вертикальний вхід (Вх В«У ') електронно-променевого осцилографа ЕО. При постійної швидкості розгортки положення імпульсу на екрані залежить від часу проходження ультразвуком відстані між пьезопреобразователь і, отже, від швидкості поширення ультразвуку в зразку. Запуск яка чекає розгортки осцилографа відбувається не в момент формування в блоці ГІ імпульсу, а після закінчення проміжку часу t0 дещо меншого часу t пробігу ультразвуковим імпульсом відстані між пьезопреобразователь (рис. 10).
В
Рис. 10. Блок-схема імпульсного приладу (а): ГІ - генератор імпульсів; В1 і В2 - випромінюючий і прийомний п'єзоперетворювачі; Про - зразок (виріб); Ус (А1) - підсилювач; МЕВ - блок затримки часу; ФМ - формувач імпульсів, Т - Трйггер; ДПН - генератор пилоподібного напруги; ПВ - піковий (амплітудний) вольтметр, ЕО - електронно-променевої осцилограф
Тимчасова затримка сигналу здійснюється спеціальним блоком затримки часу (МЕВ), який запускається імпульсом, що надходять з ГІ, і формує прямокутний імпульс тривалості t0. По закінченні часу затримки на виході БЗВ з'являється імпульс негативної полярності, преутворений формувачем імпульсів (ФІ) у імпульс позитивної полярності, який подається на електронно-променевої осцилограф і запускає генератор чекає розгортки. Введення блоку затримки часу дозволяє істотно збільшити швидкість розгортки і тим самим підвищити точність вимірювань.
Якщо позначити t ' час від моменту включення розгортки до появи на екрані осцилографа імпульсу від приємного пьезопреобразователя, то час проходження імпульсу по зр...
