Фазовий спосіб ультразвукової товщинометрії

Abstract

Розглянуто використання в ультразвуковій товщинометрії фазоманіпульованих сигналів для прецизійного визначення часу затримки сигналів за їх фазовими характеристиками. Проведені модельні та експериментальні дослідження запропонованого способу товщинометрії довели можливість неспотвореної передачі стрибків фазової характеристики зондуючого фазоманіпульованого сигналу після його поширення в електроакустичному тракті ультразвукових товщиномірів та дозволили розробити методику обробки вимірюваних сигналів, за якою можна проводити прецизійне вимірювання часу затримки ультразвукового сигналу. Фазова характеристика сигналу визначалась на основі дискретного перетворення Гільберта. Експериментальні дослідження проведені на стенді, в складі якого використано програмований генератор сигналів довільної форми АНР-3122 та одноканальний одноплатний дефектоскоп Socomate USPC 3100 LA. Для тестуваня як об’єкт контролю використовувався стандартний зразок СО-2А (виготовлений згідно ГОСТ 17482–86). Затримка поширення ультразвукового сигналу в СО-2А становить ?OK = 18,9 мкс. В стенді використовувався суміщений п’єзоелектричний перетворювач типу Parametrics С-309 на базі композитної п’єзокераміки (частота 5 МГц, діаметр п’єзопластини 12,5 мм). Проведена оцінка точності вимірювання довела, що запропонований спосіб дає можливість прецизійного вимірювання товщини виробів з різних металевих і неметалевих матеріалів, з абсолютною похибкою вимірювання затримки, що не перевищує тривалості 1–2 періодів дискретизації аналого-цифрового перетворювача дефектоскопа. Запропонований спосіб визначення затримки поширення ультразвукових сигналів може бути використаний для високоточного вимірювання швидкості ультразвукових коливань у матеріалах під час дослідження їх фізико-механічних властивостей. Бібліогр. 4 назв, рис. 3.

Application of phase-shift signals in ultrasonic thickness measurement for precise determination of signal delay time bytheir phase characteristics is considered. Conducted model and experimental studies of the proposed method of thicknessmeasurement proved the possibility of undistorted transmission of phase characteristic jumps of a probing phase-shiftedpulse after its propagation in the electroacoustic circuit of ultrasonic thickness measurement devices and permitted developmentof the procedure of measured signal processing that enable precise measurement of ultrasonic signal time delay. Phasecharacteristics of the signal were determined on the basis of discrete Hilbert transformation. Experimental investigationswere conducted in a facility, which consisted of programmed generator ANR-3122 of signals of an arbitrary shape andsingle-channel single-board flaw detector Socomate USPC 3100 LA. A standard SO-2A sample (prepared in keeping with GOST 1748286 standard) for used as an object of control in testing. Delay of ultrasonic signal propagation in SO-2A isequal to 18.9 s. A combined piezoelectric transducer of Parametrics C-309 type based on composite piezoceramics (5.0 Hz frequency, 12.5 mm diameter of piezoelectric crystal plates) was used in the facility. Conducted assessment of measurementaccuracy proved that the proposed method enables precise measurement of thickness of products from various metallic andnon-metallic materials with an absolute error of delay measurement not exceeding the duration of 1-2 periods of discretizationof analog-digital converter of the flaw detector. Proposed method of determination of ultrasonic signal propagation delaycan be applied for high-precision measurement of the velocity of ultrasonic oscillations in materials during investigationof their physico-mechanical properties.