×
18.05.2018
218.016.522b

Результат интеллектуальной деятельности: Способ импульсно-периодического лазерно-ультразвукового контроля твердых материалов и устройство для его осуществления

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Использование: для неразрушающего контроля материалов ультразвуковыми методами. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют генерацию серии оптических импульсов, преобразование их в акустические сигналы, излучение полученных сигналов в исследуемый материал, возбуждение продольных и сдвиговых волн в приповерхностном слое исследуемого материала, прием отраженных сигналов приемником, выполненным в виде решетки, собранной из локальных пьезоэлементов, обработку принятых сигналов в реальном масштабе времени в цифровой форме с сохранением их фаз, при этом генерацию серии оптических импульсов осуществляют в диапазоне от 10 Гц до 100 кГц, а сканирование производят через решетку из оптически прозрачных пьезоэлементов, акустический импеданс которых согласован с акустическим импедансом оптико-акустического генератора. Технический результат: обеспечение возможности проведения при одностороннем режиме доступа к образцу надежного лазерно-ультразвукового контроля, обладающего большой разрешающей способностью и высокой чувствительностью. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов ультразвуковыми методами и может быть использовано для выявления в исследуемых объектах структурных неоднородностей и определения их геометрических размеров.

Известен «ЛАЗЕРНО-УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОП», принцип работы которого основан на генерации лазерного импульса, преобразовании его в пластине оптико-акустического генератора в акустический сигнал, излучении акустического сигнала в исследуемую среду и принятии отраженного сигнала пьзоприемником (RU 2381496, опубликовано 10.02.2010 г., бюл. №4). Недостатками данного технического решения являются необходимость перемещения устройства относительно исследуемой поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому авторами техническому решению является «СПОСОБ ЛАЗЕРНО-АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ» (RU 2232983, опубликовано 20.07.204 г., бюл. №20), при котором осуществляют генерацию оптического импульса, преобразовании его в акустический сигнал, излучении этого сигнала в исследуемую среду и прием отраженного акустического сигнала пьезоэлементом, причем акустический импульс генерируют с помощью двустороннего распределенного оптико-акустического преобразователя, а отраженный сигнал принимают решеткой из локальных пьезоприемников, расположенных либо между оптико-акустическим преобразователем и исследуемым материалом, либо с обратной стороны преобразователя, при этом сигнал, поступающий с решетки пьезоприемников, обрабатывают в реальном масштабе времени. Так же предлагается устройство для осуществления данного способа.

Недостатком данного способа является необходимость использования высокоскоростной системы регистрации электрических сигналов с пьезоприемников и высокий уровень шумов за счет наличия переотраженных от элементов решетки сигналов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является увеличение скорости сканирования при повышении его точности. Технический результат достигается за счет того, что генерацию серии оптических импульсов осуществляют в диапазоне от 10 Гц до 100 кГц, а сканирование производят через решетку, составленную из оптически прозрачных пьезоэлементов, акустический импеданс которых согласован с акустическим импедансом оптико-акустического генератора.

Реализация предлагаемого изобретения показана на Фиг. 1, где 1 - лазер, 2 - система доставки луча, 3 - линза, 4 - оптические лучи, 5 - решетка, оптико-акустический преобразователь, 7 - исследуемый образец, 8 - пьезоприемники, 9 - аналого-цифровой преобразователь, 10 - проводная связь, 11 - вычислительное устройство, и осуществляется следующим образом. Лазер, работающий в импульсно-периодическом режиме с изменяющейся частотой следования импульсов от 10 Гц до 100 кГц, связан посредством системы доставки луча, например, оптико-волоконным кабелем с линзой, генерирует оптические импульсы. Оптические лучи прошедшие через решетку, составленную из оптически прозрачных пьезоэлементов, попадают на оптико-акустический преобразователь. Преобразование оптических сигналов в акустические сигналы, которые поступают в исследуемый образец, осуществляется в оптико-акустическом преобразователе. Обертоны полученных с его помощью акустических волн с сохранением их фазы принимают пьзоприемники 8, из которых составлена решетка.

Данные элементы связаны с аналого-цифровым преобразователем при помощи проводной связи, которая обеспечивает надежное соединение с минимальным уровнем потерь мощности электрических сигналов, полученных при взаимодействии акустических волн с пьезоприемниками. Преобразованные в цифровую форму сигналы передаются на вычислительное устройство, например, персональный компьютер, для построения двухмерной модели структуры исследуемого материала.

Устройство для осуществления предлагаемого способа состоит из импульсного лазера, системы доставки луча, например, оптико-волоконного кабеля, фокусирующей линзы, решетки, составленной из оптически прозрачных пьезоэлементов, совмещенной с оптико-акустическим преобразователем. Преобразователь представляет собой пластину из материала с подходящими акустическими свойствами, толщина которой определяется из выражения В=3α-1, где α-1 - коэффициент поглощения лазерного излучения, и составляет примерно 1 мм. Часть устройства, включающая фокусирующую линзу, решетку и оптико-акустический преобразователь помещается на поверхность исследуемого материала и фиксируется относительно известного местоположения, для чего в его составе могут быть использованы дополнительные приспособления.

Кроме того, в состав устройства входит аналого-цифровой преобразователь, провода связи пьезоэлементов, составляющих решетку, и выше указанного преобразователя, а так же связанное с ним вычислительное устройство. Решетка с линзой может быть объединена в общий корпус.

Устройство работает следующим образом. Импульсный лазер генерирует световые импульсы определенной энергии с частотой в заданном диапазоне. После их передачи по системе доставки луча на фокусирующую линзу, лучи проходят через оптически прозрачную решетку и попадают на оптико-акустический преобразователь. При поглощении лазерных импульсов за счет нестационарного теплового расширения возбуждаются акустические импульсы. Акустические импульсы, распространяются в глубь исследуемой среды от поверхности исследуемого материала и отражаются от искомых неоднородностей (дефектов), отраженные волны регистрируются решеткой, составленной из пьезоэлементов, преобразуются в электрические импульсы и передаются на аналого-цифровой преобразователь. Усиленные сигналы обрабатываются вычислительным устройством, с получением в итоге двумерного изображения исследуемого материала.

Так как материал, из которого изготовлены пьезоэлементы, составляющие решетку, является оптически прозрачным и согласован по акустическому импедансу с материалом оптико-акустического генератора, то на границе их раздела не возникает переотраженных сигналов. Как следствие этого, не образуются дополнительные шумы и, соответственно, повышается точность определения местоположения дефектных участков.

Повышение частоты работы лазера приводит к увеличению числа реализаций, по которым производится усреднение результатов исследования. Это позволяет при той же самой скорости сканирования повысить его точность, либо сохраняя требуемый уровень точности исследования, повышать скорость сканирования.

Таким образом, данное техническое решение позволяет достигнуть заявляемый технический результат, а все признаки, отличающие предлагаемое изобретение необходимы и достаточны для его осуществления.


Способ импульсно-периодического лазерно-ультразвукового контроля твердых материалов и устройство для его осуществления
Способ импульсно-периодического лазерно-ультразвукового контроля твердых материалов и устройство для его осуществления
Источник поступления информации: Портал edrid.ru

Показаны записи 21-30 из 322.
10.06.2016
№216.015.481e

Интегральная схема силового биполярно-полевого транзистора

Изобретение относится к силовым полупроводниковым приборам и биполярным интегральным схемам. Изобретение обеспечивает повышение быстродействия, уменьшение энергетических потерь при переключении, упрощение технологии изготовления. Интегральная схема силового биполярно-полевого транзистора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002585880
Дата охранного документа: 10.06.2016
20.08.2016
№216.015.4aa1

Способ дефосфорации марганцевых руд и концентратов

Изобретение относится к дефосфорации расплавов марганцевых руд и концентратов. Селективное восстановление фосфора из расплава ведут газообразным монооксидом углерода (СО), который продувают через расплав. Может быть использован газообразный монооксид углерода, полученный в газогенераторе и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594997
Дата охранного документа: 20.08.2016
20.08.2016
№216.015.4e67

Композиция для изготовления режущего инструмента для стали и чугуна

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для изготовления режущего инструмента. Композиция содержит сверхтвердый материал, включающий смесь порошков кубического нитрида бора и алмаза, при следующем соотношении компонентов, мас. %: кубический нитрид бора 20-60,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002595000
Дата охранного документа: 20.08.2016
10.08.2016
№216.015.54e5

Способ определения термостойкости углей

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам измерения термостойкости углей. Способ предполагает воздействие на образец угля двух последовательных термоударов, второй из которых имеет большую по сравнению с первым интенсивность, и регистрацию параметров акустической эмиссии....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593441
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.55b2

Способ определения пористости металлоизделий

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к определению пористости металлоизделия, полученного обработкой давлением литого изделия, и может быть использовано для определения влияния обработки давлением на пористость получаемого металлоизделия. Способ заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593525
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.07.2016
№216.015.56a6

Способ сорбционного извлечения селена, теллура и мышьяка из водных растворов.

Изобретение относится к области гидрометаллургии, а именно к способу сорбционного извлечения селена, теллура и мышьяка из растворов. Сущность способа заключается во введении растворимых соединений индия в раствор извлекаемых элементов перед сорбцией. Количество соединений индия должно превышать...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590806
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5d1e

Способ измерения величины и пространственного распределения локальных магнитных полей, возникающих вследствие протекания коррозионных процессов на металлической поверхности в проводящем растворе

Использование: для проведения коррозионных in-situ исследований материалов в различных проводящих средах. Сущность изобретения заключается в том, что исследуемый образец помещают в кювету с проводящим раствором, в котором требуется исследовать коррозионное поведение материала образца, после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002591027
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.5dcc

Способ получения порошка титаната диспрозия для поглощающих элементов ядерного реактора

Изобретение относится к способу получения высокодисперсных порошков титаната диспрозия для поглощения нейтронов и может быть использовано в стержнях регулирования ядерных реакторов. Способ включает получение порошка титаната диспрозия путем механической активации смеси компонентов - диоксида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590887
Дата охранного документа: 10.07.2016
12.01.2017
№217.015.62ef

Способ переработки сульфидных никелевых концентратов

Изобретение относится к металлургии цветных металлов. Способ переработки сульфидного никелевого сырья включает обжиг шихты, содержащей сульфидное никелевое сырье и хлорид натрия, при температуре 350-400°С с доступом кислорода в течение 1,5-2 ч и выщелачивание полученного огарка водой при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002588904
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.6ad8

Способ получения нанокомпозита feni/c в промышленных масштабах

Изобретение относится к нанотехнологии изготовления нанокомпозита FeNi/C. Техническим результатом является получение нанокомпозита FeNi/C, содержащего наночастицы FeNi с размером от 12 до 85 нм. Способ синтеза нанокомпозита FeNi/C включает приготовление совместного раствора порошка графита,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002593145
Дата охранного документа: 27.07.2016
Показаны записи 11-14 из 14.
27.12.2019
№219.017.f293

Устройство для радиационного экспресс-облучения электроники авиакосмического назначения протонами с использованием синхроциклотрона

Устройство относится к ускорительной технике и радиационной физике, непосредственно к радиационному облучению электроники авиакосмического назначения протонным пучком синхроциклотрона переменной энергии с целью тестирования ее надежности. Так как синхроциклотрон имеет фиксированную энергию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710205
Дата охранного документа: 25.12.2019
21.03.2020
№220.018.0e7c

Способ устранения субтотального сквозного дефекта переднего отдела твёрдого нёба и ротоносового соустья

Изобретение относится к медицине, а именно к челюстно-лицевой хирургии, и может быть использовано для устранения субтотального сквозного дефекта переднего отдела твердого неба и ротоносового соустья, которые могут возникнуть в результате резекции по поводу опухолевидных образований,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002717222
Дата охранного документа: 18.03.2020
01.07.2020
№220.018.2d34

Способ ультразвукового исследования твёрдых материалов и устройство для его осуществления

Использование: для неразрушающего контроля твердых материалов. Сущность изобретения заключается в том, что для осуществления предлагаемых способа и устройства оптико-акустическому преобразователю и решетке пьезоэлементов придают тороидальную форму, которая сфокусирована таким образом, что ее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002725107
Дата охранного документа: 29.06.2020
12.04.2023
№223.018.43a7

Оптико-акустический преобразователь лазерно-ультразвукового дефектоскопа

Использование: для неразрушающего контроля материалов и изделий. Сущность изобретения заключается в том, что оптико-акустический преобразователь лазерно-ультразвукового дефектоскопа включает оптико-акустический генератор, при этом преобразователь совмещен с удерживающим устройством, а входящий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793566
Дата охранного документа: 04.04.2023
+ добавить свой РИД