Ультразвуковой безэталонный толщиномер

Ультразвуковой безэталонный толщиномер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ БЕЗЭТАЛОН- . НЫЙ ТОЛЩИНОМЕР, содержащий последовательно соединенные первьй генератор зондирующих импульсов, ультразвуков вой излучатель, ультраз1вуковой приемник и первый триггер, второй вход которого соединен с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и последовательно соединенные второй триггер и преобразователь масштаба времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен последовательно соедршенными вторым генератором зондирующих импульсов, вход которого соединен с выходом первого триггера, и ультразвуковым обратимым преобразователем , выход которого соединен с входом второго триггера, соединенного с выходом второго генератора зондирующих импульсов, генератором счетньк импульсов, последовательно соединенными первым счетчиком, первый вход которого соединен с выходом первого триггера, второй вход - с выходом генератора счетных импульсов, а третий - с выходом первого генератора зондируюищх импульсов и преобразователем код-напряжение, выход которого соединен с вторым входом преобразователя масштаба времени, последовательно соединенными третьим § триггером, первый вход которого соединен с выходом второго триггера, (Л второй вход - с выходом преобразователя масштаба времени, а третий входс выходом первого генератора зондирующих импульсов, вторым счетчиком, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, третий вход - с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и индикатором, а третий . вход преобф разователя масштаба времени соеди00 Од нен с выходом третьего триггера.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(50 G 01 В 17/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

4 ng

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ "

И ABTQPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3498853/18-2S (22) 11.10.82 (46) 30.09. 84. Бюл. У 36 (72) Д.Д.Балданов (53) 534.232(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

169858, кл. G 01 М 29/04, 1962.

2. Авторское свидетельство СССР к 658857, кл. Q 01 В 17/02, 1974 (прототип), (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ БЕЗЭТАЛОННЫЙ ТОЛЩИНОМЕР, содержащий последовательно соединенные первый генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой излучатель, ультразвуковой приемник и первый триггер, второй вход которого соединен с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и последовательно соединенные второй триггер и преобразователь масштаба времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен последовательно соединенными вторым генератором зондирующих импульсов, вход которого соединен с выходом первого триггера, и ультразвуковым обратимым преоб„„SU„„1116316 A разователем, выход которого соединен с входом второго триггера, соединенного с выходом второго генератора зондирующих импульсов, генератором счетных импульсов, последовательно соединенными первым счетчиком, первый вход которого соединен с выходом первого триггера, второй вход — с выходом. генератора счетных импульсов, У а третий — с выходом первого генератора зондирующих импульсов и преобразователем код-напряжение, выход которого соединен с вторым входом преобразователя масштаба времени, последовательно соединенными третьим триггером, первый вход которого соединен с выходом второго триггера, второй вход — с выходом преобразователя масштаба времени, а третий вход. с выходом первого генератора зондирующих импульсов, вторым счетчиком, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, третий вход — с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и индикатором, а третий вход преобразователя масштаба времени соединен с выходом третьего триггера.

1 11163

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в любой отрасли машиностроения.

Известен ультразвуковой толщиномер,, 5 содержащий генератор, подключенный к нему датчик, возбуждающий в контролируемом изделии сдвиговые и поверхностные волны и принимающий эхо-импульсы сдвиговой волны, последователь-10 но соединенные амплитудный ограничитель, вход которого подключен к датчику, первый усилитель и измеритель временных интервалов, второй датчик, принимающий поверхностную волну, рас" положенный на фиксированном расстоянии от первого, подключенный через второй усилитель к второму входу измерителя временных интервалов, и индикатор (11 .

Недостатком указанного устройства является то, что для измерения толщины он должен быть предварительно прокалиброван по изделию с известной толщиной.

25„

Наиболее близким решением к изобретению является ультразвуковой безэталонный толщиномер, содержащий последовательно соединенные первый генератор зондирующих импульсов, ультразвуко30 вой излучатель, ультразвуковой при. емник и первый триггер, второй вход которого соединен с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и последовательно соединенные второй триггер и преобразователь масштаба времени )2) .

Недостатком известного толщиномера является низкая точность измерений. Это связано с тем, что длительность импульса на выходе преобра-40 зователя масштаба времени зависит не только от толщины, но и от скорости ультразвука в материале.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой безэталонный толщиномер, содержащий последовательно соединенные первый генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой . излучатель, ультразвуковой приемник и первый триггер,. второй вход кото-рого соединен с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и последовательно соединенные второй 55 .триггер и преобразователь масштаба времени, снабжен последовательно соединенными вторым генератором зон16 2 дирующих импульсов, вход которого соединен с выходом первого триггера и ультразвуковым обратимым преобразователем, выход которого соединен с входом второго триггера, соединенного с выходом второго генератора зондирующих импульсов, генератором счетных импульсов, последовательно соединенными первым счетчиком, первый вход которого соединен с выходом пер вого триггера, второй вход - с выходом генератора счетных импульсов, а третий вход — с выходом первого генератора .зондирующих импульсов и йреобразователем код — напряжение,вы- ход которого соединен с вторым входом преобразователя масштаба времени последовательно соединенными третьим триггером, первый вход которого соединен с выходом второго триггера, втррой вход — с выходом преобразователя масштаба времени, а третий вход . — с выходом первого генератора зондирующих импульсов, вторым счетчиком, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, третий вход — с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и индикатором, а третий вход преобразователя масштаба времени соединен с выходом третьего триггера.

На чертеже изображена структурная схема ультразвукового безэталонного толщиномера.

Ультразвуковой безэталонный толщиномер содержит последовательно соединенные первый генератор 1 зонди-рующих импульсов, ультразвуковой излучатель 2, ультразвуковой приемник

3 и первый триггер 4, второй вход которого соединен с вьиадом первого генератора 1 зондирующих импуль сов, последовательно соединенные второй триггер 5 и преобразователь б масштаба времени, последовательно соединенные второй генератор 7 зондирующнх импульсов, вход которого соединен с выходом первого триггера 4, и ультразвуковой обратимый преобразователь 8, выход которого соединен с входом второго триггера 5, соединенного с выходом второго генератора 7 зондирующих импульсов, генератор 9 счетных импульсов, последовательно соединенные первый счетчик .

10, первый вход которого соединен с выходом первого триггера 4, второй вход - с выходом генератора 9 счет3 1116

1 ных импульсов а третий вход — с выЭ

1 ходом первого генератора 1 зондирующих импульсов, и преобразователь 11 код — напряжение, выход которого соединен с вторым входом преобразователя 6 масштаба времени, последова5 тельно соединенные третий триггер

12, первый вход .которого соединен с выходом второго триггера 5, второй вход — с выходом преобразователя 6 масштаба времени, а третий вход— с выходом первого генератора 1 зондирующих импульсов, второй счетчик

13, второй вход которого соединен с выходом генератора 9 счетных импульсов, третий вход — с выходом первого генератора 1 зондирующих импульсов, и индикатор 14, а третий вход преобразователя 6 масштаба времени соединен с выходом третьего триггера 12.

Ультразвуковой безэталонный толщиномер работает следующим образом.

Генератор 1 зондирующих импульсов выходным импульсом устанавливает состояние "0" на выходе третьего триг25 гера 12, очищает от содержимого счетчики 10 и 13 и возбуждает в изделии ультразвуковую волну, распространяющуюся параллельно поверхности изделия, нри помощи ультразвукового .излучателя 2, Тогда состояние "0" с выхода третьего триггера 12 запрещает работу счетчика 13 и размыкает ключ

15 через третий вход преобразователя

6 масштаба времени. Импульс ультразвуковой волны доходит до ультразву- 35 кового приемника 3, расположенного на поверхности изделий на заданном расстоянии Ь от ультразвукового излучателя 2, и преобразуется им в электрический сигнал. Импульс гене- 4О ратора 1 и сигнал с ультразвукового приемника 3 поступает на вход первого триггера 4. Первый триггер 4 вырабатывает на своем выходе импульс с длительностью Т . Длительность Т„ 45 импульса измеряется число-импульсным методом с частотой квантования f от генератора 9 счетных импульсов, и результат записывается в первый счет. чик 10 — N< = Т1 f. Одновременно им- 5О пульс первого триггера 4 на время

Tl замыкает ключ 16, в результате чего на выходе усилителя 17 устанавливается потенциал, равный нулю. Задний фронт импульса первого триггера

4 запускает второй генератор 7 зондирующ п;. иялульсов, выходной сигнал которого при помощи ультразвукового .

316 4 обратимого преобразователя 8. возбуж дает в изделии ультразвуковую волну, распространяющуюся перпендикулярно поверхности изделия. Ультразвуковой импульс, отраженный от противополож.ной поверхности изделия, возвращается на ультразвуковой обратимый преобразователь 8, преобразуется в электрический сигнал и поступает на вход второго триггера 5, который вырабатывает импульс с длительностью

Т, где Н вЂ” толщина изделия. При этом длительности Т и Тд импульсов триггеров 4 и 5 соответствуют соотношениям Т = — и Т = — где V

2Н ч н ч э . скорость распространения ультразвуковой волны. Код результата измерения длительности Т, равный числу N записанный в нервом счетчике 10, преобразуется. преобразователем 11 код — напряжение по алгоритму

U и

4 à> где Vt „- максимальное напряжение преобразователя 11, соответствующее . максимальному значению N< „„р„

В процессе работы толщиномера совершаются два такта интегрирования: эталонного напряжения U u напряжения Ul преобразователя 11 код — напряжение. На время Т действия импульса второго триггера 5 замыкается ключ 18, и на вход интегратора, состоящего из резистора 19, коненсатора 20 и усилителя 17, подается эталонное напряжение U . Выходное на пряжение интегратора изменяется по закону н

r (0 „ Uo Тн

ll КС J 0 КС

О где R и С вЂ” номинальное значение ре- . зистора 19 и конденсатора 20, В момент окончания импульса второ. го триггера 5 размыкается ключ 18 через первый вход преобразователя 6 масштаба времени и переключается третий триггер 1" от заднего фронта импульса с длительностью Т, на выходе третьего триггера 12 устанавливается состояние "1". В результате переключения третьего триггера 12 замыкается ключ 15 через третий вход преобразователя 6 масштаба времени и

t открывается вход второго счетчика 13, который начинает подсчет импуль- ,сов генератора 9 счетных импульсов., Ь 111

Начинается второй такт интегрирования от напряжения 1 „, поступающего на вход интегратора через второй вход преобразователя б масштаба времени (ключ 15). Выходное напряжение интегратора линейно уменьшается и в момент Тя становится равным нулю. Начало первого и конец второго тактов интегрирования фиксируются компара" тором 21. Задний фронт импульса компаратора 21 приводит в исходное состояние .третий триггер 12 - на выхо!

1 !! де устанавливается состояние О

В результате зтого закрывается второй счетчик 13 и размыкается ключ 15 через третий вход преобразователя 6 масштаба времени. Поэтому баланс saряда на конденсаторе 20 соответствует условию !н оТн 1 (1!, .! ", Т!!

RC RC RC о или .время работы счетчика 13:

Т = — Т

Uî н б31б Ь

За время Т на счетчик 13 прой:.:-т

Т т импульсов. Тогда результат изн мерения толщины Н равняется числу

М вЂ” Т f - Н

Э

L aax которое выводится на индикаторе 14, Если установить в счетчике 13

° 10 L !!!с!!! 2Ц то результат измерения будет автоматически масштабироваться в соответствии со шкалой линейного размера:

И„=Н1à где г — число, определяющее вес младшего разряда в результате из20 мерения.

Использование безэталонного толщиномера позволяет значительно повысить точность измерения толщины н автоматически масштабировать результат измерения.

Заказ б917/33

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4