Ультразвуковой резонансный толщиномер

Ультразвуковой резонансный толщиномер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено07.04.75 (21) 2124264/28 (51) М. Кл. с присоединением, заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.07.7633юллетень № 27 (45) Дата опубликовании описания 25.09.76

G01 В 17/02

G 01 Я 29/04

Государстаеииый комитет

Совета Ниииотров СССР по делан изооретеиий н открытий (53) УДК 620.179,,16 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.В. Говоруха и A.Â. Кузнецов (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РЕЗОНАНСь!Ь!Й ТОЛЯИНОМБР

Изобретение касается неразрушаюшего контроля и может быть использовано для измерения толщины многослойных конструкций.

Известен ультразвуковой резонансный толшиномер1), содержаший генератор качающейся частоты с включенным в его контур пьезоэлектрическим датчиком, магнитный модулятор, измерительный канал и индикатор.

Однако точность его при измерении тол- 10 шины двухслойных покрытий низкая.

Известен также ультразвуковой резонан!иый толщиномер f2), содержащий модулятор, последовательно соединенные ультразвуковой датчик, генератор качающейся часто- !5 ты и измерительный канал и индикатор.

Однако он также характеризуется низкой точностью.

Для повышения точности измерения предлагаемый толщиномер снабжен последователь 20

f но соединенными и!!дуктивным датчиком, выполйенным в виде плоской спирали, расположенной на рабочей поверхности ультразвукового датчика, вторым генерато ом ка» чающейся частоты и измерительным каналом Ы и мостовым .:уммат .ром, входь: которого соединены с выходами обоих нзмерительны ,.каналов, выход — с ив д!; кат ором „а модулятор соединен со входами генераторов:-.ачаюшей:ся частоты.

На чертеже дана блок-схема и:едлсженного толщиномера.

Он содержит датчик 3, включаю!пий пьезоэлектрическую пластину 2 и ко!шку 3 индук,"ив!тости и соединенный с генера- лра. ми 4 н 5 качающейся част.,т!-т, и ма! нитный модулятор 6 соединенный со входами гене ,раторов 4 и 5, подключенные к генераторам ! ,4 и 5 измерительные каналь: 7 и 8, нодклтс,ченный к выходам последних мостовой сумматор 9,, соединенный с иим стрелочный индикатор 10.

В качестве дополнт-,ельного индикатора использована эл::трояно-лучевая трубка 3 i.

Каждый из измерительных ка.-!àãîý f н $t содержит последовательно соединФчньте селектс-р резонансных импульсов 3 2, усилитMlb ,1З, триггер 14, преобразователь 15 и циковьтй детектор 16.

Толщиномер работает сле уюшим о разом..

522407, С помснцью генераторов 4 и 3 и магнитного модулятора 6 вырабатываются высокочастотные электрические колебания, периодически изменяющиеся по частоте и поступающие на пьезоэлектрическую пластину 2 и катушку 3 индуктивности. Магнитный модулятор питается треугольным или синусоядальным по форме (половина периода) напряжением. С изменением найряжения изменяется индуктивность высокочастотных катушек модулятора 6, а следовательно и частота генераторов 4 и 5, при этом, благодаря выбранной форме напряжения на .модуляторе, частота иэменяется дважды эа один период изменения напряжения.

Пьезоэлектрическая пластина 2 преобразовывает поступающие на нее электрические колебания в упругие ультразвуковые колебания, которые вводятся через слой контактирующей жидкости в контролируемое металлическое изделие 17 и нанесенное на его

29 поверхности залитное покрытие 18.

Ультразвуковые колебания отражаются от противоположной пбверхйости, изделий 17 и взаимодействуют с вводимыми колебаниями, прн этом на определенной частоте, соответствующей суммарной; толщине изделия 17 и покрытия 18, возникает акустический резонанс, характеризуемый импульсным изменением режима работы генератора 4. Вследствие двойного симметричного изменения час-Зе тоти генератора 4, соответствующего прямому и обратному ходу изменения напряжения на модуляторе 6, резонанс также возникает дважды за один период изменения напряжения, при этом время между первым и вторым резонансамя однозначно характеризует суммарную толщину изделия 17 и покрытия 18. С помощью. измерительного канала 7 происходит выделение резонансных импульсов, их ус.пение, получение импульса, равного по длительности времени между первым и вторым резонаисамя, преобразование дли-. тельности импульса в амплитуду и детектирование.

Таким образом, на пиковом детекторе 16 измерительного канала 7 появляется напряжение, соответствующее суммарной толщине изделия 17 и. покрытия 18, которое подается на мостовой сумматор 9.

Индуктивность катушки 3 датчика 1, а следовательно и собственная резонансная частота контура генератора 8, в который она входит, зависят от ее расстояния до поверхности иэделия 17, т.е. от толщины покрытия, 1

:к8. При изменении частоты генератора 5 на определенной, частоте, соответствующей соб. l ственной резонансной частоте контуре генератора, т.е. в конечном итоге толщине покрытия 18, возникает электрический резонанс, характеризующийся, как и акустический импульсным изменением режима работы генератора 3. Измерительный канал 8 аналогично каналу 7 выделяет резонансные импульсы и осуществляет дальнейшие преобразования. В результате этого на его пиковом детекторе

16 наблюдается напряжение соответствующее толщине покрытия 18 и подаваемое на мостовой сумматор встречно напряжению с пикового детектора 16 измерительного канала 7.

Результирующее напряжение на мостовом сумматоре 9, поступающее на стрепочиый индикатор 10, соответствует толщине контроли-. руемого изделия 17, при этом н& погрешность измерений практически не сказывается наличие на поверхности изделия 1 7 пленочного неметалпического покрытия 18.

Электронно — лучевая трубка ll, на которую поступают выделенные резонансньФе импульсы с усилителей 13 измерительных каналов 7 и Я, служит для контроля работы топщиномер&, в частности качества акустического кэнт&кта между датчиком и нонтролируемым иэделием, и наличия выделенных резонансных импульсов и обоих измерительных к&н &пах, -Формула изобретения

Ультразвуковой резонансный топщиномер, содержащий модулятор, последовательно соединенные ультразвуковой да чик, генератор качающейся частоты и измерительный канал иинднкатор,отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он набжеи последовательно соединенными индуктивным датчиком, выполненным в виде плоской спирали, расположенной. на рабочей поверхности ультразвукового датчика, вторым генератором качающейся частоты и измерительным каналом и мостовым сумматором, входы которого соединены с выходами обоих измерительных каналов, выход - с индикатором, а модулятор соединен со входами генераторов качающейся частоты.

Источники янформаяии, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Ж 216356,"М,КЛ. Q 01 я, 29/04, 1966, 2, Авторское свидетельство СССР

14 461364 М.КЛ. Я 01 и. 28/04, 02.06. 1973 (прототип).

522407

Составитель А. Эопилкин

Редактор Т. Шагова ТехредИ. Левициаи Корректор H. Гоксич

Заказ 4098/342 Тираж 864 Подлисное

ЦНИИПИ Государственно-о комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4