DE2020117C

DE2020117C - Ultrasonic device for thickness measurements on thin-walled products

Info

Publication number: DE2020117C
Application number: DE19702020117
Authority: DE
Inventors: Adolf Monzowitsch Braschmkow Nikolay Iwanowitsch Kopijew Wsewolod Yakowlewitsch Poly ans ky Alexandr Alexandrowitsch Rochhn Walentin Borisowitsch Moskau Alexanrow
Original assignee: Spezial'noje Konstruktorskoje bjuro Transneffawtomatika, Moskau
Filing date: 1970-04-24
Publication date: 1973-04-05

Description

liegenden Registrif rgerät (21) vei junden ist. Meßgenauigkeit erhöht.lying register device (21) is veijunden. Measurement accuracy increased.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand einesThe invention is shown in the drawing with reference to a

Ausführungsbeispiels veranschaulicht. Es zeigtIllustrated embodiment. It shows

35 Fi g. 1 ein elektrisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Ultraschall-Einrichtung,35 Fi g. 1 is an electrical circuit diagram of the invention Ultrasound device,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallein- F i g. 2 a, 2 b, 2 c, 2 d, 2 e Zeitdiagramme zur Erläu-The invention relates to an ultrasonic device. 2 a, 2 b, 2 c, 2 d, 2 e timing diagrams to explain

richtung für Dickenmessungen an dünnwandigen Er- terung der Arbeitsweise der erfirxdungsgemäßen Ein-direction for thickness measurements on thin-walled erasers of the method of operation of the device according to the invention

reugnissen, wobei ein von einem Generator mit einer richtung.events, one being from a generator with one direction.

Synchronisierschaltung und mit einem mit dieser in 40 Die Ultraschalleinrichtung zur Messung der Dicke Reihe geschalteten Leistungsverstärker gelieferter von dünnwandigen Erzeugnissen enthält einen Geneelektrischer Tmpuls einem Sendeempfangskopf züge- rator 1, der aus einer Synchronisierschaltung und führt wird und ein vom Erzeugnis reflektierter einem mit dieser in Reihe geschalteten Leistungsver-Echoimpuls zu einem Empfangsteil gelangt, an dessen stärker besteht, einen Sendeempfangskopf 2 und einen Ausgang eine Triggerschaltung und ein Registrierge- 45 an dessen Ausgang angeschlossenen Empfangsteil 3, rät angeschlossen sind. dessen Ausgang mit einem der Eingänge der Trigger-Synchronizing circuit and with one with this in 40 The ultrasonic device for measuring the thickness Series-connected power amplifier supplied by thin-walled products contains a gene electrical pulse generator 1, which consists of a synchronization circuit and a transceiver head and one reflected by the product is a power echo pulse connected in series with this arrives at a receiving part, at which there is stronger, a transceiver head 2 and a Output a trigger circuit and a recording device 45 connected to its output receiving part 3, advises are connected. whose output connects to one of the inputs of the trigger

Es sind Ultraschalleinrichtungen zur Messung der schaltung 4 verbunden ist.There are ultrasonic devices for measuring the circuit 4 is connected.

Dicke von dünnwandigen Erzeugnissen bekannt, in Die Synchronisierschaltung ist erfindungsgemäß als denen ein elektrischer Impuls in einen Ultraschaliim- Sperrschwinger ausgeführt und enthält einen Transipuls umgewandelt und in den Prüfling ausgestrahlt 50 stör5, eine Diode6, einen Übertrager?, Widerwird, von seiner gegenüberliegenden Fläche reflek- stände 8 und 9 und einen Kondensator 10. Im Kollektiert wird und auf dem Rückwege wieder einer Um- torkreis des Transistors 5 liegt ein Differenzierglied, Wandlung in einen elektrischen Impuls unterzogen das aus einem Widerstand 11 und einem Kondensator wird, der an eine Schaltung zur Messung der Ultra- 12 besteht. An dieses Differenzierglied ist die Basis schall-Ausbreilungszeit im Prüfling gelangt. Dieser 55 eines Transistors 13 angeschlossen, der als Leistungsletzte Impuls trägt eine Information über die Dicke verstärker arbeitet. In den Kollektorkreis des Transides Prüflings. stors 13 ist der Sendeempfangskopf 2 gelegt.Thickness of thin-walled products known in The synchronizing circuit is according to the invention as which an electrical impulse is carried out in an ultrasonic blocking transducer and contains a transipulse converted and emitted in the test object 50 stör5, a diode6, a transformer ?, Widerwird, from its opposite surface reflectors 8 and 9 and a capacitor 10. Im Collected and on the return path again a reversing circuit of the transistor 5 is a differentiating element, Conversion into an electrical pulse subjected to that of a resistor 11 and a capacitor which consists of a circuit for measuring the Ultra-12. This differentiator is the basis sound propagation time reaches the test object. This 55 connected to a transistor 13, the last one Impulse carries information about the thickness amplifier is working. In the collector circuit of the Transide Test item. stors 13, the transceiver head 2 is placed.

Die bekannten Einrichtungen enthalten einen aus An den Ausgang der Triggerschaltung 4 ist eine Ineiner Synchronisierschaltung und einem Leistungsver- tegrier- und Speicherstufe 14 angeschlossen, die ein stärker bestehenden Generator, einen Sendeemp- 60 Tntegrierglied mit einem Kondensator 15 und einem fangskopf und einen Empfangsteil, an dessen Ausgang Widerstand 16, einen Transistor 17 als Emitterfolger eine Triggerschaltung und ein Registriergerht ange- und eine Potentiometerschaltung mit Widerständen schlossen sind (s. zum Beispiel die Zeitschrift »Dcfek- 18, 19 und einem Potentiometer 20 zur Kompensation ioskopie«, Moskau, 1966, Nr. 6, S. 10 bis 15). der Zeitverzögerung im Empfangsteil 3 enthält. Die Die bekannten Einrichtungen, bei denen das Meß- 65 Basis des Transistors 17 ist an den Ausgang der veifahren unter Benutzung von Echoimpulsen ange- Triggerschaltung 4 und sein Emitter an das Integrierwandt wird, weisen aber eine »tote Zone« auf, die glied angeschlossen. Das Integrierglied, der Emitterdurth cndliihe Kenngrößen des Tastimpulses bedingt folger und die Potentiometer-Kompensationsschal-The known devices contain an Ineiner to the output of the trigger circuit 4 Synchronization circuit and a Leistungsver- tegrier- and storage stage 14 connected, the one stronger existing generator, a Sendeemp- 60 integrating element with a capacitor 15 and a catch head and a receiving part, at the output of which resistor 16, a transistor 17 as an emitter follower a trigger circuit and a registration device and a potentiometer circuit with resistors are closed (see for example the magazine »Dcfek- 18, 19 and a potentiometer 20 for compensation ioskopie «, Moscow, 1966, No. 6, pp. 10 to 15). the time delay in receiving part 3 contains. the The known devices in which the measuring 65 base of the transistor 17 is connected to the output of the drive using echo pulses to trigger circuit 4 and its emitter to the integrating wall is, but have a "dead zone", the link is connected. The integrator, the emitterdurth and the potentiometer compensation switch

tung sind zu einer Brückenanordnung verbunden. In einer der Brückendiagonalen liegt ein Registriergerätdevice are connected to form a bridge arrangement. A recorder is located in one of the bridge diagonals

Die Ultraschalleinrichtung zur Messung der Dicke von dünnwandigen Erzeugnissen arbeitet folgendermaßen: The ultrasonic device for measuring the thickness of thin-walled products works as follows:

Der Sperrschwinger 1 erzeugt eine Folge von negativen kurzzeitigen Impulsen mit vorgegebener Folgefrequenz (Fig.2a). Diese Impulse werden differenziert (Fig. 2 b) und gelangen an den Eingang des Leistungsverstärkers 13, der einen positiven Tastimpuls (F i g. 2 c) erzeugt, dessen Dauer der Halbperiode der von dem Wandler des Sendeempfangskopfes 2 erregten Ultraschallschwingungen gleich ist. Der Tastimpuls wird der Triggerschaltung 4 zugeführt und bringt sie in den ersten stabilen Zustand.The blocking oscillator 1 generates a sequence of negative ones short-term pulses with a given repetition frequency (Fig.2a). These impulses are differentiated (Fig. 2 b) and arrive at the input of the power amplifier 13, which generates a positive key pulse (F i g. 2 c), the duration of the half-cycle of from the transducer of the transceiver head 2 excited ultrasonic vibrations is the same. The tactile impulse is fed to the trigger circuit 4 and brings it into the first stable state.

Der Sendeempfangskopf 2 strahlt gleichzeitig einen Ultraschallimpuls aus. Ohne Meßbetrieb wird eine der Grenzen des Wandlers im Sendeenpfangskopf 2 durch die Luft gebildet, deren akustischer Widerstand viel kleiner als der des Wandlerwerkstoffes ist, und deshalb hat der Ultraschallimpuls im Vergleich zum Tastimpuls die entgegengesetzte Polarität.The transceiver head 2 emits an ultrasonic pulse at the same time. Without measuring operation, one of the Limits of the transducer in the transmitter receiving head 2 formed by the air, its acoustic resistance is much smaller than that of the transducer material, and therefore the ultrasonic pulse has compared to Pulse the opposite polarity.

Die erste negative Halbwelle des Tastimpulses (F i g. 2 c) erscheint am zweiten Eingang der Triggerschaltung 4 und schaltet sie in den anderen Zustand um, der dem Beginn der Messung entspricht. Die am Ausgang der Triggerschaltung 4 erscheinenden Impulse sind in F i g. 2 d dargestellt.The first negative half-wave of the key pulse (FIG. 2 c) appears at the second input of the trigger circuit 4 and switches it to the other state that corresponds to the start of the measurement. The on The pulses appearing at the output of the trigger circuit 4 are shown in FIG. 2 d shown.

Somit speichert die Triggerschaltung 4 die Information über den Anfangsimpuls. Dieser Impuls wird durch die Potentiometerschaltung 18, 19, 20 kompensiert und der Zeiger des Anzeigegeräts 21 wird auf Null gestellt.Thus, the trigger circuit 4 stores the information about the initial pulse. This impulse will compensated by the potentiometer circuit 18, 19, 20 and the pointer of the display device 21 is on Set to zero.

Zur Messung wird der Wandler des Sendeempfangskopfes 2 in unmittelbarer Nähe vom Prüfling angeordnet. For the measurement, the transducer of the transceiver head 2 is arranged in the immediate vicinity of the test item.

Der positive Rechteckimpuls mit einer Dauer, die der Halbperiode der Ultraschallschwingungen entspricht, erregt den Sendeempfangskopf 2, der einen kurzen Stoß von schnell abklingenden Ultraschallschwingungen in das zu prüfende Erzeugnis ausstrahlt. Die von der zu ortenden Fläche reflektiertenThe positive square pulse with a duration that corresponds to the half-cycle of the ultrasonic vibrations, energizes the transceiver head 2, which is a brief burst of rapidly decaying ultrasonic vibrations radiates into the product to be tested. Those reflected from the surface to be located

ίο Ultraschallschwingungen gelangen zum Sendeempfangskopf 2, werden in einen elektrischen Impuls von Ultraschallfrequenzen umgewandelt und dem Eingang des Empfangsteils 3 zugeführt.ίο Ultrasonic vibrations reach the transceiver head 2, are converted into an electrical pulse of ultrasonic frequencies and the input of the receiving part 3 supplied.

Gleichzeitig mit dem Beginn der Erregung des Sendeempfangskopfes 2 durch einen Impuls des Generators 1 wird die TriggerschaHung 4 in einen stabilen Zustand gebracht. Im Empfp-~-gsteil 3, der eine der Periode der Lltraschallschwingr.np.en gleich oder größere Verzögerung bewirkt, wird ein AuslöseimpulsSimultaneously with the beginning of the excitation of the transceiver head 2 by a pulse of the generator 1, the trigger circuit 4 turns into a stable one State brought. In the receiving part 3, the one of the period the Lltraschallschwingr.np.en equal or greater Delay causes a trigger pulse

so (Fig.2e) gebildet. Dieser Impuls erscheint am zweiten Eingang der Triggerschaltuug 4 und schaltet sie in den Anfangszustand um. Dabei entsteht am Ausgang der Triggerschaltung 4 ein Rechteckimpuls (F i g. 2 f), dessen Dauer um die Verzögerungsdauer im Empfangsteil 3 größer als die Laufzeit des Echoimpulses im Prüfling ist. Die Impulse der Triggerschaltung 4 werden der Integrier- und Speicherstufe 14 zugeführt, in der die Impulsfolge der Triggerschaltung 4 in einen Gleichstrom umgewandelt wird, dessen Amplitude der Laufzeit des Echoimpulses im Prüfling proportional ist. Die Bauelemente der Kompensationsschaltung werden so gewählt, daß die durch Verzögerung im Empfangsteil 3 hervorgerufene Zunahme der Dauer des Triggerimpulses kompensiert wird.so (Fig.2e) formed. This pulse appears on the second Input of the trigger circuit 4 and switches it into the initial state around. A square pulse (F i g. 2 f) is generated at the output of the trigger circuit 4, whose duration is greater than the duration of the echo pulse by the delay duration in the receiving part 3 is in the test item. The pulses from the trigger circuit 4 are fed to the integrating and storage stage 14, in which the pulse train of the trigger circuit 4 is converted into a direct current, the amplitude of which the transit time of the echo pulse in the test object is proportional. The components of the compensation circuit are chosen so that the increase in duration caused by the delay in the receiving section 3 of the trigger pulse is compensated.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 21 2

and prevents the measurement of thicknesses that

Claim: ner than the wavelength of the ultrasonic pulse.

The invention is based on the object

To expand the ultrasonic device for thickness measurements to the measuring range of thickness values, which can be measured with thin-walled products, one of which can be measured by one of the ultrasonic devices, a generator with a synchronization circuit and also to be able to measure thicknesses that are smaller than that with a Lei connected in series with this - are the wavelength of the ultrasonic pulse,
electrical impulse supplied stungsträger This object is supplied according to the invention by gceinem transceiver head and solves that the synchronizing circuit is designed as a blocking frequency echo pulse reflected by the product to an io ger with a transistor, in whose KoI receiving part arrives, at the output of which a lector circuit is a differentiating element , which is connected to the Ba trigger circuit and a recording device connected to a second, the power amplifier forming, marked transistor, in whose collector circuit net that the synchronization circuit is placed as a blocking of the transceiver head, and that to the oscillator is designed with a transistor (5), 15 output of the trigger circuit is an integrating and in the collector circuit of which a differentiating element (11, storage stage is connected, which consists of an Inte-Ϊ2), which is connected to the base of a second, the legrier, an EmiUerstieg-Transistor and a stu The transistor (13) forming the transistor (13) is a potentiometer circuit to compensate for the time bonds, in whose collector circuit there is the transmission delay in the receiving section, this receiving head (2) being placed, and that a bridge circuit is formed on the a ° elements and the base output of the Trigger circuit (4) an integrating emitter-follower transistor is connected to the output of the and storage stage (14), the trigger circuit and its emitter to the integrating integrator (15,16), an emitter-follower element, which are also connected to the in the transistor (17) and a potentiometer, tiometerschaltung bridge diagonals lying recording device connected (18, 19 and 20) to compensate for the time delay.

in the receiving part (3), which thanks to the delays occurring in the receiving part 3 -

Elements form a bridge circuit and the generation of the trigger pulse in relation to the echo

Base of the emitter follower transistor (17) at the beginning of the pulse and as a result of the excitation of the transmitter

Output of the trigger circuit (4) and its Emit- fangskopfes by a generator pulse with a

connected to the integrating element (15, i6) 30 of the half-cycle of ultrasonic vibrations

are, that also with the length of the bridge diagonal, the "dead zone" is eliminated and the