RU1535139C - Ultrasonic method of determining thicknese of film articles - Google Patents
Ultrasonic method of determining thicknese of film articlesInfo
- Publication number
- RU1535139C RU1535139C SU4397166A RU1535139C RU 1535139 C RU1535139 C RU 1535139C SU 4397166 A SU4397166 A SU 4397166A RU 1535139 C RU1535139 C RU 1535139C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ratio
- acoustic vibrations
- oscillations
- thickness
- product
- Prior art date
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
Abstract
Изобретение позвол ет осуществл ть измерение толщины пленочных материалов с высокой точностью. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени . Создают опорный и измерительный электроакустические каналы. Ввод т контролируемое изделие между излучателем и приемником измерительного канала, принимают прошедшие контролируемое изделие акустические колебани ц определ ют соотношение амплитуд принимаемых и излу- ча емых акустических колебаний. Измер ют также разность фаз колебаний опорного и измерительного каналов. Толщину контролируемого издели определ ют из выражени h (arctgijl-w2 /W)- Л If c /2«T, где W - соотношение амплитуд прошедших ролируемое изделие и излучаемых колебаний; &q - разность фаз колебаний опорного и измерительного канзлоь, вызванна введением контролируемого издели ; с - скорость распространени акустических колебаний в воздухе; f - частота акустических колебаний. Дл увеличени амплитуды прошедших контролируемое изделие акустических колебаний их частоту выбирают из соотношени f 0,01(c0/h махс), где с0 - скорость распространени акустических колебаний в материале контролируемого издели ; h макс максимально возможна толщина контролируемого издели . 1 з.п. ф-лы, 1 ил. о (Л ел со елThe invention makes it possible to measure the thickness of film materials with high accuracy. The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement. Create a reference and measuring electro-acoustic channels. A controlled product is introduced between the emitter and the receiver of the measuring channel, the acoustic vibrations passed through the controlled product are received, and the ratio of the amplitudes of the received and radiated acoustic vibrations is determined. The phase difference of the oscillations of the reference and measuring channels is also measured. The thickness of the controlled product is determined from the expression h (arctgijl-w2 / W) - Л If c / 2 "T, where W is the ratio of the amplitudes of the transmitted product and the emitted oscillations; & q is the phase difference of the oscillations of the reference and measuring canlop caused by the introduction of a controlled product; c is the speed of propagation of acoustic vibrations in air; f is the frequency of acoustic vibrations. In order to increase the amplitude of the acoustic vibrations transmitted through the controlled article, their frequency is selected from the ratio f 0.01 (c0 / h max), where c0 is the propagation velocity of acoustic vibrations in the material of the controlled product; h max the maximum possible thickness of the controlled product. 1 s.p. f-ly, 1 ill. o (L ate ate
Description
Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл бесконтактного измерени и контрол толщины пленочных материалов .The invention relates to measuring technique and can be used for non-contact measurement and control of the thickness of film materials.
Целью изобретени вл етс повышение точности измерени толщины пленочных материалов за счет исключени вли ни физико-механических характеристик материала издели на результат измерени , а также исключени дифракционных искажений акустических колебаний.The aim of the invention is to increase the accuracy of measuring the thickness of film materials by eliminating the influence of the physicomechanical characteristics of the material of the product on the measurement result, as well as eliminating the diffraction distortion of acoustic vibrations.
На чертеже представлена структурна схема устройства, реализующего предлагаемый способ.The drawing shows a structural diagram of a device that implements the proposed method.
Устройство содержит генератор 1 стабильной частоты, усилитель 2 мощности , излучающий 3 и приемный электроакустические преобразователи измерительного канала, излучающий 5 и приемный 6 электроакустические преобразователи опорного канала, усилитель 7 с автоматической-регулировкой усилени (АРУ), фазовый Преобразователь 8, регулируемый фазовращатель 9,The device comprises a stable frequency generator 1, a power amplifier 2, radiating 3 and receiving electro-acoustic transducers of the measuring channel, radiating 5 and receiving 6 electro-acoustic transducers of the reference channel, amplifier 7 with automatic gain control (AGC), phase Converter 8, adjustable phase shifter 9,
3 15353 1535
регулируемый аттенюатор 10, блок 11 отношени , аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, микроЭВИ 13, АЦП И и цифровой индикатор 15.an adjustable attenuator 10, a ratio block 11, an analog-to-digital converter (ADC) 12, micro-EVI 13, an ADC And a digital indicator 15.
Предлагаемый способ заключаетс и следующем.The proposed method is as follows.
Контролируемое изделие 16 ввод т между излучателем и приемником измерительного электроакустического кана- ла. При этом разность фаз измерительного и опорного (аналогичного измерительному , в акустическом канале которого находитс только воздух) электроакустических каналов не зависит от параметров воздушной среды (температуры , влажности) и может быть представлена в видеA monitored article 16 is inserted between the emitter and the receiver of the electro-acoustic measurement channel. In this case, the phase difference between the measuring and reference (similar to the measuring, in whose acoustic channel there is only air) electro-acoustic channels does not depend on the parameters of the air medium (temperature, humidity) and can be represented as
Alf - kh-farctg|(+|)tgk0h, (1) Alf - kh-farctg | (+ |) tgk0h, (1)
, 2ЧГЈ . 27f . где k«; kBe--fкоэффициенты;, 2CHGЈ. 27f. where k "; kBe - f coefficients;
с0 с - скорости распространени акустических колебаний t в материале контролируемого издели и в среде соответственно; c0 c is the velocity of propagation of acoustic vibrations t in the material of the controlled product and in the medium, respectively;
р - плотности матери- ала контролируемого издели и среды соответственно; p - the density of the material of the controlled product and environment, respectively;
- отношение акустических сопротив- материала контролируемого издели и среды соответственно; h - толщина контролируемого издели ; , Ј - частота акустит- the ratio of the acoustic impedance of the controlled product and the medium, respectively; h is the thickness of the controlled product; , Ј - acoustics frequency
ческих колебанийfluctuations
Так как окружающей средой вл етс воздух, имеющий значительно меньшее акустическое сопротивление, чем конт ролируемый материал (рос„-()с), то можно считать . ТогдаSince the environment is air, which has a significantly lower acoustic resistance than the controlled material (grew - () s), we can assume. Then
Дц -kh+arctgj ftglc0hi (2)DC -kh + arctgj ftglc0hi (2)
Амплитуда принимаемых акустически колебаний,, прошедших воздушные промежутки и контролируемое изделие, может быть представлена в виде The amplitude of the acoustically received vibrations that have passed the air gaps and the product being monitored can be represented as
У Рй9а РСRy9a RS
ЧH
1ИЧЛ1IChL
4cos8k hVi$sin k h4cos8k hVi $ sin k h
Определ ют соотношение амплитуд принимаемых и излучаемых акустических колебаний 1Determine the ratio of the amplitudes of the received and emitted acoustic vibrations 1
КTO
ЧH
(А)(AND)
cos2k0h+r 2 sincos2k0h + r 2 sin
k0hk0h
Так как амплитуда прошедших контролируемое изделие акустических колебаний значительно меньше амплитуды излучаемых акустических колебаний, то дл ее увеличени (увеличени соотношени сигнал/помеха) с учетом того, что , выбираютSince the amplitude of the acoustic vibrations that passed the controlled product is much smaller than the amplitude of the emitted acoustic vibrations, to increase it (increase the signal to noise ratio), taking into account that, choose
sin илиsin or
k.k.
, ff
Г.G.
Обычно выбирают k0hgO,02-,Usually choose k0hgO, 02-,
,t, t
c0 c0
(5)(5)
(6)(6)
тогдаthen
(7)(7)
откуда частота акустических колебанийwhere does the frequency of acoustic vibrations
f Ј0,0lЈ.f Ј0.0lЈ.
(3)(3)
При выполнении выражени (5) выражени (2) и (k) можно представить какWhen expressing (5), expressions (2) and (k) can be represented as
5 5
00
u«f -kh+arctg|fkeh,u “f -kh + arctg | fkeh,
f+|F(kIhp Выразив из выражени f + | F (kIhp Expressing from the expression
ну и подставив ее (9) получимWell, substituting it (9) we get
Т--ш UCf -kh+arctg ----,T - w UCf -kh + arctg ----,
откудаwhere from
(arctg(arctg
- ulf) с- ulf) s
IW Iw
(9) (10)(9) (10)
(10) величи- в выражение(10) in the expression
(11) (12)(11) (12)
35 35
..
х SSx SS
4545
Из выражени (12) следует, что толщина контролируемого издели не зависит от физико-механических характеристик материала издели . Определение соотношени амплитуд прошедших контролируемое изделие и излучаемых акустических колебаний позвол ет значительно повысить их частоту. Так, дл пленочных материалов9 имеющих толщину мкм, согласно выражению {В) частота акустических колебаний не должна превышать 60-120 кГц (скорость распространени акустических колебаний в материале контролируемого издели прин та равной м/с), что почти на два пор дка выше максимально возможной частотыFrom the expression (12) it follows that the thickness of the controlled product does not depend on the physicomechanical characteristics of the material of the product. Determination of the ratio of the amplitudes of the transmitted test article and the emitted acoustic vibrations can significantly increase their frequency. So, for film materials9 having a thickness of μm, according to expression (B), the frequency of acoustic vibrations should not exceed 60-120 kHz (the propagation velocity of acoustic vibrations in the material of the controlled product is assumed to be m / s), which is almost two orders of magnitude higher than the maximum possible frequency
в способе-прототипе. Это позвол ет увеличить значение первого слагаемого - kh правой части выражени (3} также на два пор дка и учитывать его при определении толщины контролируемого издели , что позвол ет исключить вли ние физико-механических характеристик материала контролируемого издели на результаты измерени . Кроме того, измерение разности фаз принимаемых колебаний опорного и измери- тельного каналов исключает вли ние непосто нства параметров воздушнойin the prototype method. This allows us to increase the value of the first term - kh of the right-hand side of expression (3} also by two orders of magnitude and take it into account when determining the thickness of the controlled product, which eliminates the influence of the physicomechanical characteristics of the material of the controlled product on the measurement results. the phase difference of the received oscillations of the reference and measuring channels eliminates the influence of the variability of the parameters of the air
1010
ет на шину данных микроЭВМ 13, кото ра производит вычисление толщины контролируемого издели по выраже нию (12). С помощью цифрового индик тора 15 отображаетс результат вычис лений - толщина Ь контролируемого из дели 16. В пам ть микроЭВМ 13,в &ид констант введены частота f акустичес ких колебаний и скорость с распростр нени акустических колебаний в воздушной среде. При отсутствии контрол руемого издели 16 в измерительном канале (перед началом измерений) с пmicrocomputer 13 is sent to the data bus, which calculates the thickness of the controlled product by expression (12). Using the digital indicator 15, the calculation result is displayed — the thickness b of the item being monitored 16. In the memory of the microcomputer 13, the frequency f of acoustic vibrations and the speed with propagation of acoustic vibrations in the air are entered into the amp & constant. In the absence of the controlled product 16 in the measuring channel (before measurements) with
среды (температуры, влажности) на ре™ кющью регулируемого фазовращател 9media (temperature, humidity) on a cutting adjustable phase shifter 9
зультат измерени толщины.thickness measurement result.
Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.
Электрические колебани частоты fElectric vibrations of frequency f
производитс уравнивание фазовых набегов s опорном и измерительном каналах () j а при помощи регулируемого аттенюатора 10 - уравнивание амс выхода генератора 1 стабильной час- 2О плитуд на входах блока 11 (). Приequalization of phase incursions s of the reference and measuring channels () j is performed, and with the help of an adjustable attenuator 10, equalization of the output AMS of the generator 1 of the stable 2 O-plate at the inputs of block 11 () is performed. At
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4397166 RU1535139C (en) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Ultrasonic method of determining thicknese of film articles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4397166 RU1535139C (en) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Ultrasonic method of determining thicknese of film articles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1535139C true RU1535139C (en) | 1993-04-30 |
Family
ID=21363301
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4397166 RU1535139C (en) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Ultrasonic method of determining thicknese of film articles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1535139C (en) |
-
1988
- 1988-03-25 RU SU4397166 patent/RU1535139C/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5955669A (en) | Method and apparatus for acoustic wave measurement | |
US4570486A (en) | Ultrasonic thickness gauge circuit with transit path correction | |
JPS5824730B2 (en) | Ultrasonic pulse echo thickness measurement method and device | |
GB1496060A (en) | Method of checking thickness of sheet materials by using acoustic oscillation and a device for effecting the same | |
US4453238A (en) | Apparatus and method for determining the phase sensitivity of hydrophones | |
RU1535139C (en) | Ultrasonic method of determining thicknese of film articles | |
JPS57131058A (en) | Ultrasonic flaw detection equipment | |
SU1633352A1 (en) | Ultrasonic flaw detector | |
JP3228012B2 (en) | Ultrasonic propagation time measurement device | |
JPH01187485A (en) | Ultrasonic distance measuring method | |
RU2106602C1 (en) | Ultrasound flowmeter | |
RU2080593C1 (en) | Device measuring physico-mechanical parameters of medium | |
SU1113735A1 (en) | Device for determination of articles flaws by acoustic emission signals | |
SU807059A1 (en) | Ultrasonic device for measuring article thickness | |
SU794531A1 (en) | Ultrasonic phase meter of flow rate | |
SU711376A2 (en) | Device for measuring ultrasound velocity pulsations | |
RU1820230C (en) | Device for measuring speed of propagation of ultrasonic oscillations | |
SU573071A1 (en) | Device for ultrasonic quality control of materials | |
SU1677531A1 (en) | Device for measuring physico-chemical parameters of medium | |
JP2876790B2 (en) | Ultrasonic propagation velocity measurement method | |
SU842567A1 (en) | Ultrasonic method of multi-layer article quality control | |
SU1381347A2 (en) | Ultrasonic thermometer | |
SU517842A1 (en) | Device for measuring ultrasonic velocity pulsations | |
SU1536299A1 (en) | Apparatus for measuring sound absorption coefficient | |
SU845078A1 (en) | Meter of acoustic wave attenuation coefficient in sheet material |