RU1781538C - Ultrasound echo-pulse thickness meter - Google Patents

Ultrasound echo-pulse thickness meter

Info

Publication number
RU1781538C
RU1781538C SU904888024A SU4888024A RU1781538C RU 1781538 C RU1781538 C RU 1781538C SU 904888024 A SU904888024 A SU 904888024A SU 4888024 A SU4888024 A SU 4888024A RU 1781538 C RU1781538 C RU 1781538C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
adder
inputs
comparison unit
Prior art date
Application number
SU904888024A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Потапов
Валерий Андреевич Картамышев
Валентина Александровна Потапова
Original Assignee
Волжский филиал научно-производственного объединения "Энергия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Волжский филиал научно-производственного объединения "Энергия" filed Critical Волжский филиал научно-производственного объединения "Энергия"
Priority to SU904888024A priority Critical patent/RU1781538C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1781538C publication Critical patent/RU1781538C/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности измерений. Запоминающий блок и блок сравнени  обеспечивают выборку импульсов на выходе триггеров, имеющих длительность, соответствующую толщине измер емого издели , и амплитуду , превышающую заданн ггГур6вепь. Точность измерений повышаетс  за счет делени  разнос™ длйтел ыГостеГГимпульса между первым и вторым эхо-импульсами с длительностью импульсов между третьим и j четвертым и последующими эхо-импульса- ми на число пар эхо-импульсов, амплитуда которых превышает заданный уровень. 2 з.п. ф-лы, А ил.The invention relates to a measurement technique. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements. The storage unit and the comparison unit provide a sampling of pulses at the output of the triggers, having a duration corresponding to the thickness of the measured product and an amplitude exceeding the given value of Gur6vep. The measurement accuracy is improved by dividing the separation ™ of the duration of the GuestHPG pulse between the first and second echo pulses with the pulse duration between the third and j fourth and subsequent echo pulses by the number of pairs of echo pulses whose amplitude exceeds a predetermined level. 2 s.p. f-ly, A il.

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  толщины изделий из различных материалов.The invention relates to a measuring and control technique and can be used to control the thickness of products from various materials.

Известен ультразвуковой толщиномер, содержащий последовательно соединенные кварцевый генератор, синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, акустический преобразователь, усилитель, формирователь , второй вход которого св зан с выходом синхронизатора, и ключ, а также задатчик кода, соединенный со вторым входом ключа, и индикатор, последовательно соединенные умножающий цифроаиалого- вый преобразователь и интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, включенные между выходом ключа и входом индикатора .A known ultrasonic thickness gauge containing a series-connected crystal oscillator, synchronizer, probe pulse generator, acoustic transducer, amplifier, driver, the second input of which is connected to the output of the synchronizer, and a key, as well as a code adjuster connected to the second key input, and an indicator, in series connected multiplying digital-to-analog converter and integrating analog-to-digital converter connected between the key output and the indicator input.

Недостатком известного толщиномера  вл етс  низка  точность измерений, вызванна  дискретностью счета числа периодов тактовых импульсов кварцевого генератора.A disadvantage of the known thickness gauge is the low measurement accuracy caused by the discrete counting of the number of periods of the clock pulses of the crystal oscillator.

Известен ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, акустический преобразователь и усилитель, последовательно соединенные первый одновибратор, входом подключенный к второму выходу синхронизатора, первый RS- триггер, схему совпадений, выходом подключенную к С-входу первого RS-трйгге- ра, вторые однопибратор, RS-триггер, схему совпадений, вторым входом подключенную к R-входу второго RS-триггера третьи одно- вибратор, RS-трипер, схему совпадений,Known ultrasonic echo-pulse thickness gauge containing a serially connected synchronizer, a probe pulse generator, an acoustic transducer and an amplifier, a first one-shot vibrator connected in series, an input connected to a second synchronizer output, a first RS trigger, a matching circuit connected to a C RS input of the first RS trigger, second one-shot, RS-trigger, match circuit, second input connected to the R-input of the second RS-trigger third single-vibrator, RS-tripper, match pattern,

Х|X |

Ы 00S 00

вторым входом подключенную к С-входу третьего RS-триггера, измеритель временных интервалов, вторым входом подключен- ный к первому выходу второй схемы совпадений и индикатор. Установочные R- входы RS-триггеров и третий вход измерител  временных интервалов подключены к второму входу синхронизатора. Первый компаратор Тфрвым входом подключен к выходу усйлйтел вторым входом - к источ- нику опррного напр жени , а выходом - к вторым входам схем совпадений (2).the second input connected to the C-input of the third RS-flip-flop, a time interval meter, the second input connected to the first output of the second coincidence circuit and an indicator. Installation R-inputs of RS-flip-flops and the third input of the time interval meter are connected to the second input of the synchronizer. The first comparator with the third input is connected to the output by the second input - to the voltage reference source, and by the output - to the second inputs of the matching circuits (2).

Недостаткомтга ёстного толщиномера  вл етс  низка  точность измерений, вызванна  наличием методической погрешности , котора  возникает вследствие того, что при неизменном уровне срабатывани  первого компаратора и изменени  амплитуды эхо-импульсов при изменении шероховатости или клиновидности поверхности изме- р емого издели , возможна потер  одного полупериода электрического импульса, что измен ет врем  срабатывани  первого компаратора .The disadvantage of the local thickness gauge is the low accuracy of measurements caused by the presence of a methodological error, which arises due to the fact that with a constant level of response of the first comparator and a change in the amplitude of the echo pulses due to a change in the roughness or wedge-shaped surface of the measured product, one half-cycle of an electric pulse is possible which changes the response time of the first comparator.

Наиболее близким к за вл емому  вл етс  техническое решение, содержащее последовательно соединенные синхронизатор , генератор, акустический преобразователь , предварительный усилитель, усилитель-формирователь , первый триггер, первый умножитель временных интервалов , первый генератор линейно измен ющегос  напр жени , первый пиковый детектор, сумматор, аналого-цифровой преобразователь , блок пам ти и блок индикации , последовательно соединенные второй триггер, второй умножитель временных интервалов , второй генератор линейно измен ющегос  напр жени  и второй пиковый детектор, последовательно соединенные первый одновибратор и RS-триггер и второй одновибратор. Выход второго пикового детектора соединен со вторым входом сумматора , а вход второго триггера подключен к выходу усилител -формировател . Выход второго умножител  временных интервалов соединен со входом второго одновибрато- ра, а выход последнего соединен со вторыми входами аналого-цифрового преобразовател  и блока пам ти. Выход второго триггера соединен с входом первого одно- вибратора, выход RS-триггера соединен с вторыми входами триггеров, а выход синхронизатора соединен с вторыми входами RS-триггера и пиковых детекторов.Closest to the claimed invention is a technical solution comprising a serially connected synchronizer, a generator, an acoustic transducer, a preamplifier, an amplifier-driver, a first trigger, a first time interval multiplier, a first ramp generator, a first peak detector, an adder, analog-to-digital converter, a memory unit and an indication unit connected in series to a second trigger, a second time interval multiplier, a second generator linearly luminant voltage and a second peak detector connected in series and a first one-shot RS-flip-flop and a second monostable multivibrator. The output of the second peak detector is connected to the second input of the adder, and the input of the second trigger is connected to the output of the amplifier-former. The output of the second time interval multiplier is connected to the input of the second one-shot, and the output of the latter is connected to the second inputs of the analog-to-digital converter and the memory unit. The output of the second trigger is connected to the input of the first single-vibrator, the output of the RS-trigger is connected to the second inputs of the triggers, and the output of the synchronizer is connected to the second inputs of the RS-trigger and peak detectors.

Недостатком данного технического решени   вл етс  низка  точность измерений , вызванна  тем, что первый эхо-сигнал отражаетс  от поверхности контактной жидкости и временной интервал между первым и вторым эхо-импульсами пропорционален суммарной толщине издели  и контактной жидкости в месте установки преобразовател .The disadvantage of this technical solution is the low accuracy of measurements, caused by the fact that the first echo signal is reflected from the surface of the contact liquid and the time interval between the first and second echo pulses is proportional to the total thickness of the article and contact liquid at the transducer installation site.

Цель изобретени  - повышение точности измерений.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер , содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор, акустический преобразователь, предварительный усилитель, усилитель-формирователь и первый триггер, последовательно соединенные первый генератор линейно измен ющегос  напр жени , первый пиковый детектор, сумматор и аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные второй генератор линейно измен ющегос  напр жени  и второй пиковыйThis goal is achieved in that an ultrasonic echo-pulse thickness gauge comprising a serially connected synchronizer, a generator, an acoustic transducer, a pre-amplifier, a driver-amplifier and a first trigger, a serially connected first ramp generator, a first peak detector, an adder and an analog digital converter, serially connected to a second ramp generator and a second peak

детектор, выходом соединенный с вторым входом сумматора, последовательно соединенные второй триггер, входом подключенный к выходу усилител -формировател , и первый одновибратор, а также RS-триггер,a detector with an output connected to the second input of the adder, a second trigger connected in series, an input connected to the output of the amplifier-former, and the first one-shot, as well as the RS-trigger,

первым входом подключенный к выходу синхронизатора, а входом соединенный с вторыми входами первого и второго RS- триггеров, второй одновибратор и блок индикации согласно изобретению, снабженthe first input connected to the output of the synchronizer, and the input connected to the second inputs of the first and second RS-triggers, the second one-shot and display unit according to the invention, is equipped

последовательно соединенными запоминающим блоком, блоком сравнени , цифровым сумматором и цифровым делителем, выходом соединенным со входом блока индикации , счетчиком, выходом соединеннымconnected in series by a storage unit, a comparison unit, a digital adder and a digital divider, an output connected to the input of the display unit, a counter, an output connected

с вторым входом цифрового делител , а входом подключенный к выходу блок сравнени , и схемой ИЛИ, выходом соединенной с вторыми входами первого и второго пиковых детекторов, причем выход первого одновибратора соединен с входом второго одновибратора и вторым входом аналого- цифрового преобразовател , выход второго одновибратора соединен с первыми входами запоминающего блока и схемы ИЛИ иwith the second input of the digital divider, and the comparison unit connected to the output, and an OR circuit connected to the second inputs of the first and second peak detectors, the output of the first one-shot connected to the input of the second one-shot and the second input of the analog-to-digital converter, the output of the second one-shot with the first inputs of the storage unit and circuit OR and

вторым входом блока сравнени , выход синхронизатора соединен с вторыми входами схемы ИЛИ, счетчика, запоминающего блока и цифрового сумматора, выход первого триггера соединен с входом первого генератора линейно измен ющегос  напр жени , выход второго триггера соединен с входом второго генератора линейно измен ющегос  напр жени , выход аналого-цифрового преобразовател  соединен с четвертым входом блока сравнени  и третьими входами запоминающего блока и сумматора, а второй вход RS-триггера подключен к второму выходу блока сравнени .the second input of the comparison unit, the synchronizer output is connected to the second inputs of the OR circuit, the counter, the storage unit and the digital adder, the output of the first trigger is connected to the input of the first ramp generator, the output of the second trigger is connected to the input of the second ramp generator, the output of the analog-to-digital converter is connected to the fourth input of the comparison unit and the third inputs of the storage unit and the adder, and the second input of the RS flip-flop is connected to the second output of the comparison unit.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема за вл емого ультразвукового эхоимпульсного толщиномера; из фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу за вл емого ультразвукового эхо-импульсного толщиномера: на фиг. 3 - функциональна  схема запоминающего блока; на фиг. 4 - функциональна  схема блока сравнени .In FIG. 1 is a functional diagram of a claimed ultrasonic echo pulse thickness gauge; from FIG. 2 is a timing chart illustrating the operation of the claimed ultrasonic echo-pulse thickness gauge: FIG. 3 is a functional block diagram of a storage unit; in FIG. 4 is a functional block diagram of a comparison unit.

Схема (фиг. 1) включает последовательно соединенные синхронизатор 1. генератор 2, акустический преобразователь 3, предварительный усилитель 4, усилитель- формирователь 5, триггер 6, генератор линейно измен ющегос  напр жени  (ГЛИН) 7, пиковый детектор 8, сумматор 9 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10, последовательно соединенные триггер 11, ГЛИН 12 и пиковый детектор 13, последовательно соединенные запоминающий блок 14, блок 15 сравнени , цифровой сумматор 16, цифровой делитель 17 и блок 18 индикации , последовательно соединенные одно- вибратор 19, одновибратор 20 и схему 21 ИЛИ, а также счетчик 22 и RS-триггер 23. Выход одновибратора 20 соединен с первым входом запоминающего блока 14, выход схемы 21 ИЛИ соединен с вторыми входами пиковых детекторов 8, 13, первый вход счетчика 22 подключена к первому выходу блока 15 сравнени , а выход счетчика 22 соединен с вторым входом цифрового делител  17. Выход синхронизатора 1 соединен с вторыми входами схемы 21 ИЛИ, счетчика 22, запоминающего блока 14 и цифрового сумматора 16, первым входом RS-триггера 23 и третьим входом блока 15 сравнени . Вход триггера 11 подключен к выходу усилител -формировател  5, а выход пикового детектора 13 соединен с вторым входом сумматора 9. Выход АЦП 10 соединен с четвертым входом блока 15 сравнени  и третьими входами запоминающего блока 14 и цифрового сумматора 16. Выход первого одновибратора 9 соединен с вторым входом АЦП 10, второй вход RS-триггера 23 подключен к второму выходу блока 15 сравнени , выход RS-триггера 23 соединен с вторыми входами триггеров б, 11, а выход триггера 11 соединен с входом одновибратора 19, Акустический преобразователь 3 установлен на поверхность издели  24,The circuit (Fig. 1) includes a synchronizer 1 connected in series 1. an oscillator 2, an acoustic transducer 3, a preamplifier 4, an amplifier-former 5, a trigger 6, a ramp generator 7, a peak detector 8, an adder 9, and an analog -digital converter (ADC) 10, serially connected trigger 11, GLIN 12 and peak detector 13, serially connected memory unit 14, comparator 15, digital adder 16, digital divider 17 and indication unit 18, connected in series to one-vibrator 19, a single vibrator 20 and an OR circuit 21, as well as a counter 22 and an RS trigger 23. The output of a single vibrator 20 is connected to the first input of the storage unit 14, the output of the OR circuit 21 is connected to the second inputs of the peak detectors 8, 13, the first input of the counter 22 is connected to the first output of the comparison unit 15, and the output of the counter 22 is connected to the second input of the digital divider 17. The output of the synchronizer 1 is connected to the second inputs of the OR circuit 21, the counter 22, the storage unit 14 and the digital adder 16, the first input of the RS flip-flop 23 and the third input of the block 15 comparisons. The input of the trigger 11 is connected to the output of the amplifier-former 5, and the output of the peak detector 13 is connected to the second input of the adder 9. The output of the ADC 10 is connected to the fourth input of the comparison unit 15 and the third inputs of the storage unit 14 and the digital adder 16. The output of the first one-shot 9 is connected to the second input of the ADC 10, the second input of the RS-trigger 23 is connected to the second output of the comparison unit 15, the output of the RS-trigger 23 is connected to the second inputs of the triggers b, 11, and the output of the trigger 11 is connected to the input of the one-shot 19, Acoustic transducer 3 is set to overhnost article 24,

Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер работает следующим образом.Ultrasonic echo-pulse thickness gauge works as follows.

Синхронизатор 1 запускает генератор 2, который вырабатывает пр моугольные импульсы (фиг. 2, а) и одновременно устанавливает RS-триггер 23 (фиг. 2, б), запоминающий блок 14, блок 15 сравнени , цифровой сумматор 16, счетчик 22 и, посредством схемы 21 ИЛИ. пиковые детекторы 8, 13 в нулевое состо ние RS-триггер 23 выходным нулевым потенциалом, подаваемым на вторые входы триггеров б, 11, разрешает работу последних С выхода генератора 2 электрические импульсы подаютс  на акустический преобразователь 3, которыйThe synchronizer 1 starts the generator 2, which generates rectangular pulses (Fig. 2, a) and at the same time installs the RS-flip-flop 23 (Fig. 2, b), the storage unit 14, the comparison unit 15, the digital adder 16, the counter 22 and, by Schemes 21 OR. peak detectors 8, 13 in the zero state RS-trigger 23 output zero potential supplied to the second inputs of the triggers b, 11, allows the operation of the latter From the output of the generator 2, electrical pulses are fed to the acoustic transducer 3, which

преобразует электрические сигналы в ультразвуковые импульсы, которУе попадают в измер емое изделие 24, при этом часть энергии ультразвукового импульса етс  от внешней, контактирующей с акусти0 ческим преобразователем 3, поверхности измер емого издели  24 в сторону преобразовател  3, а часть энергии проходит внутрь издели  24 и, отразившись от внутренней поверхности, также возвращаетс  к преоб5 разователю 3, вновь пересека  границу раздела преобразовател  3 и издели  24, На этой границе еще раз происходит частичное отражение энергии ультразвукового импульса , что приводит к многократным отра0 жеии м этих импульсов, постепенно убывающих по амплитуде, причем при каждом отражении от внешней поверхности издели  24 часть энергии уходит в акустический преобразователь 3. Спуст  не5 которое врем , необходимое дл  прохода по линии задержки (не показано), на пье озле- мент агустического преобразовател  3, выполн ющего функцию приемника, попадает сери  ультразвуковых импульсов, преобра0 зуема  акустическим преобразователем 3 в электрические сигналы, которые поступают на вход предварительного усилител  4 (фиг, 2, в). С выхода последнего электрические сигналы поступают на вход усилител -фор5 мировател  5, где происходит дополнительное усиление сигналов, превышающих по амплитуде заданный уровень U (фиг. 2, в), а также формирование крутых фронтов электрических сигналов (фиг. 2, г). С выхода уси0 лител -формировател  5 электрические сигналы подаютс  на первые входы триггеров б, 11. Первый триггер б срабатывает при по влении положительного перепада напр жени  на входе, а второй триггер 11 сра5 батыоает при по влении отрицательного перепада напр жени  на входе, т.е. при по влении переднего и заднего фронтов прр- вого эхо-импульса триггеры G, 11 переход т соответственно в единичное состо ние, аconverts electrical signals into ultrasonic pulses, which fall into the measured product 24, while part of the energy of the ultrasonic pulse is emitted from the external surface of the measured product 24 in contact with the acoustic transducer 3 towards the transducer 3, and part of the energy passes into the product 24 and reflecting from the inner surface, it also returns to transducer 3, again crossing the interface of transducer 3 and article 24. At this boundary, partial reflection of ultra sonic pulse, which leads to multiple reflections of these pulses, gradually decreasing in amplitude, and with each reflection from the outer surface of article 24, part of the energy goes to acoustic transducer 3. After some 5, the time required to pass along the delay line (not shown) , at the pye of the sonic transducer 3, which performs the function of the receiver, a series of ultrasonic pulses falls, converted by the acoustic transducer 3 into electrical signals that are fed to the input itelnogo amplifier 4 (Fig. 2c). From the output of the latter, the electric signals are fed to the input of the amplifier -for5 of the reverberator 5, where there is an additional amplification of signals exceeding the specified level U in amplitude (Fig. 2, c), as well as the formation of steep fronts of electrical signals (Fig. 2, d). From the output of the amplifier-former 5, electric signals are supplied to the first inputs of triggers b, 11. The first trigger b is triggered when a positive voltage drop occurs at the input, and the second trigger 11 is activated when a negative voltage drop occurs at the input, t. e. when the leading and trailing edges of the forward echo pulse appear, the triggers G, 11 go into the single state, respectively, and

0 при по влении переднего и заднего фронтов второго эхо-импульса триггеры 6, 11 переход т соответственно в нулевое состо ние. При по влении третьего и последующих эхо-импуль сов работа триггеров С,0, when the leading and trailing edges of the second echo pulse appear, the triggers 6, 11 go to the zero state, respectively. When the third and subsequent echo pulses appear, the operation of triggers C,

5 11 повтор етс  соответствующим обраюм (фиг. 2, д е). При пс племии импульсов на выходе триггеров 6, 11 ГЛИН 7, 12 соответственно вырабатывают линейно измен ющеес  во времени напр жение (фиг. 2, ж, з), которые поступают на первые входы пиковых детекторов 8, 13 соответственно. Выходные напр жени  пиковых детекторов 8, 13 (фиг. 2, и, к) подаютс  на соответствующие входы сумматора 9, где происходит их суммирование (фиг. 2, л) и с выхода сумматора 9 подаютс  на вход АЦП 10. По заднему фронту импульса на выходе второго триггера 11 срабатывает первый одновибратор 19 (фиг. 2, м). При по влении заднего фронта импульса на выходе последнего срабатывает второй одновибратор 20 (фиг. 2, н) и при по влении заднего фронта на выходе последнего АЦП 10 преобразует сигнал с выхода сумматора 9 в цифровой код, который подаетс  на второй вход блока 15 сравнени  и третьи входы запоминающего блока 14 и цифрового сумматора 16. После срабатывани  одновибратора 20 импульс с выхода по- следнего поступает на первый вход запоминающего блока 14 и цифровой код с выхода АЦП 10 записываетс  в запоминающий блок 14. Импульс с выхода второго одновибратора 20 через схему 21 ИЛИ поступает на вторые входы пиковых детекторов 8, 13 и напр жение на выходе последних устанавливаетс  в ноль Цифровой код с выхода запоминающего блока 14 поступает на первый вход блока 15 сравнени , где данный цифровой код сравниваетс  с цифровым кодом на выходе АЦП 10, который поступает на второй вход блока 15 сравнени , и в случае выполнени  неравенства UBxi UBx2 ивхл - А (где UBxi - цифровой код па первом входе блока 15 сравнени , UBx2 цифровой код на втором входе блока 15 сравнени  А- заданна  величина цифрового кода, характеризующего, точность измерений), на выходе блока 15 сравнени  и по вл етс  импульс, по которому цифровой код на выходе АЦП 10 записываетс  в цифровом сумматоре 16. Счетчик 22 подсчитывает число импульсов по их заднему фронту на выходе блока 15 сравнени . При по влении третьего и четвертого, п того и шестого и т.д. эхо-импульсов соответственно , амплитуда которых превышает задан- ныйуровень U, работа триггеров 6,11 ГЛИН 7, 12, пиковых детекторов 8, 13, сумматора 9, АЦП 10, блока 15 сравнени , счетчика 22, цифрового сумматора 16s и одновибраторов 19, 20 повтор етс , при этом в цифровом сумматоре 16 записываетс  цифровой код, пропорциональный сумме временных интервалов между передними и задними фронтами первого и второго, третьего и четвертого и т.д. эхо-импульсов соответственно , и на выходе счетчика 22 по вл етс  цифровой код, соответствующий числу пар эхо-импульсов. По заднему фронту первого5 to 11 is repeated with the corresponding frame (Fig. 2, e). In the case of pulsed pulses at the output of the triggers 6, 11, the GLIN 7, 12 respectively, a voltage linearly varying in time is generated (Fig. 2, g, h), which are supplied to the first inputs of the peak detectors 8, 13, respectively. The output voltages of the peak detectors 8, 13 (Fig. 2, and, k) are supplied to the corresponding inputs of the adder 9, where they are summed (Fig. 2, l) and from the output of the adder 9 are fed to the input of the ADC 10. The trailing edge of the pulse at the output of the second trigger 11, the first one-shot 19 is triggered (Fig. 2, m). When a trailing edge of the pulse appears at the output of the latter, the second one-shot 20 is triggered (Fig. 2, n) and, when a trailing edge appears at the output of the last ADC 10, it converts the signal from the output of the adder 9 into a digital code, which is fed to the second input of the comparison unit 15 the third inputs of the storage unit 14 and the digital adder 16. After the operation of the single vibrator 20, the pulse from the output of the last is fed to the first input of the storage unit 14 and the digital code from the output of the ADC 10 is recorded in the storage unit 14. The pulse from the output of the second one-shot 20 through the circuit 21, OR is supplied to the second inputs of the peak detectors 8, 13 and the voltage at the output of the latter is set to zero. The digital code from the output of the storage unit 14 is fed to the first input of the comparison unit 15, where this digital code is compared with a digital code at the output of the ADC 10, which is supplied to the second input of the comparison unit 15, and in the case of the inequality UBxi UBx2 input-A (where UBxi is the digital code at the first input of the comparison unit 15, UBx2 is the digital code at the second input of the comparison unit 15, A is the set value of the digital code, characterize it measurement accuracy), the output of comparator unit 15 and is momentum, by which a digital code on output of the ADC 10 is recorded in a digital adder 16. A counter 22 counts the number of pulses at their trailing edge at the output of comparator 15. With the advent of the third and fourth, fifth and sixth, etc. echo pulses, respectively, whose amplitude exceeds a predetermined level U, the operation of triggers 6.11 GLIN 7, 12, peak detectors 8, 13, adder 9, ADC 10, block 15 comparison, counter 22, digital adder 16s and single vibrators 19, 20 is repeated, while in the digital adder 16 a digital code is recorded proportional to the sum of the time intervals between the leading and trailing edges of the first and second, third and fourth, etc. echo pulses, respectively, and a digital code corresponding to the number of pairs of echo pulses appears at the output of counter 22. On the trailing edge of the first

импульса на выходе триггера 11 последовательно срабатывают одновибраторы 19, 20 и при по влении на выходе последнего импульса , который поступает на первые входыof the pulse at the output of the trigger 11, the single-shots 19, 20 are sequentially triggered and when the last pulse appears at the output, which arrives at the first inputs

схемы 21 ИЛИ и запоминающего блока 14, последнее запоминает цифровой код с выхода АЦП 10, соответствующий сумме временных интервалов между передними и задними фронтами первого и второго эхоимпульсов . Блок 15 сравнени  сравнивает цифровые коды на выходах запоминающего блока 14 и АЦП 10. В случае, когда цифровой код на выходе запоминающего блока 14 равен или меньше на величину, не превышающую заданную, цифрового кода на выходе АЦП 10 (или, что то же самое, когда сумма временных интервалов между передними и задними фронтами первого и второго, третьего и четвертого и т.д. эхо-импульсовOR circuit 21 and a storage unit 14, the latter stores a digital code from the output of the ADC 10, corresponding to the sum of the time intervals between the leading and trailing edges of the first and second echo pulses. The comparison unit 15 compares the digital codes at the outputs of the storage unit 14 and the ADC 10. In the case where the digital code at the output of the storage unit 14 is equal to or less than the value set, the digital code at the output of the ADC 10 (or, which is the same, when the sum of the time intervals between the leading and trailing edges of the first and second, third and fourth, etc. echo pulses

равна или меньше на величину, не превышающую заданную, суммы временных интервалов между передними и задними фронтами первого и второго эхо-импульсов ), на первом выходе блока 15 сравнени equal to or less by an amount not exceeding a given sum of time intervals between the leading and trailing edges of the first and second echo pulses), at the first output of the comparison unit 15

по вл ютс  импульсы (фиг. 2, п), по которым цифровой сумматор суммирует и записывает цифровые коды с выхода АЦП 10, а счетчик 22 подсчитывает число этих импульсов. В случае, когда временной интервал междуpulses appear (Fig. 2, p), according to which the digital adder sums and writes digital codes from the output of the ADC 10, and the counter 22 counts the number of these pulses. In the case when the time interval between

эхо-импульсами, амплитуда которых превышает заданный уровень, становитс  больше или отличаетс  в меньшую сторону на величину , превышающую заданную, по сравнению с временным интервалом междуecho pulses, the amplitude of which exceeds a predetermined level, becomes larger or differs in a smaller direction by an amount greater than a specified, compared with the time interval between

первым и вторым эхо-импульсами, на втором выходе блока 15 сравнени  по вл етс  высокий потенциал, при этом на выходе RS- триггера 23 также по вл етс  высокий потенциал (фиг. 2, о), по которому триггеры 6,the first and second echo pulses, the high potential appears at the second output of the comparison unit 15, while the RS potential of the trigger 23 also shows a high potential (Fig. 2, o), according to which the triggers 6,

11 переход т в нулевое состо ние и работа ГЛИН 7, 12, пиковых детекторов 8, 13, сумматора 9, АЦП 10 прекращаетс  (до прихода нового импульса с выхода синхронизатора 1). Цифровой делитель 17 с переменным коэффициентом делени  производит деление цифрового кода на выходе цифрового сумматора 16, соответствующего сумме временных интервалов между передними и задними фронтами первого и второго,11, the GLIN 7, 12, peak detectors 8, 13, adder 9, and ADC 10 stop operating (until a new pulse arrives from the output of synchronizer 1). A digital divider 17 with a variable division coefficient divides the digital code at the output of the digital adder 16, corresponding to the sum of the time intervals between the leading and trailing edges of the first and second,

третьего и четвертого и т.д. эхо-импульсов, на число, хран щеес  в пам ти счетчика 22, и с выхода цифрового делител  17 результат делени  передаетс  на вход блока 18 индикации .third and fourth, etc. echo pulses, by the number stored in the memory of the counter 22, and from the output of the digital divider 17, the division result is transmitted to the input of the display unit 18.

При по влении заднего фронта импульсов на выходе второго триггера 11 последовательно срабатывают одновибраторы 19, 20 и импульсы с выхода последнего через схему 21 ИЛИ поступают на вторые входыWhen a trailing edge of pulses appears at the output of the second trigger 11, one-shots 19, 20 are sequentially triggered and pulses from the output of the latter through circuit 21 OR are fed to the second inputs

пиковых детекторов 8, 13 и последние устанавливаютс  в ноль. Таким образом, на выходе пиковых детекторов 8,13 по окончании импульсов на выходе триггеров б, 11 соответственно по вл ютс  напр жени , пропорциональное длительности этих импульсов и через определенное врем , равное длительности импульсов одновибра- тора 19, 20 (что необходимо дл  записи выходного напр жени  сумматора 9 в АЦП 10 и устранени  ложных срабатываний). Следовательно , в цифровом сумматоре 16 цифровой код, соответствующий сумме временных интервалов между передними и задними фронтами эхо-импульсов, амплитуда которых превышает заданный уровень и интервал времени между которыми входит в заданный интервал.peak detectors 8, 13 and the latter are set to zero. Thus, at the output of the peak detectors 8.13, at the end of the pulses, the output of the triggers b, 11, respectively, shows voltages proportional to the duration of these pulses and after a certain time equal to the duration of the pulses of the one-shot 19, 20 (which is necessary to record the output voltage of the adder 9 in the ADC 10 and eliminating false alarms). Therefore, in the digital adder 16, a digital code corresponding to the sum of the time intervals between the leading and trailing edges of the echo pulses, the amplitude of which exceeds a predetermined level and the time interval between which is included in a predetermined interval.

Функциональна  схема запоминающего блока 14 представлена на фиг. 3.A functional diagram of the storage unit 14 is shown in FIG. 3.

Запоминающий блок 14 содержит последовательно соединенные RS-триггер 25, одновибратор 26 и оперативно-запоминающий блок (03Б) 27. Первый и второй входы RS-триггера 25 и второй вход 03 Б 27 соединены с первым, вторым и третьим входами запоминающего блока 14 соответственно, а выход 03Б 27 соединен с выходом последнего .The storage unit 14 contains a series-connected RS-flip-flop 25, a one-shot 26 and random access memory (03B) 27. The first and second inputs of the RS-flip-flop 25 and the second input 03 B 27 are connected to the first, second and third inputs of the storage unit 14, respectively and the output 03B 27 is connected to the output of the latter.

Запоминающий блок 14 работает следующим образом.The storage unit 14 operates as follows.

При поступлении импульса с выхода синхронизатора 1 на второй вход RS-триггера 25 последний переходит в единичное состо ние . После срабатывани  одновибра- тора 19 АЦП 10 преобразует напр жение на входе последнего в цифровой код, который поступает на второй вход ОЗБ 27 и при по влении импульса на выходе второго од- новибратора 20 RS-триггера 25 переходит в нулевое состо ние, при этом срабатывает одновибратор 26, выходной импульс которого поступает на первый вход ОЗБ 27 и в последнем записываетс  цифровой код, поступивший с выхода АЦП 10. Последующа  работа одновибратора 20 не измен ет состо ни  второго RS-триггера 25 и цифровой код в ОЗБ 27 сохран етс  до по влени  следующего импульса на выходе синхронизатора 1,Upon receipt of a pulse from the output of the synchronizer 1 to the second input of the RS-flip-flop 25, the latter goes into a single state. After the single-shot 19 is triggered, the ADC 10 converts the voltage at the input of the latter to a digital code, which is fed to the second input of the OZB 27 and, when a pulse occurs at the output of the second one-shot 20 of the RS flip-flop 25, it goes to the zero state. a single vibrator 26, the output pulse of which is fed to the first input of the OZB 27 and the last digital code is written from the output of the ADC 10. The subsequent operation of the single vibrator 20 does not change the state of the second RS-flip-flop 25 and the digital code in the OZB 27 is stored until the appearance next pulse at the output of the synchronizer 1

Функциональна  схема блока 15 сравнени  представлена на фиг. 4.The functional block diagram of the comparison unit 15 is shown in FIG. 4.

Блок 15 сравнени  содержит последовательно соединенные сумматор 28, двух- пороговый компаратор 29 и схему 30 2И. Вход сумматора 28 и второй вход двухпоро- гового компаратора 29 соединены с первым входом блока 15 сравнени . Второй вход схемы 30 214, второй вход сумматора 28 и третий входдсухпорогового компаратора 29 соединены с вторым, третьим и четвертымComparison unit 15 comprises series-connected adder 28, two-threshold comparator 29, and 2I circuit 30. The input of the adder 28 and the second input of the two-threshold comparator 29 are connected to the first input of the comparison unit 15. The second input of the circuit 30 214, the second input of the adder 28 and the third input of the double-threshold comparator 29 are connected to the second, third and fourth

входами блока 15 сравнени  соответственно , а выход схемы 30 2И и второй вход двух- порогового компаратора 29 соединены с первым и вторым выходами блока 15 срав- нени  соответственно.the inputs of the comparison unit 15, respectively, and the output of the 2I circuit 30 and the second input of the two-threshold comparator 29 are connected to the first and second outputs of the comparison unit 15, respectively.

Блок 15сравнени  работает следующим образом.The comparison unit 15 operates as follows.

При по влении импульса на выходе синхронизатора 1 сумматор 28 устанавливаетс When a pulse appears at the output of the synchronizer 1, the adder 28 is installed

0 в исходное состо ние. Цифровой код с выхода АЦП 10 поступает на третий входдвух- порогового компаратора 29. Цифровой код с выхода запоминающего блока 14 подаетс  на первый вход сумматора 28 и второй вход0 to the initial state. The digital code from the output of the ADC 10 is supplied to the third input of the two-threshold comparator 29. The digital code from the output of the storage unit 14 is supplied to the first input of the adder 28 and the second input

5 двухпорогового компаратора 29. В сумматоре 28 производитс  вычитание данного цифрового кода на величину, пропорциональную времени прохождени  эхо-импульсов по контактной жидкости. Таким образом, на5 of the two-threshold comparator 29. In the adder 28, this digital code is subtracted by an amount proportional to the time the echo pulses travel through the contact liquid. So on

0 первом и втором входах двухпорогового компаратора 29 устанавливаютс  нижний и верхний пороги срабатывани  (т.е. заданный интервал) соответственно. В том случае , когда цифровой код с выхода АЦП 10At the first and second inputs of the two-threshold comparator 29, lower and upper thresholds (i.e., a predetermined interval) are set respectively. In the case when the digital code from the output of the ADC 10

5 входит в заданный интервал, на первом выходе двухпорогового компаратора 29 сохран етс  высокий потенциал и триггеры 6, 11 продолжают работу, и импульсы с выхода одновибратора 20 через схему 30 2И посту0 пают на первый вход счетчика 22. В том случае, когда временной интервал между эхо-импульсами отличаетс  от заданного, причем максимальна  длительность определ етс  длительностью временного интер5 вала между первым и вторым эхо-импульсами , а минимальна  длительность равна разности между последними интерсалом и интервалом, соответствующим времени прохождени  эхо-импульсов по контактной5 enters a predetermined interval, the high potential is maintained at the first output of the two-threshold comparator 29, and the triggers 6, 11 continue to operate, and the pulses from the output of the one-shot 20 through the circuit 30 2A and arrive at the first input of the counter 22. In the case when the time interval between the echo pulses differ from the set one, the maximum duration being determined by the duration of the time interval between the first and second echo pulses, and the minimum duration equal to the difference between the last interval and the interval corresponding to Meni passage echo pulses on contact

0 жидкости, потенциалы на выходах двухпорогового компаратора 29 измен ютс , при этом RS-триггер 23, а вместе с последним триггеры 6, 11, переход т в нулевое состо ние . Одновибраторы 19, 20 последователь5 но срабатывают как и в предыдущем случае, однако потенциал на выходе схемы 29 2И не измен етс  и цифровой код, соответствующий последнему интервалу, отличающемус  от заданного интервала, в цифровой сумма0 тор не заноситс  и импульс на вход счетчика 22 не поступает.0 liquids, the potentials at the outputs of the two-threshold comparator 29 change, while the RS flip-flop 23, and together with the latter triggers 6, 11, go to the zero state. The one-shots 19, 20 sequentially 5 work as in the previous case, however, the potential at the output of the circuit 29 2I does not change and the digital code corresponding to the last interval, which differs from the specified interval, is not entered into the digital adder 0 and the pulse does not enter the counter input 22 .

Временной интерзал между первым и вторым эхо-импульсами несколько больше временных интервалов между вторым иThe time interval between the first and second echo pulses is slightly larger than the time intervals between the second and

5 третьим и последующими эхо-импульсами, т.к. первый эхо-импульс отражаетс  от наружной поверхности контактной жидкости, а второй и последующие эхо-импульсы отражаютс  от поверхности издели  24. Следовательно , при измерении толщины изделий5 by the third and subsequent echo pulses, as the first echo pulse is reflected from the outer surface of the contact liquid, and the second and subsequent echo pulses are reflected from the surface of the article 24. Therefore, when measuring the thickness of the products

прототипом результат измерени  будет несколько выше (отличаетс  на толщину контактной жидкости). При измерении толщины издели  24 за вл емым ультразвуковым эхо-импульсным толщиномером ошибка измерений будет значительно ниже, т.к. временной интервал между третьим и четвертым и т.д. эхо-импульсами соответст- вуеттолщина издели  24 и при делении цифрового кода, соответствующего суммарному временному интервалу на число соответствующих импульсов, результирующа  ошибка снижаетс  во столько раз, сколько пар превышает по амплитуде заданный уровень и этим достигаетс  повышение точности из- мерений.the prototype measurement result will be slightly higher (differs by the thickness of the contact liquid). When measuring the thickness of product 24 with an ultrasonic pulse echo pulse thickness gauge, the measurement error will be much lower, since time interval between the third and fourth, etc. echo pulses correspond to the thickness of article 24, and when dividing the digital code corresponding to the total time interval by the number of corresponding pulses, the resulting error is reduced as many times as the pairs exceed the specified level in amplitude and this increases the accuracy of measurements.

Claims (3)

Формула изобретени  1. Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер , содержащий последовательно со- единенные синхронизатор, генератор, акустический преобразователь, предварительный усилитель, усилитель-формирователь и первый триггер, последовательно соединенный первый генератор линейно Измен ющегос  напр жени , первый пиковый детектор, сумматор и аналого-цифровой преобразователь, последовательно соединенные второй генератор линейно измен ющегос  напр жени  и второй пико- вый детектор, выходом соединенный с вторым входом сумматора, последовательно соединенные второй триггер, первым входом подключенный к выходу усилител - формировател , и первый одновибратор, RS-триггер, R-входом подключенный к выходу синхронизатора, а выходом соединенный с вторыми входами первого и второго триггеров , второй одновибратор и блок индикации , отличающийс  тем, что, С целью повышени  точности, он снабжён последовательно соединенными запоминающим блоком, блоком сравнени , цифровым сумматором и цифровым делителем, выходом соединенным с входом блока индикации, счетчиком, выходом соединенным с вторым входом цифрового делител , а первым входом подключенным к выходу устройства сравнени , и схемой ИЛИ, выходом соединенной с вторыми входами первого и второго пиковых детекторов, выход первого одновибратора соединен с входим второго одновибратора и с вторым входом аналого- цифрового преобразовател , выход второго одновибратбра соединен с первыми входами запоминающего блока и схемы ИЛИ и вторым входом блока сравнени , выход синхронизатора соединен с вторыми входами схемы ИЛИ, счетчика, запоминающего блока и цифрового сумматора и с третьим входом блока сравнени , выход первого триггера соединен с входом первого генератора линейно измен ющегос  напр жени , выход второго триггера соединен с входом второго генератора линейно измен ющегос  напр жени , выход аналого-цифрового преобразовател  соединен счетвертым входом блока сравнени  и с третьими входами запоминающего блока и сумматора, a S- вход RS-триггера подключен к второму выходу блока сравнени .SUMMARY OF THE INVENTION 1. An ultrasonic echo-pulse thickness gauge comprising a serially connected synchronizer, a generator, an acoustic transducer, a pre-amplifier, a driver-former and a first trigger, a serially connected first ramp generator, a first peak detector, an adder and an analog a digital converter, a second linearly varying voltage generator and a second peak detector connected in series to the second input of the adder in series sequentially connected by a second trigger, the first input connected to the output of the amplifier - former, and the first one-shot, RS-trigger, R-input connected to the output of the synchronizer, and the output connected to the second inputs of the first and second triggers, the second one-shot and display unit, characterized in In order to increase accuracy, it is equipped with a memory unit, a comparison unit, a digital adder and a digital divider connected in series, an output connected to the input of the display unit, a counter, a connection output connected to the second input of the digital divider, and the first input connected to the output of the comparison device, and an OR circuit connected to the second inputs of the first and second peak detectors, the output of the first one-shot is connected to the input of the second one-shot and to the second input of the analog-to-digital converter, the output of the second one-shot is connected to the first inputs of the storage unit and the OR circuit and the second input of the comparison unit, the output of the synchronizer is connected to the second inputs of the OR circuit, counter, storage unit and digital sou the motherboard and with the third input of the comparison unit, the output of the first trigger is connected to the input of the first ramp generator, the output of the second trigger is connected to the input of the second ramp generator, the output of the analog-to-digital converter is connected to the fourth input of the comparison unit and to the third inputs a storage unit and an adder, a S-input of the RS-flip-flop connected to the second output of the comparison unit. 2.Толщиномер по п. 1, о т л и ч а ю щ и- й с   тем, что запоминающий блок выполнен из последовательно соединенных RS-триггера , одновибратора, оперативно-запоминающего блока, а R-вход и S-вход RS-триггера и второй вход и выход оперативно-запоминающего блока  вл ютс  соответственно первым, вторым и третьим входами и выходом запоминающего блока2. The thickness gauge according to claim 1, with the fact that the storage unit is made of series-connected RS-flip-flop, one-shot, random-access memory, and the R-input and S-input RS- the trigger and the second input and output of the random access memory are respectively the first, second and third inputs and output of the memory block 3.Толщиномер по п. 1, о т л и ч а ю щ и- й с   тем, что блок сравнени  выполнен из последовательно соединенных сумматора, двухпорогового компаратора и схемы 2И, вход сумматора и второй вход дчухпорого- вого компаратора  вл ютс  первым входом блока сравнени , второй вход схемы И, второй вход сумматора и третий вход двухпорогового компаратора  вл ютс  соответственно вторым, третьим и четвёртым входами блока сравнени , а выход схемы И и второй выход двухпорогового компаратора  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами блока сравнени .3. The thickness gauge according to claim 1, with the exception that the comparison unit is made up of a series-connected adder, a two-threshold comparator and circuit 2I, the input of the adder and the second input of the two-way comparator are the first input the comparison unit, the second input of the And circuit, the second input of the adder and the third input of the two-threshold comparator are respectively the second, third and fourth inputs of the comparison unit, and the output of the And circuit and the second output of the two-threshold comparator are the first and second outputs of the comparison unit, respectively. и-Д -Д -А-А-А л /у4i-D -D -A-A-A l / u4 П П П П ПP P P P P 3 I13 I1 УЛUL л л л Лl l l l л л Л /лl l l / l Риг.2Riga 2 ЛL I-I (-II-I (-I Драм  Drum 11 Фиг. ЬFIG. B 3$х0Э3 $ x0E fЈxodfЈxod Рс/г4Pc / g4 4faod4faod 2&соб2 & sob ЬыкоЬBark
SU904888024A 1990-12-05 1990-12-05 Ultrasound echo-pulse thickness meter RU1781538C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904888024A RU1781538C (en) 1990-12-05 1990-12-05 Ultrasound echo-pulse thickness meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904888024A RU1781538C (en) 1990-12-05 1990-12-05 Ultrasound echo-pulse thickness meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1781538C true RU1781538C (en) 1992-12-15

Family

ID=21548363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904888024A RU1781538C (en) 1990-12-05 1990-12-05 Ultrasound echo-pulse thickness meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1781538C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1293488,кл. G 01 В 17/02,1987. Авторское свидетельство СССР № 1357709, кл. G 01 В 17/02, 1987. Приборы дл неразрушающего контрол материалов и изделий. Справочник / Под ред. В.В.Клюева, М.: Машиностроение, 1986, с. 275. Авторское свидетельство СССР Мг 1696858, кл. G 01 В 17/02, 1989. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3394589A (en) Apparatus for measuring liquid level
US3985022A (en) Ultrasonic thickness measuring method and apparatus
US4084148A (en) Object recognition system
US3423992A (en) Ultrasonic apparatus for measuring thickness or distances
NL8003086A (en) METHOD AND APPARATUS FOR LOCATING A LIGHT OR FLASH ARC IN A WAVE PIPE
RU1781538C (en) Ultrasound echo-pulse thickness meter
US3276249A (en) Ultrasonic measuring apparatus
GB1119053A (en) Improvements in or relating to ultrasonic measuring apparatus
EP0122984B1 (en) Time measuring circuit
SU1054809A1 (en) Echo sounder
SU958959A1 (en) Railway flaw detector
SU1716422A1 (en) Device for selection of acoustic signals
RU2032154C1 (en) Ultrasonic level meter
RU2052768C1 (en) Ultrasonic distance meter
SU954873A1 (en) Meter of ultrasound speed in liquid
SU569861A1 (en) Ultrasonic level gauge
SU1619168A1 (en) Apparatus for ultrasonic inspection
SU1681231A1 (en) Receiving channel of ultrasonic control device
RU2069841C1 (en) Device measuring ultrasound velocity
RU1820230C (en) Device for measuring speed of propagation of ultrasonic oscillations
SU1037160A1 (en) Ultrasonic device for testing articles
SU1013757A1 (en) Ultrasonic echo-pulse thickness meter
SU1670401A1 (en) Ultrasonic thickness gauge
RU1778674C (en) Device for checking gas content in liquid
RU1820319C (en) Method of registration of signals in ultrasonic inspection and device for its implementation