RU2082161C1

RU2082161C1 - Ultrasound echo-pulse depth meter

Info

Publication number: RU2082161C1
Application number: RU94032669A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Саиткулов; А.Н. Кузьмин
Original assignee: Казанский государственный технологический университет им.А.Н.Туполева
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1997-06-20
Also published as: RU94032669A

Abstract

FIELD: non- destructive flaw-detection. SUBSTANCE: device has probing pulse generator 1, which output is connected to emitter 2 and input of synchronization pulse oscillator 3, which output is connected to synchronization input of time-to-code converter 4. In addition device has receiving detector 5 which is connected to input of amplifier 6 which output is connected to input of time-to-code converter 4, which output is connected to first input of digital comparator 7 and input of memory register 8, which output is connected to second input of digital comparator 7, which output is connected to writing permission input of memory register 8. Output of memory register 8 is connected to input of digital indicator 9. EFFECT: increased precision. 1 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при измерении толщины различных материалов. The invention relates to non-destructive testing and can be used to measure the thickness of various materials.

Известна конструкция толщиномера, содержащая генератор зондирующих импульсов, с выхода которого сигналы поступают на излучающий датчик, датчик, принимающий эхо-импульсы, с выхода которого сигнал поступает на усилитель и далее на осциллограф, регистрирующий момент прихода отраженного импульса. С выхода генератора зондирующих импульсов сигнал поступает также на генератор, вырабатывающий синхроимпульс запуска идущей развертки осциллографа, поступающий на соответствующий его вход. [1]
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является конструкция цифрового толщиномера, где для регистрации эхо-импульсов используется преобразователь время-код и цифровое табло, индицирующее измеренную толщину. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. [1]
Недостатками известных толщиномеров являются неоднозначность отсчета при контроле деталей сложной формы с малым радиусом кривизны поверхностей контролируемой детали и их неэквидистантности.A known construction of a thickness gauge containing a probe pulse generator, from the output of which the signals are transmitted to the emitting sensor, a sensor receiving echo pulses, from the output of which the signal is fed to the amplifier and then to the oscilloscope, which records the moment of arrival of the reflected pulse. From the output of the probe pulse generator, the signal also goes to the generator, which generates a clock pulse for the running scan of the oscilloscope, which arrives at its corresponding input. [one]
The closest in technical essence to the invention is the design of a digital thickness gauge, where a time-code converter and a digital display indicating the measured thickness are used to record echo pulses. Devices for non-destructive testing of materials and products. [one]
The disadvantages of the known thickness gauges are the ambiguity of the reference when controlling parts of complex shape with a small radius of curvature of the surfaces of the controlled part and their nonequivalence.

В связи с тем, что оператор не может знать положение донной поверхности относительно контактной, он вынужден варьировать угловым положением датчика, с тем, чтобы в один из моментов времени подающая ультразвуковая волна была направлена по нормали к данной поверхности детали. Дело в том, что от положения излучающего датчика зависит угол ввода ультразвуковых колебаний в изделие и, соответственно, длина пути, который они пробегают до приемного датчика. Особенно актуально это для измерений малых толщин. Due to the fact that the operator cannot know the position of the bottom surface relative to the contact surface, he is forced to vary the angular position of the sensor so that at one point in time, the supplying ultrasonic wave is directed normal to the given surface of the part. The fact is that the angle of input of ultrasonic vibrations into the product and, accordingly, the length of the path that they run to the receiving sensor depends on the position of the emitting sensor. This is especially true for measurements of small thicknesses.

Очевидно, что правильному положению датчика будет соответствовать минимальное время прихода отраженного импульса относительно момента ввода зондирующего импульса. Существующие толщиномеры стрелочные и цифровые не предусматривают селекцию минимального времени прихода отраженного импульса и на этом этапе возникает погрешность отсчета толщины. В случае использования осциллографа в составе толщиномера оператор, изменяя положение излучающего датчика, ищет минимальное положение отраженного импульса на развертке относительно начала последней. Однако это тоже не гарантирует точность отсчета вследствие субъективной оценки оператора, которому одновременно нужно и наблюдать за экраном и удерживать датчик в правильном положении. Obviously, the minimum arrival time of the reflected pulse relative to the moment of input of the probe pulse will correspond to the correct position of the sensor. Existing gauges gauge and digital do not provide for the selection of the minimum time of arrival of the reflected pulse and at this stage there is an error in the reading of the thickness. In the case of using an oscilloscope as part of a thickness gauge, the operator, changing the position of the emitting sensor, searches for the minimum position of the reflected pulse in the scan relative to the beginning of the latter. However, this also does not guarantee the accuracy of the reading due to the subjective assessment of the operator, who simultaneously needs to observe the screen and hold the sensor in the correct position.

Решаемая техническая задача повышение точности измерений. Solved technical problem improving the accuracy of measurements.

Технический результат достигается тем, что в ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, содержащий генератор зондирующих импульсов, выход которого соединен с излучающим датчиком и с входом генератора синхронизирующих импульсов, выход которого соединен со входом синхронизации преобразователя время-код, приемный датчик, соединенный с входом усилителя, выход которого соединен с входом преобразователя время-код, цифровое табло, дополнительно введены регистр памяти, цифровой компаратор, первый вход которого соединен с выходом преобразователя время-код, второй вход соединен с выходом регистра памяти, вход которого соединен с выходом преобразователя время-код, выход цифрового компаратора соединен со входом разрешения записи регистра памяти, выход регистра памяти соединен со входом цифрового табло. The technical result is achieved by the fact that in an ultrasonic echo-pulse thickness gauge containing a probe pulse generator, the output of which is connected to the emitting sensor and to the input of the synchronizing pulse generator, the output of which is connected to the synchronization input of the time-code converter, the receiving sensor connected to the amplifier input, the output of which is connected to the input of the time-code converter, a digital display, a memory register and a digital comparator are additionally introduced, the first input of which is connected to the output of the converter time-code, the second input is connected to the output of the memory register, the input of which is connected to the output of the time-code converter, the output of the digital comparator is connected to the enable input of the memory register, the output of the memory register is connected to the input of the digital board.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена структурная схема эхо-импульсного толщиномера. Он содержит генератор зондирующих импульсов 1, выход которого соединен с излучающим датчиком 2 и с выходом генератора синхронизирующих импульсов 3, выход которого соединен со входом синхронизации преобразователя время-код 4, приемный датчик 5, соединенный с входом усилителя 6, выход которого соединен со входом преобразователя время-код 4, выход преобразователя 4 подключен к первому цифрового компаратора 7 и к входу регистра памяти 6, выход регистра памяти подключен ко второму входу цифрового компаратора 7, выход которого подключен ко входу разрешения записи регистра памяти 8, выход регистра памяти 8 соединен с входом цифрового табло 9. The invention is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of an echo-pulse thickness gauge. It contains a probe pulse generator 1, the output of which is connected to the emitting sensor 2 and to the output of the synchronization pulse generator 3, the output of which is connected to the synchronization input of the time-code 4 converter, a receiving sensor 5, connected to the input of the amplifier 6, the output of which is connected to the input of the converter time code 4, the output of the converter 4 is connected to the first digital comparator 7 and to the input of the memory register 6, the output of the memory register is connected to the second input of the digital comparator 7, the output of which is connected to the input of write memory register 8, the output of the memory register 8 is connected to the input of a digital display 9.

Эхо-импульсный толщиномер работает следующим образом. Echo-pulse thickness gauge works as follows.

От генератора зондирующих импульсов 1 сигнал поступает на излучающий датчик 2, через который ультразвуковые колебания вводятся в контролируемое изделие, а также на генератор синхронизирующего импульса 3, который подается на преобразователь время-код 4. Отраженные эхо-импульсы поступают на приемный датчик 5, усиливаются усилителем 6 и поступают на преобразователь время-код 4, который преобразует время от момента подачи зондирующего импульса до момента прихода эхо-импульса в цифровой код, пропорциональный толщине изделия. Цифровой код одновременно поступает на первый вход цифрового компаратора 7 и вход регистра памяти 8. С выхода регистра памяти 8, в который перед началом измерений вводится число, соответствующее максимально возможной толщине, контролируемой толщиномером, цифровой код поступает на второй вход цифрового компаратора 7. Таким образом в цифровом компараторе 7 происходит сравнение вода текущей толщины и кода, соответствующего максимальной толщине. В случае, если текущий код окажется меньше кода, хранящегося в регистре памяти 8, тогда на выходе цифрового компаратора 7 вырабатывается сигнал разрешения записи текущего кода памяти 8, поступающий на соответствующий вход регистра памяти 8, и код записывается в регистр памяти 8. На следующем такте процесс сравнения повторяется. По завершении цикла измерений в регистре памяти 8 остается минимальное число из всей совокупности тактов измерений, которые соответствуют минимальной измеренной толщине, получающейся при правильной нормальной установке излучающего датчика 2 на поверхности контролируемой детали. По окончании процесса измерений код, хранящейся в регистре памяти 8, выводится на цифровое табло 9. From the probe pulse generator 1, the signal is transmitted to the emitting sensor 2, through which ultrasonic vibrations are introduced into the controlled product, as well as to the synchronizing pulse generator 3, which is fed to the time-code converter 4. The reflected echo pulses are fed to the receiving sensor 5, amplified by the amplifier 6 and enter the time-code 4 converter, which converts the time from the moment the probe pulse is supplied until the echo pulse arrives in a digital code proportional to the thickness of the product. The digital code is simultaneously fed to the first input of the digital comparator 7 and the input of the memory register 8. From the output of the memory register 8, into which, before the start of the measurements, a number corresponding to the maximum possible thickness controlled by the thickness gauge is entered, the digital code is fed to the second input of the digital comparator 7. Thus in the digital comparator 7, the current water is compared with the current thickness and the code corresponding to the maximum thickness. If the current code turns out to be less than the code stored in the memory register 8, then the output signal of the digital comparator 7 generates a write enable signal for the current memory code 8, which is transmitted to the corresponding input of the memory register 8, and the code is written to the memory register 8. At the next clock the comparison process is repeated. At the end of the measurement cycle in the memory register 8 there remains the minimum number of the total set of measurement steps that correspond to the minimum measured thickness obtained with the correct normal installation of the emitting sensor 2 on the surface of the controlled part. At the end of the measurement process, the code stored in the memory register 8 is displayed on a digital display 9.

Толщиномер по сравнению с известными имеет следующие преимущества:
а) появляется возможность повысить точность измерений, поскольку оператору не нужно беспокоиться о правильном положении датчика. Достаточно установить его на деталь, и пока часть в течение некоторого времени, и из серии десятков тысяч циклов измерений, прошедших за это время, в регистре памяти останется величина толщины, соответствующая правильному нормальному положению датчика, которая затем автоматически выводится на цифровое табло. Таким образом, процесс измерений не зависит от субъективной оценки оператора, что повышает точность измерений;
б) автоматизируется процесс измерений.The thickness gauge in comparison with the known has the following advantages:
a) it becomes possible to improve the accuracy of measurements, since the operator does not need to worry about the correct position of the sensor. It is enough to install it on the part, and so far part of it for some time, and from a series of tens of thousands of measurement cycles that have taken place during this time, the thickness value corresponding to the correct normal position of the sensor will remain in the memory register, which is then automatically displayed on a digital display. Thus, the measurement process does not depend on the subjective assessment of the operator, which increases the accuracy of measurements;
b) the measurement process is automated.

Claims

An ultrasonic echo pulse thickness gauge containing a probe pulse generator, the output of which is connected to a radiating sensor and to the input of a synchronizing pulse generator, the output of which is connected to a synchronization input of a time code converter, a receiving sensor connected to an amplifier input, whose output is connected to a converter input time code, digital a panel, characterized in that it additionally introduced a memory register, a digital comparator, the first input of which is connected to the output of the converter time code, and Ora input to output of the storage register, whose input is connected to the output time code converter, a digital comparator output is connected to the input of a memory register write enable memory output register to the input of the digital board.