SU1002835A1 - Ультразвуковой толщиномер (его варианты) - Google Patents

Description

1 ; Изобретение относитс  к ультразвуковой измерительной технике и может использоватьс  дл  автоматизированного контрол  размеров изделий, преимущественно толщины, в процессе их обработ;ки или транспортировки на конвейере. Известен ультразвуковой толщиномер , содержащий два основных эхо-локационных канала, располагаемых по обе стороны контролируемого издели , кажды из которых включает импульсный генератор , подключенные к одному его выходу ультразвуковой преобразователь и усилитель , .а к выходу усилител  - вход селек тора,причем выхоп селектора первого канал поаключен к управл ющему вкоау импульсного ген.ератора второго канала, дополнительный эхо-локационный канал, включаю щий установленные в одной плоскости с основньпии ультрозвуковыми преобразовател ми рефлектор и ультразвуковой преоб разователь, усилитель-селектор, выходом подключенный к управл ющему входу импульсного генератора первого канала, а входом - к выходу того же генератора, и последовательно соединенные врем измерительный блок и регистратор. Один вход врем измеригельного блока подключен к выходу селектора второго кана ла Ll. Недостатком известного то шиномера  вл етс  то, что при отсутствии издели  или наличии в нем сквозных отверстий зондирующие импульсы первого канала принимаютс  ультразвуковым преобразователем второго канала и поступают на вход врем измеригельного блока в качестве ложного сигнала. Кроме того, это приводит к перегрузке генератора. Точность измерени  в «звестном толщиномере снижена также за счет сравнительно невысокой крутизны переднего фронта импульсов, поступающих на один из входов врем измерительного блока с дополнительного преобразовател . Цель изобретени  - повышение точности измерений и устранение перегрузки генератора второго канала при отсутствии .контролируемого издели . Поставленна  цель достигаетс  тем, что ультразвуковой толщиномер, содержащий два основных эхо-локационных канала , располагаемых по обе стороны от контролируемого издели , каждый из кото рых включает импульсный генератор, подключенные к одному его выходу ультразв ковой преобразователь и усилитель, а к выходу усилител  - вход селектора, причем выход селектора первого канала подключен к отравл ющему входу импульсног генератора второго канала, дополнитель ный эхо-локационный канал, включающий установленные в- одной плоскости с основ ными ультразвуковыми преобразовател ми рефлектор и ультразвуковой преобразователь , усилитель-селектор, выходом подключенный к управл ющему входу импульсного генератора первого канала, а входом к выходу этого же генератора, и последовательно соединенные врем измерительный блок и регистратор, а один вход врем измерительного блока подключен к выходу селектора второго канала,снабжен блоком задержки и триггером с раздельным запуском в каждом основном канале, один вход триггера первого канала подключен к выходу блока задержки того же канала, его-второй вход - к выходу усилител  второго канала, вход блока задержки первого канала подключен к третьему выходу генератора первого канала , с Которым соединен также вход триггера второго канала, второй вход триггера второго канала подключен к бло ку задержз и второго канала, входом подключенного к выходу генератора второго канала, выходы триггеров обоих каналов подключены к управл ющим входам селекторов соответствующих каналов, а второй вход врем измерительного блока подключен к третьему выходу генератора первого канала. Кроме того, согласно второму варианту толщштомер снабжен ключом, включенньшг между вьпсодом усилител -селектора первого канала и выходом импульсного генератора второго канала, блоком задержки и триггером с раздельным запуском , вход блока задержки подключен к выходу импульсного генератора второго канала, а его выход - к одному из входов триггера, второй вход которого подключен к второму выходу усилител -селектора донолнительного канала,к которо рому также подсоединены управл5пощий вход ключа и второй вход врем измери тельного блока, а выход триггера подключен к управл ющему входу усилител -селектора второго канала. Кроме того, согласно третьему варианту он снабжен включенным между выходом усилител -селектора первого канала и управл ющим входом импульсного генератора второго канала ключом, управл ющий вход которого подсоединен к второму выходу усилител -селектора дополнительного канала, с которым также соединен второй вход врем измерительного бло|ка , двум : блоками задержки и триггером с разделительным запуском в каждом основном канале, входы первых блоков задержки в каждом канале подключены к вторым выходам соответствующих импульсных генераторов, а входы вторых блоков задержки - к выходам соответствующих усилителей-селекторов, выходы блоков задержки в каждом канале подключены к входам соответствзтощих триггеров, а выходы последних - к входам усилителейселекторов . На фиг. 1 изображена структурна  схема ультразвукового толщиномера, первый вариант} на фиг. 2 - то же, второй вариант; на фиг. 3 - то же, третий вариант. По первому варианту ультразвуковой толщиномер содержит первый эхо-локационный канал, включающий импульсный генератор 1, подключенный к одному его выходу ультразвуковой преобразователь 2 и усилитель 3, к. выходу которого подключен вход селектора 4. Второй эхо-локационный канал включает импульсный генератор 5, подключенный к одному его выходу ультразвуковой преобразователь 6 и усилитель 7, к выходу которого подключен вход селектора 8. , Дополнительный эхо-локационный канал включает установленные в одной плоскости с основными у71Ь гразвуковыми преобразовател ми 2 и 6 рефлектор 9 и ультразвуковой преобразователь Юн усилительселектор 11, выходом подключенный к управл ющему входу импульсного генератора 1 первого канала, а входом - к первому выходу этого же генератора I. Врем измерительный блок 12 двум  своими входами подключен к третьему выходу генератора I первого канала и выходу селектора 8 второго канала. Выход врем измерительного блока 12 соединен с входом регистратора 13. К третьему выходу генератора 1 подключен входом блок 14 задержки, выходом соединенный с входом триггера 5гОО283 15 с раздельным запуском, второй вход которого соединен с вьиходом усилител  7 второго канала. Выход генератора 5 второго канала через блок 16 задержки соединен с одним входом тригге-$ ра 17, другой его вход подключен к третьему выходу импульсного генератора 1, выход триггера 17 второго канала подключен к управл ющему входу селектора 8 второго канала, а выход триггера 15 пер-О вого канала подсоединен к управл ющему входу селектора 4 первого канала. Ультразвуковые преобразователи 2 и 6 в процессе работы лоцируют контролируемое изделие 18. По второму варианту толщиномер содержит первый эхо-локационный канал, включающий импульсный генератор 1, к одному выходу которого подключены ультразвуковой преобразователь 2 и уси- 20 литель-селектор 3, второй эхо-локацион ный канал, включающий импульсный ге .нератор 5, к одному выходу которого подключены ультразвуковой преобразователь 6 и усилитель-селектор 7. Дополни-35 тельный эхо-локационный канал образуют установленные в одной плоскости с основ ными преобразовател ми 2 и 6 рефлектор 9 и ультразвуковой преобразова - тель Ю, К преобразователю 10 подключен выход генератора I первого канала и вход . усилител -селектора 11, соединенный первым выходом с управл ющим входом этого же генератора 1. Второй выход усилител -селектора 11 дополнительного канала соединен с входом врем измерительного блока 12, к которому подсоединен р-егистратор 13. Выход усилител -селектора 3 первого канала через ключ 19 соединен с управл  ющим входом импульсного генератора 5 второго-канала. Вгхэрой выход генератора 5 соединен через блок 16 задержки с одним из выходов триггера 17 с раздельным запуском , а его второй вход соединен с выходом усилител -селектора 11 дополнитель ного канала. Своим выходом .триггер 17 подключен к управл ющему входу усилител -селектора 7-8 второго канала. Второй вход ври  измерительного блока 12 соединен с выходом усилител -селектора 7-8 второго канала. По третьему варианту толщ1шомер содержит первый эхо-локационный канал, включающий импульсный генератор 1, к одному входу которого подключен ультразвуковой преобразователь 2 и усилитель15 5д селектор 3-4. Второй эхо-локационный канал содержит импульсный генератор 5, к выходу которого подсоединен ультразвуковой преобразователь 6 и усилительселектор 7-8, Дополнительный эхо-локационный канаЛ образуют установленные в одной плоскости с основными преобразовател ми 2 и 6 рефлектор 9 и ультразвуковой преобразователь 10. Соединенньй с преобразователем Ю выход генератора 1 первого канала через усилитель-селектор 11 соединен с управл ющим входом этого же генератора 1. Второй выход усилител -селектора 11 соединен с одним входом врем измеригельного блока 12, к выходу ко.торого подключен регистратор 13. Выход усилител -селектора 3-4 перво- го канала через ключ 19 соединен с управл ющим входом импульсного генера pg 5 второго канала, второй выход которого подключен через блок 16 задержки к одному из входов триггера 17 с раз-дельным запуском. Второй вход триггера 17 через блок 20 задержки подключен к выходу усилител -селектора 7-8 второго канала и второму входу врем измерительного блока 12, Выход триггера 17 подключен к управл ющему входу усилител -селектора 7-8, К второму выходу усилител -селектора 11 подключен управл ющий вход ключа 19. Третий выход генератора I первого канала через блок 21 задержки соединен с одним входом триггера 22, второй вход которого через блок 23 задержки соединен с выходом усилител -селектора 3-4 первого канала. Выход триггера 22 соединен с вторым входом усилител -селектора 3-4 первого канала. По первому варианту работает толщиномер следуюш11М образом. Генератор 1 возбуждает дополнительный преобразователь 10, осущесгвл ю- щий эхо-локацию рефлектора 9. Эхоимпульс усиливаетс  усилителем 11 и поступает на упраьл юшнй вход генератора 1. В результате, в дополнительном эхолокационном канале формируетс  синхропоследонательноегь импульсов, период следовани  которых определ етс  акустической базой U и скоростью звука. Импупьса и1 генератора 1 возбуждав г также преобразователь 2, осуществл ющий эхо-локашпо издели  18. Эхо-импульс от издели  18 усиливаетс  усилием 3 и форм1фуетс  дл  подачи на селектор 4, 710 который служит дл  временной селекции эхо-импульса от зондирующего импульса. . Импульсом генератора I, задержанным в блоке 14 задержки на врем , превышаюшее длительность зондирующего им- пульса, триггер 15 перебрасываетс  всое ,соответсгвующее отпиранию селектора 4, который в результате пропускает на выхоп .только эхо-импульс от издели  18. Этим сигналом возбуждаетс  генератор 5, формирующий зондирующий импульс преобразовател  6. Зондирующим импульсом, прошедшим через усилитель 7, триггер 15 перебрасываетс  г в состо  ние, соответствующее запиранию селектора 4. Запирание селектора 4 вскоре после приема преобразователем 2 первого эхо-импульса облегчает в первом канале селекцию импульсов многократного отражени , которые вплоть до начала сле дующего цикла не проход т через селекТриггер 17 второго канала импульсом генератора I установлен в состо ние, соответствующее запиранию селектора 8. Импульс с генератора 5, задержанный в блоке 16, перебрасывает его в состо .ние, вызывающее открывание селектора 8 Врем  задержки сигнала в блоке 16 задержки несколько больше длительности .гмпульса генератора 5. Эхо-импульс с выхода селектора 8 и следующий за ним выходной импульс генератора 1 поступают на врем измеритель ный блок 12. Крутизна переднего фронта импульса на третьем выходе генератора .1 не нагруженном преобразовател ми 2 и 10, значительно выше. В блоке 12 определ етс  отношение временных интервалов между входнык ги импульсами к пери.оду их следовани , равному периоду синхронопоследовательное ти. Поступающий на регистратор 13 выходной сигнал блока 12 пр мо пропорционален толщине издели  18 и не зависит от скорости звука в окружающей изделие 1 среде. При отсутствии издели  18 в зоне контрол  преобразователь 6 принимает зондирующий импульс преобразовател  2. Этот импульс усиливаетс  и формируетс  усилием 7, после чего поступает на триггер 15, устанавлива  его в состо ние , соответствующее запиранию селекточ ра 4. Поэтому отраженный от поверхности преобразовател  6 эхо-импульс после приема преобразователем 2 не проходит 358 через запертый селектор 4 на возбуждение генератмэра 5. Тем самым исключаетс  вхождение второго эхо-локационного канала в режиме синхрокольца и сопутствующа  ему перегрузка генератора 5, Кроме того, вследствие отсутстви  на входе триггера 17 импульсов с генератора 5 селектор 8 посто нно заперт, и прин тый преобразователем б зондирующий импульс преобразовател  2 (ложный сигнал) не поступает на вход врем измерительного блока 12. В результате показани  толщиномера соответствуют действительному значению толщины, равному нулю, По второму варианту толщиномер работает следующим образом. Импульсный генератор 1 возбуждает преобразователь 2, при этом осущесгвл етс  эхо-локаци  рефлектора 9. Эхо-импульс усиливаетс  и формируетс  усилителем-селектором 11 и повторно возбуждает генератор 1. В результате, в дополнительном эхо , локационном канале формируетс  синхропоследовательность импульсов, период которых определ етс  акуст1 ческой базой U и скоростью звука внутри базы. Импульсами с генератора I возбуждаетс  также ультразвуковой преобразователь 2. Зондирующий импульс отражаетс  от издели  18, эхо-импульс принимаетс  преобразователем 2, усиливаетс , селектируетс  амплитудной отсечкой, от импульсов многократного отражени  и формируетс  усилителем-селектором 3-4, после чего поступает-на вход ключа 19. На врем  .формировани  на входе усилител селектора 3-4 зондирующего импульса ключ 19 заперт выходным импульсом усилител -селектора 11, Эхо-импульс от поверхности издели  18 проходит через ключ 19 и запускает генератор 5, который возбуждает преобразователь 6. Импульс с выхода генератора 5 .через блок 16 задержки поступает на триггер 17, который перебрасываетс  в состо ние , соответствующее отпиранию усилител -селектора 7-8. При этом происходит усиление и амплитудна  селекци  эхоимпульса от импульсов многократного отражени . После этого эхо-импульс поступает на врем измерительный блок 12. На второй вход врем измерительного блока 12 поступает импульс с выхода усилител селектора 1 L.

BO врем измерительном блоке. 12 опредеп етх:  отношение временных интервалов между входными импульсами к периоду следовани  этих интервалов, равному периоду синхропоследовательноети. Вьпсодной сигнал блока 12, поступающий на регистрирующий блок 13,. пр мо пропорционален толщине издели  18 и не зависит от скорости звука в среде между преобразовател ми 2 и 6 и изделием 18. При отсутствии издели  18 в зоне контрол  преобразователь 2 при эхо-локации принимаег эхо-импульс, отраженный от преобразовател  6 и сдвинутый относительно зондирующего импульса на врем . 2 U /С. Этот импульс поступает на вход ключа 19.

На запирающий вход ключа 19 поступает импульс, сдвинутый относЕтелъно зондирующего также на врем  2 Ь/Ссусилител -селектора 11. Поэтому эхо-импульс от поверхности преобразовател  б Не проходит через запертый ключ 19 на . запуск генератора 5. Тем самьш исключаетс  возможность возбуждени : второго эхо-локационного канала в режиме сйнхрокольца .

Одновременно исключаетс  по вление на выходе усилител  7 пожньк сигналов от .зонцирующегс лмпульса преобразоватегга 2, прин того преобразователау 6, так как при отсутствии открывающих / импульсов с генератора 5 усилительселектор 7-8 посто нно находитс  в , запертом состо нии. Показани  регистратора при этом равны нулю.

По третьему варианту толщиномер работает следующим образом.

Дополнительный эхо-локационный канал работает также, как и во втором варианте толщиномера. При эхо-локации издели  18 первом эхо-локационном канале усилительселектор 3 заперт на врем  зондирующего импульса до тех пор, пока импульс генертора I перебросит триггер 22 в состо ние , соответствующее отпиранию усилите л -4 )ормировател  3.

Вносимое блоком 21 врем  задержки должно быть больще или равно длительности зондирующего импульса.

Первый эхо-импульс с выхода усилител  3. с задержкой, определ емой бпоком 23 задержки, перебрасывает триггер 22 в состо ние, соответствующее запиранию усилител  3. Путем запирани  усилител  3 осуществл етс  надежна  селекци  эхо-импульса от последующих импульсов многократного отражени  в течение дан

ного цикла работы ;независимо от их амплитуды.

Эхо-импульс от издели  18 проходит через ключ 19 и запускает генератор 5 второго канала. При этом осуществл етс  эхо-локаци  издели  18 справой с1чзроны и селекци  эхо-1 мпульса от зондирующего импульса и импульсов многократного отражени .

Эхо-импульсы с выходов усилителейселекторов 11 и 7-8 поступают на врем измерительный блок 12, работающий также , как по второму варианту.

При отсутствии издели  18 эхоимпульс от поверхности преобразовател  6 усиливаетс  и поступает на вход ключа 19. Как и во втором варианте, одновременно с этим импупьссум на запирающий вход ключа 19 поступает импульс с усилител  11.. Параметры усилителейселекторов 3 и 11 выбраны таким образом , что длительности эхо-импульпв на их выводе одинаковы. Таким образом, эхо-импульс от преобразовател  2 к преобразователю 6 не проходит на запуск генератора 5.

При отсутствии отпирающих импульсов с генератора 5 усилитетть 7 посто нно заперт и ложный сигнал от прин того преобразователем 6 зондирующего импульса преобразовател  2 на врем измерительный блок 12 не пост.упает. Показани  регистратора равны нулю.

Применение изобретени  позвол ет существенно упростить процесс измерени , дает возможность осуществл ть в случае не- обхощмости сканирование поверхности объекта с целью регистрации его рельефа, при которой уменьшение показаний до нул  при выходе основных преобразователей за пределы объекта служит сигналом дл  перемены направлени  сканировани .

Кроме того, за счет устранени  перегрузок генератора второго канала в отсутствие объекта повышаетс  надежность аппаратуры.

Claims (3)

1. Формула изобретени ,

   I. Ультразвуковой толщиномер, содержащий два основных эхо-локационных канала, располагаемых по обе стороны контролируемого издели , каждый из включает импульсньгй генератор, подключенные к одному его выходу ультразвуковой преобразователь и усилительселектор , а к выходу усилител  - вход, селектора, причем выход селектора первого канала подключен к управл ющему входу импульсного генератора вгорого канала , дополнительный эхо-локационный канал , включающий установленные в одной плоскости с основными yльтpaзвyкoвьnvш преобразовател5гми рефлек ropf, и ультразвуковой преобразователь, усилитель-селектор , выходом подключенный к управл ющему входу импульсного генератора первого канала, а входом - к выходу этого же генератора, и последовательно соединенные врем измерительный блок и регист ратор, а один вход врем измерителыюго блока подключен.к выходу селектора второго канала, о тличаюшийс  тем, что, с целью повышени  точности измереНИИ и устранени  перегрузки генератора второго канала при отсутствии контролируемого издели , он снабжен блоком ; задержки и триггером с раздельным запуском в каисдом основном канале, один вход триггера первого канала подключен к выходу блока задернски того же канала, его второй вход - к выходу усилител  второго йанала, вход блока задержки первого канала подключен к третьему выходу генератора первого канала, с которым С8ед1щен также вход триггера второго канала, второй вход триггера второго канала подключен к блоку задержки второго канала, входом подключенного к выходу генератора второго канала, выходы триггеров обоих каналов подключены к управл ющим входам селекторов соответсвующих каналов, а второй вход врем измерительного блока подключен к третьему выкоау генератора первого канала ..
2. 2. Уль.тразву1совой толщиномер, содерч «{ащий два основньрс эхо-локационных канала , располагаемых по обе стороны контролируемого издели , 1гажлыЯ из которых включает импульсный генератор и подключенные к одному его выходу ультразвуковой преобразователь и усилитель-селектор , дополнительный эхо-локационный канал, включающий установленные в одной плоскости с основными ультразвуковыми преобразовател ми рефлектор, ультразвуковой преобразователь и соединенный с ним входом усилитель-селектор, одним выходом подключенный к управл ющему входу ш дпульсного генератора первого канала, а входом - к выходу этого же генератора , и последовательно соединенные врем измерительный блок и регистратор, . а один вход врем иамерительного блока подключен к выходу усилител -селектора второго канала, о тличающийс 

   Тем, что, с целью повышени  точности измерений и устранени  перегрузки генераТора при отсутствии контролируемого издели , он снабжен ключ ем, включенным между выходом усилител -селектора первого канала и входом импульсного генератора второго канала, блоком задержки и триггером с раздельным запуском, вход блока, задержки иоакпючен к выходу импульсного генератора второго канала, а его выход - к одному из входов триггера , второй вход которого подключен к второму выходу усилител -селектора дополнительного канала, к которому также подсоединены управл ющий вход ключа и второй вход врем измерительного блока , а выход триггера подключен к управ л ющему входу усилител -селектора вто рого канала. I.
3. 3. Ультразвуковой толщиномер, содержащий два основных эхо-локационных , канала, располагаемых по обе стороны контролируемого издели , каждый из которых включает импульсный генератор и подключенные к одному его выходу ультразвуковой преобразователь и усилитель-селектор , дополнительный эхо-локационный канал, включающий установленны в одной плоскости с основными ультразвуковыми преобразовател ми рефлектор, ультразвуковой преобразователь и соединенный с ним входом усилитель-селектор, одним выходом подключенный к управл ющему входу импульсного генератора первого канала, а входом - к выходу этого же генератора, и последовательно соединенные врем измерительный блок и регистратор , а один вход врем измерительнО , го блока подключен к выходу усилител селектора второго канала, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  Точности измерени  и устранени  перегрузки генератора второго канала при отсут .ствии контролируемого издели , он снабжен включенным между выходом усилител -селектора первого канала и управл ющим входом импульсного генератора второго канала ключом, управл ющий вход которого подсоединен к второму выходу усилител -селактора дополнительного канала , с которым также соединен второй вход врем измерительного блока, двум  блоками задержки и триггером с раздельным запуском э каждом основном канале, входы первых блоков задержки в каждом канале подключены к вторым выходам со|ОТветствующих импульсных генераторов, а входы вторых блоков задержки- к выходам

   13100283514

   соответствующих усиплтелей-селекгоров,. Источники информацш,

   выходы блоков задержки в каждом канале прин тые во внимание при экспертизе подключены к входам соответствующихI. Авторское с идетельство СССР

   триггеров, а выходы последних - к вхо- № 393667, кл. Оог Ы 29/ОО, 1971 дам усилителей-селекторов.. , (прототип).

   Ф&г. /

   0fff.

   .