SU1064130A1 - Безэталонный ультразвуковой толщиномер (его варианты) - Google Patents

Abstract

1. Безэталонный ультразвуковой толщиномер, содержащий электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов , первый и второй -пьезопреобразователи , первый усилитель, первый триггер, .установочным входом подключенный к второму выходу генератора зондирующих импульсов,-и преобразователь врем -напр жение, подключенный установочнь входом к второму выходу генератора зондирующих импульсов , второй триггер, амплитудный ограничитель, соединенный входом с первым пьезопреобразователем, подключенный к его выходу входом второй усилитель, выход которого соединен с вторым входом второго триггера , и измерительный блок, регистрирующий вхсд которого подключен к выходу второго триггера, а управл ющий вход - к выходу преобразовател  врем -напр жение, о т л и ч а ю щ и и с   тем,, что, с целью упрощени  конструкции, измерительный блок выполнен в виде последоватёльно свединенных схемы совпадений , первый вход которой  вл етс  регистрирующим входом измерительного блока, счетчика и индикатора управл емой линии задержки, входом под- , ключенноЯ к выходу схемы совпадений , управл ющий вход которой  вл етс  управл ющим входом измерительного блока, и инвертора, входом подключенного к выходу управл емой линии задержки, а выходом к второму входу схемы совпадений. 2, Безэталонный ультразвуковой толщиномер, Содержащий .электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, первый и второй пьезопреобразова§ тели, первый усилитель, первый .триггер, установочным входом подключенный к второму выходу генератора зондирующих импульсов, и дре образдватель врем -напр жение, подключенный установочным входом к второму выходу генератора зондирук цих импульсов, второй триггер, амплитудный ограничитель , соединенный входом с перО ) вым пьезопреобразователем, подк .люченный к его выходу входом второй 4 усилитель, выход которого соединен с вторым в«одом второго триггера, и измерительный блок, регистрируоо ющий вход которого подк.шочен к выходу второго Т1 иггера, а управл ющий вход - к выходу преобразовател  врем -напр жение, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции, измерительный блок выполнен в виде последо .вательао соединенных сумматора, первый вход которого  вл етс  рег|1стрирующим входом измерительного блока, схемы совпадений, счетчика. и индикатора, линии задержки, подк .пюченной входом к выходу схемы совпадений, а вьссодом - к второму входу сумматора, и управ.т1 емой ли

Description

НИИ задержки, соединенной входом с выходом сумматора, а выходом - с вторым входом схемы совпадений.

управл ющий вход которой  вл етс  управл ющим входом измерительного блока.

Изобретение относитс  к технике неразрушающего контрол  материалов и может быть использовано дл  измерени  геометрических размеров изделий из раз ичньи материалов., главным образом металлов.

Известен ультразвуковой толщиномер , работа:;которого основана на одновременном возбуждении в изделии и последукэщем приеме продольных , сдвиговых и поверхностных ультразвуковых волн 1.

Недостатки такого устройства сложность одновременного возбуждени  сразу трех типов волн и сильное затухание сдвиговых волн в.кон тактной смазке. .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  безэталонный ультразвуковой толщиномер , .содержащий электроакустически последовательно соединеннь1е генератор зондирующих импульсов, первый и второй пьезопреобразователи , первый .усилитель, первый триггер , установочным входом подключенный к второму выходу генератора зондирующих импульсов, и преобразователь врем -напр жение, подключенный установочным входом к второму выходу генератора зондирующих импульсов, второй триггер, амплитудный ограничитель, соединенный входом с первым пьезопреобразователем , подключенный к его выходу входом второй усилитель, выход котрого соединен с вторым входом второг .о триггера, и измерительный бло регистрирующий вход которого подклчен к выходу второго триггера, а управл ющий вход - к выходу преобразовател  врем -напр жение C2J.

Недостатками указанного толщиномера  вл ютс  сложна  конструкци измерительного блока и невысока  точность при измерении малых толщин изделий. Последнее св зано с тем, что при контроле изделий с толщинами менее 1-2 мм измер емый .интервал времени, несущий информацию о толщинеиздели , оказываетс  очень , Например, при измерении стальных изделий толщиной 1 мм он равен 350 н.с. Дл  получени  достаточной точности измерений

длительность интервала необходимо увеличить в раз; Обычно такое преобразование выполн етс  в управл емом преобразователе масштаба времени, который при большом коэффициенте преобразовани  вносит значительную дополнительную погрешность в результат измерени , о.граничивающую точность-ультразвукойого толщиномераЦель изобретени  - упрощение конструкцил,

Поставленна  .цель достигаетс  по первому варианту тем, что в безэталонном ультразвуковом толщиномере, содержащем электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, первый и второй пьезопреобразователи, первый

0 усилитель, первый триггер, установочным входом подключенный к второму выходу генератора зондирующих импульсов, и преобразователь врем -напр жение , подключенный уста5 новочным входом к второму выходу генератора зондирующих импульсов, второй триггер, амплитуда1ый ограничитель , соединенный входом с первым пьезопреобразователем,.подклю0 ченный к его выходу входом второй усилитель, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, и измерительный блок, регистрирующий вход которого подключен к выJ ходу второго триггера, а управл ющий вход -к выходу преобразовател  врем -напр жение, измерительный блок выполнен в.виде, последовательно соединенных совпадё Ний , первый вход которой  вл етс 

регистрирующим входом измерительного блока, счетчика и индикатора, управл емой линии задержки, входом подключенной к выходу схемы совпа-, дении.управл ющий вход которой

5  вл етс  управл ющим входом из- мерительного блока, и инвертора, входом подключенного к выходу управл емой линии задержки, а выходом к второму входу схемы совпадений. 0 По второму варианту в безэталониом ультразвуковом толщиномере, содержащем электроакустически после-довательно соединенные генератор зондирующих импульсов, первый и вто

рой пьезопреобразователи, первый усилитель , первый триггер, установочным входом подключенный к второму выходу генератора зондирующих импульсов , и преобразователь врем напр жение , подключенный установочным входом к второму выходу гене .ратора зондирующих импульсов, второй триггер, амплитудный-ограничите; ь , соединенный входом с первым пьезопреобразователем, подключенный к его выходу входом второй усилител ВЫХОДкоторого соединен с вторым входом второго триггера, и измерительный блок, регистрирующий вход которого подключен к выходу второго триггера, а управл ющий вход к выходу преобразовател  врем напр жение , измерительный блок выпонен в виде последовательно соединенных сумматора, первый вход котор го  вл етс  регистрирующим входом . измерительнрго блока, схемы совпа- дений, счетчика и индикатора, линии задержки,подключенной входом к выходу схемысовпадений, а BI Oдом - к второму входу сумматора, и управл емой линией задержки, соединенной входом с выходом сумма- . .тора, а выходом- : вторум входом схемы совпадений, управл ющий вход которой  вл етс  управл ющим входом измерительного блока.

На фиг-i представлена блок-схе- ма безэталонного ультразвукового толщиномера по первому .варианту;} на фиг,.2 - то же/ по второму варианту ,

Тотнциномер по первому варианту содер сит электроакустически последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, первый и второй пьезопреобразователи 2 и 3 соответственно, первый усилитель 4, первый триггер 5, установочным

входом подключенный к второму

выходу генератора 1, и преобразователь 6 врем -напр жение, подключенный установочным входом к второму выходу генератора 1, йторой триггер 7, ё1мплитудный ограничитель 8, соединенный входом с лервым пьезопреобразователем 2, подключенный к его вБпсоду входом второ усилитель 9/. выход которого соединен с вторым входом второго триггера 7, и измерительный блок 10. Второй пьезопреобразователь 3 установлен на фиксированном рассто нии от первого пьезопреобразЬвател  2 на той же поверхности контролируемого издели  1Д. Измерительный бло 10 выполненв видепоследовательно соединенных схемы 12 совпадений первый вход которой  вл етс  регистрирующим входом измерительного блока 10, счетчика 13 и индикатора 14, управл емой линии 15 задержки , входом подключенной к выходу схемы 12 совпадений, управл ющий вход которой  вл етс  управл ющим входом измерительного блока 10, и инвертора 16, входом подключенного к выходу управл емой линии 15 задержки , а выходом - к второму входу схемы 12 совпадений

Толщиномер по второму варианту содержит электроакустически последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, первый и второй пьезопреобразователи 2 и 3. соответственно , первый усилитель 4, первый триггер 5, установочным входом подключенный к второму выходу генератора 1, и преобразователь 6 врем -напр жение, подключённый установочным входом к второму выходу генератора 1, второй триггер 7, амплитудный ограничитель 8, соединенный входом с первым пьезопреобразователем , -2, подключенный к его выходу входом второй усилитель 9, выход которого соединен с вторым входом второго триггера 7, и измерительный блок 1,0, Второй пьезопреобразователь 3 установлен на фиксированном рассто нииот первого пьезопреобразовател  2 на той же поверхности контролируе1 ого изДе и  1Л, Измерительный блок 10, выполненный в виде последовательно соединенных сумматора- 17, первый вход которого  вл етс  регистрирующим , входом измерительного.блока 10, схемы 18 совпадений, счетчика 19 и индикатора 20, линии 21 задержки , подключенной входом к выходу схемы 18 совпадений, а выходом к второму входу сумматора 17, и управл емой линии 22 задержки, соединенной входом с выходом сумматора 17, а выходом i с вторым входом схемы 18 совпадений, управл ющий вход которой  вл етс  управл ющим входом измерительного бл.ока 10

Безэталонный ультразвуковой толщиномер по первому варианту работает следующим образом

Генератор 1 зондирующих импуль ,сов формирует короткий электрический импульс, который возбуждает пьезопреобразователь 2 и с некоторой задержкой, равной времени прохождеГни  ультразвука по протекторам преобразователей 2 и 3, запускает триггеры 5 и 7. Пьезопреобразователь 2 излучает короткий ультразвуковой импульс продольных волн, распростран ющийс  по толщине X издели  11 и возвращающийс  к пьезопреобразователю 2, и короткий . ультразвуковой импульс головных вол распростран ющийс  вдоль поверхности издели  11 к пьезопреобразователю 3, т. е,пробегающий фиксирован ное рассто ние 3. Обе ультразвуковые волны распростраш ютс  с оди наковой скоростью.С. Амплнт-.дный ограничитель 8 не пропускает мощный возбуждающий импульс от генератора 1 на вход усил тел  9. и тем самым исключает его перегрузку. Ультразвуковые импуль- сы, вернувшиес  на пьезопреобразователи 2 и 3, превращаютс .в них в электрические сигналы, усиливаютс  в усилител х 4 и 9, и, поступа  на сбросовые входы триггеров Б и 1, опрокидывают их в исходное состо ние- В результате на выходах триггеров 5 и 7 формируютс  пр моугольные импульсы, длительности которых равны соответственно и 1 8/ - . В преобразователе 6 врем -напр жение ПрЯМбуГОЛГЬНЫЙ импульс ДЛИ-тельностью :2 преобразуетс  в посто  вное напр жение, величина 4 которого пр мо пропорциональна -Ь2.Напр  жение и подаетс  на управл ющий |вход управл емой линии 15 задержку |С выхода триггера 7 пр моугольный импульс длительностью t поступает на первый вход схемы 12 совпадений на; втором входе которой, в этот момент времени уже есть посто нный уровень, заданный инвертором 16, поскольку на его входе уровень равен нулю. В результате.на выходе схемы 12 совпадений- по в.п етс  пере пад напр жени , например положитель ный, который поступает на вход инвертора 16 через линию 15 задержки с задержкой на-врем  С толь ко этот перепад, задержанный на врем  Т , поступит на вход инверто ра 16, сигнал на его выходе и, следовательно , на выходе схемы 12 совп дений исчезнет Этот отрицательный перепад напр жени  через врем  f поступит на вход инвертора 1,6, При этом на выходе схемы 12 совпадений по витс  сигнал Так будет продол атьс  до тех пор, пока не закончиtc  пр моугольный входной импульс приход щий на первый вход схемы 12 совпадений. В результате этот пр моугольный импульс длительностью t будет преобразован в пачку корот ких пр моугольных импульсов длительностью tr. Количество этих импульсов подсчитываетс  в счетчике 13 и отображаетс  цифровым индикато ром 1.4 , Лини  15 задержки выполн етс  та ким образом, тО ее врем  задержки f пр мо пропорционально величине управл ющего напр жени  U на ее упр л ющем входе, которое, в свс о очередь , обратно пропорционально скорости распространени  ультразвуковы волн в контролируемом материал;е. Поскольку длительность импульса t-, на входе измерительного блока пр мо пропорциональна толщине издели  и обратно пропорциональна скорости ультразвука в его материале, то количество импульсов в пачке, а значит и показани  индикатора 14 будут пропорциональны только одной неизвестной величине - толщине X измер емого издели  « Путем начальной регулировки линии. 15 задержки и преобразовател  Б. врем -напр жение можно добитьс  того, что показани  индикатора будут численно равны толщине измер емого издели  (в мм) Толщиномер по второму варианту работает следующим образом, Генератор 1 зондирующих импуль-г сов формирует короткий, электрический импульс, который возбуждает пьезопреобразователь 2 и с небольшой задержкой, равной времени прохрждени  ультразвука по протекторам прербразователей 2 и 3 запускает триггеры 5 и ;7, ; Пьезопреобразователь :2 излучает короткий ультразвуковой импудьс продольных волн, распростран ющийс  по толщине X издели  11 и.возвращающийс  к пьезопреобразователю 2, и короткий ультразвуковой импульс головных волн, распростран ющийс  вдоль поверхности издели  11 от пьезопреобразовател  2 к пьезопреобразователю 3, т.е. п обе ающий фиксиров.анное рассто ние ВОбе ультразвуковые волны распростран ютс  с одинаковой скоростью .С, Амплитудный ограничитель 8 не пропускает мощный возбуждающий импульс от генератора 1 на вход усилител  9 и тем самым исключает его перегрузку. Ультразвуковые импульсы , вернувшиес  на пьезопреобразователи 2 и 3, превращаютс  в них в . электрические сигналы, усиливаютс  в усилител х 4 и 9 соответственно и, поступа  на сбросовые входы триггеров 5 и 7, опрокидывают их в исходное состо ни.е. Э результате на выходах триггеров 5 и 7 формируютс  пр моугольные импульсы, длительности которых равны соответственно t..|r2x/C . В преобразователе 6 врем -напр жение , пр моугольный импульс дгательностью i., пришедший с триггера 5,, превращаетс  в посто нное напр жение , величина U которого пр мо пропорциональна Напр жение и подаетс  на управл ющий вход управл емой линии 17 задержки, С триггера 7 пр мругольный импульс длительностью t поступает на первый вход сумматора Г7, на втором входе которого в этот момент нет никакого сигнала. С выхода сумматора 17 сигнал поступает -на один из входов схемы 18 совпадений

и на вход управл емой линии 22 задержки , котора  задерживает п жход щий на нее сигнал на врем  f «t. С выхода линии 22 задержанный сигна поступает на второй вход схемы 18 coвпaдeни t, :

В результате на выходе схемы 18 по вл етс  импульс, укороченный по сравнению с входным импульсом на врем  t в линии 18 задержки. Этот укороченный импульс поступает на вход счетчика 19 и.на линию 21 за .держки, шде он задерживаетс  на врем  С.В результате в линии 21 задержки на второй вход сумматора 17 приходит задержанный и укороченный (по сравнению с первоначальным импульсом на первом входе) пр моугольный импульс. K.-iMO;менту прихода этого импульса (изза большой в линки 21 задержки) на первом входе сумматора 17 yjke нет входного сигнала,. С выхода сумматора 17 импульс попадает на первый вход схемы 18-и на-вхсА линии 22 задержки Дгшее весь цикл повтор етс .. В результате, на вход счетчика 19 приходит еще один импульс , а на второй вход сукматора 17 поступает уже дважды укоро- , ченный пр моугольный импульс. Этот процесс будет ПОВТОРЯТЬСЯ до тех. пор, пока длительность циркулирующего по цепи импульса не уменьшитс  до нул  , При этом счетчик 19 зарегистрирует количество импульсов равное количеству циклов циркул ции импульса в цепи. Зарегистрированное количество импульсов отобргокаетс  индикатором 2.0, ;

Длительность t пр моугольного импульса, приход щего на регистрирующий вход измерительного блока 11, пр мо пропорциональна толщине X измер емого издели  и обратно пропорциональна скорости С ультразвуковых продольных волн в нем. Величина напр жени  (J , приход щего на управ0 л ющий вход измерительного блока 10, обратно пропорциональна скорости С, . а врем  линии 22 задержки f мен етс  пр мо пропорционально величине и, В результате обеспечиваетс 

5 такое,автоматическое управление величиной задержки в линии 22, что исключаетс  вли ние скорости С на показани  индикатора 20 Эти показани  станов тс  пропо1щиональными

0 только одной- неизвестной величине толщине X контролируемого издели . Путем начсшьной регулировки блока и счетчика 19 Можно добитьс  того, чтобы локазани  индикатора 20 чис5 ленно соответствовали толщине измер емого издели  (в мм), независимо от матернала, из которого оно изготовлено .

Таким образом, выполнение в предлагаемом безэталонном ультразвуковом толщиномере измерительного блока по первому варианту позвол ет существенно упроститьконструкцию прибора, а по второму нар ду с упрощением конструкции повысить точность измерени  малых толщин.

Claims (2)

1. БЕЗЭТАЛОННЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОЛЩИНОМЕР (ЕГО ВАРИАНТЫ).

   (57) 1. Безэталонный ультразвуковой толщиномер, содержащий электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов , первый и второй пьезопреобразователи, первый усилитель, первый триггер, установочным входом подключенный к второму выходу генератора зондирующих импульсов, и преобразователь время-напряжение, подключенный установочным входом к второму выходу генератора зондирующих импульсов, второй триггер, амплитудный ограничитель, соединенный входом с первым пьезопреобразователем, подключенный к его выходу входом второй усилитель, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, и' измерительный блок, регистрирующий вход которого подключен к выходу второго триггера, а управляющий вход - к выходу преобразователя время-напряжение, от л и ч а ю щ и й с я тем,, что, с целью упрощения конструкции, измерительный блок выполнен в виде последозвательно соединенных схемы совпаде ний, первый вход которой является регистрирующим’ входом измерительного блока, счетчика и индикатора,управляемой линии задержки, входом подключенной к выходу схемы совпадений, управляющий вход которой явля ется управляющим входом измерительного блока, и инвертора, входом подключенного к выходу управляемой линии задержки, а выходом к второму входу схемы совпадений.
2. 2. Безэталонный ультразвуковой толщиномер, Содержащий. электроакустически последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, .первый и второй пьезопреобразователи, первый усилитель, первый триггер, установочным входом подключенный к второму выходу генератора зондирующих импульсов, и преобразователь время-напряжение, подключенный установочным входом к второму выходу генератора зондирующих импульсов, второй триггер, амплитудный ограничитель, соединенный входом с первым пьезопреобразователем, подключенный к его выходу входом второй усилитель, выход которого соединен с вторым входом второго триггера, и измерительный блок, регистрирующий вход которого подключен к выходу второго триггера, а управляющий вход - к выходу преобразователя время-напряжение, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных сумматора, первый вход которого является регистрирующим входом измерительного блока, схемы совпадений, счетчика, и индикатора, линии задержки, подключенной входом к выходу схемы совпадений, а выходом - к второму входу сумматора, и управляемой ли- нии задержки, соединенной входом с выходом сумматора, а выходом - с вторым входом схемы совпадений.

   управляющий вход которой является управляющим входом измерительного блока.