SU1116316A1 - Ультразвуковой безэталонный толщиномер - Google Patents

Abstract

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ БЕЗЭТАЛОН- . НЫЙ ТОЛЩИНОМЕР, содержащий последовательно соединенные первьй генератор зондирующих импульсов, ультразвуков вой излучатель, ультраз1вуковой приемник и первый триггер, второй вход которого соединен с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и последовательно соединенные второй триггер и преобразователь масштаба времени, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, он снабжен последовательно соедршенными вторым генератором зондирующих импульсов, вход которого соединен с выходом первого триггера, и ультразвуковым обратимым преобразователем , выход которого соединен с входом второго триггера, соединенного с выходом второго генератора зондирующих импульсов, генератором счетньк импульсов, последовательно соединенными первым счетчиком, первый вход которого соединен с выходом первого триггера, второй вход - с выходом генератора счетных импульсов, а третий - с выходом первого генератора зондируюищх импульсов и преобразователем код-напр жение, выход которого соединен с вторым входом преобразовател  масштаба времени, последовательно соединенными третьим § триггером, первый вход которого соединен с выходом второго триггера, (Л второй вход - с выходом преобразовател  масштаба времени, а третий входс выходом первого генератора зондирующих импульсов, вторым счетчиком, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, третий вход - с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и индикатором, а третий . вход преобф разовател  масштаба времени соеди00 Од нен с выходом третьего триггера.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может найти применение в любой отрасли машиностроени . Известен ультразвуковой толщиноме содержащий генератор, подкпюченньй к нему датчик, возбуждающий в контроли руемом изделии сдвиговые и поверхностные волны и принимающий эхо-импуЛьсы сдвиговой волны, последовател но соединенные амплитудньй ограничитель , вход которого подключен к датчику , первый усилитель и измеритель -временных интервалов, второй датчик, принимающий поверхностную волну, рас положенный на фиксированном рассто нии от первого, подключенный через второй усилитель к второму входу измерител  временных интервалов, и индикатор l . Недостатком указанного устройства  вл етс  то, что дл  измерени  толщины он должен быть предварительно прокалибровав по изделию с известной толщиной. . Наиболее близким решением к изобр тению  вл етс  ультразвуковой безэта лонный толщиномер, содержащий послед вательно соединенные первьй генерато зондирующих импульсов, ультразвуковой излучатель, ультразвуковой приемник и первый триггер, второй вход которого соединен с вькодом первого генератора зондирующих импульсов, и последовательно соединенные второй триггер и преобразователь масштаба времени 2} , Недостатком известного толщиномера  вл етс  низка  точность измерений . Это св зано с тем, что длительность импульса на вькоде преобра зовател  масштаба времени зависит не только от толщины, но и от скорости ультразвука в материале. Цель изобретени  - повышение точности измерений. Поставленна  цель достигаетс  тем что ультразвуковой безэталонный толщиномер , содержащий последовательно соединенные первый генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой , излучатель, ультразвуковой приемник и первый триггер, второй вход которого соединен с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и последовательно соединенные второй .триггер и преобразователь масштаба времени, снабжен последовательно соединенными вторым генератором зондирующих импульсов, вход которого соединен с выходом первого триггера, и ультразвуковым обратимым преобразователем , выход которого соединен с входом второго триггера, соединенного с выходом второго генератора зондирзтощих импульсов, генератором счетных импульсов, последовательно соединенными первым счетчиком, первый вход которого соединен с выходом пёр, вого триггера, второй вход - с выходом генератора счеадных импульсов, а третий вход - с выходом первого генератора зондирующих импульсов и 1реобразователем код - напр жение,выход которого соединен с вторым входом преобразовател  масштаба времени последовательно соединенными третьим триггером, первый вход которого соединен с выходом второго триггера , втррой вход - с вькодом преобразовател  масштаба времени, а третий вход - с выходом первого генерато1 а зондирующих импульсов, вторым счетчиком, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, третий вход - с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и индикатором, а третий вход преобразовател  масштаба времени соединен с выходом третьего триггера. На чертеже изображена структурна  схема ультразвукового безэталонного толщиномера. Ультразвуковой безэталонный толщиномер содержит последовательно соединенные первый генератор 1 зонди- руюпцсс импульсов, ультразвуковой излучатель 2, ультразвуковой приемник 3 и первый триггер 4, второй вход которого соединен с вькодом первого генератора 1 зондирующих импуль- сов, последовательно соединенные второй триггер 5 и преобразователь 6 масштаба времени, последовательно соединенные второй генератор 7 зондирующих импульсов, вход которого соединен с выходом первого триггера 4, и ультразвуковой обратимый преобразователь 8, выход которого соединен с входом второго триггера 5, соединенного с выходом второго генератора 7 зондирующих импульсов, генератор 9 счетных импульсов, последовательно соединенные первый счетчик 10, первый вход которого соединен с выходом пер:вого триггера 4, второй вход - с выходом генератора 9 счет- ; Iных импульсов, а третий вход - с выходом первого генератора 1 зондирующих импульсов, и преобразователь 11 код - напр жение, выход которого соединен с вторым входом преобразовател  6 масштаба времени, последовательно соединенные третий триггер 12, первый вход .которого соединен с ВЫХОДОМ второго триггера 5, второй вход - с выходом преобразовател  6 масштаба времени, а третий вход с выходом первого генератора 1 зондирующих импульсов, второй счетчик 13, второй вход которого соединен с выходом генератора 9 счетных импульсов , третий вход - с выходом первого генератора Г зондирующих импульсов, и индикатор 14, а третий вход преобразовател  6 масштаба времени соединен с выходом третьего триггера 12. Ультразвуковой безэталонный толщи номер работает следующим-образом. Генератор 1 зондирующих импульсов выходным импульсом устанавливает состо ние О на выходе третьего триггера 12, очищает от содержимого счет чики 10 и 13 и возбуждает в изделии ультразвуковую волну, распростран ющуюс  параллельно поверхности изделучател  2, Тогда состо ние О с выхода третьего триггера 12 запрещае работу счетчика 13 и размыкает ключ 15 через третий вход преобразовател  6 масштаба времени. Импульс ультразвуковой волны доходит до ульт развукового приемника 3, расположенного на поверхности изделий на заданном рассто нии L от ультразвукового излучател  2, и преобразуетс  им в электрический сигнал. Импульс ген.ератора 1 и сигнал с ультразвукового приемника 3 поступает на вход первого триггера 4. Первьй триггер 4 вырабатывает на своем выходе импульс . с длительностью Тц. Длительность Т| импульса измер етс  число-импульсньм методом с частотой квантовани  f от генератора 9 счетных импульсов, и результат записьгеаетс  в первьй счет чик 10 - N . Одновременно им пульс первого триггера 4 на врем  Т замыкает ключ 16, в результате че го на вьпгоде усилител  17 устанавливаетс  потенциал, равный нулю. Задний фронт ммпульса первого триггера 4 запускает аторой генератор 7 зондиру дщих . импульсов, выходной сигнал которого при помощи ультразвукового 16 обратимого преобразовател  8-возбуждает в изделии ультразвуковую волну, распростран ющуюс  перпендикул рно поверхности издели . Ультразвуковой импульс, отраженный от противоположной поверхности издели , возвращаетс  на ультразвуковой обратимый преобразователь 8, преобразуетс  в электрический сигнал и поступает на вход второго триггера 5, который вьфабатывает импульс с длительностью Тц, где Н - толщина издели . При этом длительности Т, и Тц 1адпульсов триггеров 4 и 5 соответствуют соотношени м Тц Y и Тц Y , где V скорость распространени  ультразвуковой волны. Код результата измерени  длительности Т, равный числу N записанный в первом счетчике 10, преобразуетс  преобразователем 11 код - напр жение по алгоритму UL где Uj о,у максимальное напр жение преобразовател  11, соответствующее максимальному значению N, д В процессе работы толщиномера совершаютс  два такта интегрировани : эталонного напр жени  U,, и напр жени  Ui преобразовател  11 к,од - напр жение. На врем  Тц действи  импульса второго триггера 5 замыкаетс  ключ 18, и на вход интегратора , состо щего из резистора 19, кон- енсатора 20 и усилител  17, подаетс  эталонное напр жение U0. Выходное напр жение интегратора измен етс  по закону fi, UO-TK, где R и С - номинальное значение ре- зистора 19 и конденсатора 20. В момент окончани  импульса второго триггера 5 размыкаетс  ключ 18 через первый вход преобразовател  6 масштаба и переключаетс  третий триггер 12 от заднего фронта импульса с длительностью Тц , на выходе третьего триггера 12 устанавливаетс  состо ние 1. В результате переключени  третьего триггера 12 замыкаетс  ключ 15 через третий вход преобразовател  6 масштаба времени и открываетс  вход второго счетчика 3, который начинает подсчет импульсов генератора 9 счетных импульсов.

Начинаетс  второй такт интегрировани  от напр жени  Vj, поступающего на вход интегратора через второй вход прербразовател  6масштаба времени (ключ 15). Вькодное напр жение интегратора линейно уменьшаетс  и в момент Tff становитс  равным нулю. Начало первого и конец второго тактов интегрировани  фиксируютс  компаратором 21. Задний фронт импульса ком- паратора 21 приводит в исходное состо ние третий триггер 12 - на выходе устанавливаетс  состо ние О. В результате этого закрываетс  второй счетчик 13 и размыкаетс  ключ 15 через fpeтий вход преобразовател  6 масштаба времени. Поэтому баланс зар да на конденсаторе 20 соответствует условию

Тм 1 f и . dt

oj J L

RC

RC

RC

или-врем  работы счетчика 13:

6316

За врем  Tj. на счетчик 13 прой:; -г импульсов. Тогда результат измерени  толщины Н равн етс  числу

N т . f 0,.,,. . н Н bU, «

которое выводитс  на индикаторе 14. Если установить в счетчике 13L; U

L rnt

- 10 2U

0

то результат измерени  будет автоматически масштйбироватьс  в соответствии со шкалой линейного размера:

N, Н-Ю,

где t - число, определ ющее вес  ладшего разр да в результате измерени .

Использование безэталонного толщиноме .ра позвол ет значительно повысить точность измерени  толщины

Claims (1)

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ БЕЗЭТАЛОН- . НЫЙ ТОЛЩИНОМЕР, содержащий последовательно соединенные первый генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой излучатель, ультразвуковой приемник и первый триггер, второй вход которого соединен с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и последовательно соединенные второй триггер и преобразователь масштаба времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен последовательно соединенными вторым генератором зондирующих импульсов, вход которого соединен с выходом первого триггера, и ультразвуковым обратимым преобразователем, выход которого соединен с входом второго триггера, соединенного с выходом второго генератора зондирующих импульсов, генератором счетных импульсов, последовательно соединенными первым счетчиком, первый вход которого соединен с выходом первого триггера, второй вход - с выходом генератора счетных импульсов, а третий - с выходом первого генератора зондирующих импульсов и преобразователем код-напряжение, выход которого соединен с вторым входом преобразователя масштаба времени, последовательно соединенными третьим триггером, первый вход которого соединен с выходом второго триггера, второй вход - с выходом преобразователя масштаба времени, а третий вход· с выходом первого генератора зондирующих импульсов, вторым счетчиком, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, третий вход - с выходом первого генератора зондирующих импульсов, и индикатором, а третий . вход преобразователя масштаба времени соединен с выходом третьего триггера.

   „„SU 1116316