SU1120165A1 - Ультразвуковой толщиномер (его варианты) - Google Patents

Abstract

1. Ультразвуковой толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, первые генератор зондирующих импульсов с пьезопреобразователем , формирователь и счетчик, последовательно соединенные вторые генератор зондирующих импульсов с пьезопреобразователем и формирователь , третий пьезопреобразователь , подключенный к второму входу второго формироватегг , квантующий генератор и подключенный к выходу перА вого счетчика индикатор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, он снабжен сдвигающим регистром, вторым счетчиком с подключенным к его выходам функциональным преобразователем кодкод , мультиплексором и злементом задержки , выход второго формировател  соединен с первым входом второго счетчика, вторые входы обоих счетчиков соединены с выходом квантующего генератора, перва  и втора  группы входов мультиплексора подключены соответственно к выходам разр дов сдвигающего регистра и функцио§ нального преобразовател  .код-код,: а выход мультиплексора - к третьему (Л входу первого счетчика, вход сдвигающего регистра соединен с выходом синхронизатора, а выход Перенос с входами Установка в О обоих счета чиков и через элемент задержки с входом второго генератора зондирую- щих импульсов. Ю О GR) сл

Description

. }1

2. Ультразвуковой толщиномер, содержащий -синхронизатор, последовательно соединенные первые генератор зондирующих импульсов с пьезопреобраэователем , формирователь и счетчик, последовательно соединенные вторые генератор зондирующих импульсов с пьезопреобразователём и формирователь , подключенный к второму входу второго формировател , третий пьезопреобразователь , квантующий генератор и соединенный с выходом первого счётчика индикатор, о т л и ч а юг щи и с   тем, что, с целью повьшени  точности измерений, ои снабжен элементом задержки и последовательно соединенными вторым счетчиком, первым элементом И, триггером и вторым элементом И, выход второго формировател  подключен к первому входу второго счетчика, вторые входы обоих счетчиков соединены с выходом квантующего генератора, второй вход триггера и третьи входы обоих счетчиков подключены к выходу элемеита задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй вход второго элемента И соединен с выходом синхронизатора, а выход - с входами обоих генераторов зондирующих импульсов.

: 1-. ,

Изобретение ОТНОСИТСЯ к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  толщины изделий из различных материалов без калибровки по эталонньш мерам при одностороннем доступе.

Известен ультразвуковой толщиномер , содержащий последовательно соединеншле синхронизатор, генератор эондирукицих импульсов с пьезопреобразователем , формирователь, счетчики , квантующий генератор и индикатор ti3.

Недостатком толщиномера  вл етс  необходимость калибровки по эталонным мерам толщины перед измерением дл  каждого материала.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  ультразвуковой толщиномер, позвол юо й производить Измерение толщины изделий из различных материалов без предварительной калибровки по эталонам с использованием поперечных и поверхностных ультразвуковых колебаний .

Известный толщиномер содержит последовательно соединенные синхроиизатор , первые генератор эондируюощх импульсов с пьезопреобразователем формирователь и счетчик, последовательно соедииенные вторые генератор зондирухноих импульсов с пьезопреобраэбвателем и формирователь, третий пьезопреобразователь, подключённый к второму входу второго формировател , квантующий генератор и подключенный к выходу первого счетчика индикатор 2.

Недостатком известного толщиномера  вл етс  низка  точность измерени , св занна  с непосто нством отнощени  скоростей распространени  поперечных и поверхностных колебаний дл  разных материалов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем. Что ультразвуковой толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, первые генератор зондирующих импульсов с пьезопреобразователем , формирователь и счетчик, последовательно соединенные вторые

генератор зондирующих импульсов с пьезопреобразователем и формирователь , третий пьезопреобразователь, подключенный к второму входу второго формировател , квантующий генератор и подключенный к выходу первого счетчика индикатор, снабжеи сдвигающим регистром, вторым счетчиком с подключенным к его выходам функци ональным преобразователем код-код.

мультиплексором и элементом задержки, выход второго формировател  соединен с первым входом второго счетчика , вторые входы обоих счетчиков соединены с .выходом квантующего генератора , перва  и втора  группа входов мультиплексора подключены соот3 ветственно к выходам разр дов сдвигающего регистра и фуикционального .преобразовател  : код-код, а выход мультиплексора - к третьему входу первого счетчика, вход сдвигающего регистра соединен с выходом синхронизатора , а выход Перенос - с вхо дами Установка в О обоих счетчиков и через элемент задержки с входом второго генератора зондирующих импульсо. Поставленна  цель по второму варианту исполнени  достигаетс  тем, что ультразвуковой толщиномер, содержащий синхронизатор, последовательно сЬединенные первые генератор зондирующих импульсов с пьезопреобразователем , формирователь и счетчик, последовательно соединенные вторые генератор зондирующих им пульсов с пьезопреобразователем и формирователь, подключенный к второ му входу второго формировател , тре тий пьезопреобразователь, квантующий генератор и соединенный с выходом первого счетчика индикатор, снабжен злементом задержки и последовательно соединенными вторым счет чиком, первым элементом И, триггеро и BTopbiM элементом И, выход второго формировател  подключен к первому входу второго счетчика, вторые входы обоих счетчиков соединены с выходом квантующего генератора, второ вход триггера и третьи входы обоих счетчиков подключены к выходу элеме та задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента И, второ вход второго элемента И соединен с выходом синхронизатора, а выход - с входами обоих генераторов эондирую1Ф1Х импульсов. На фиг.1 изображена функциональ .на  схема первого варианта ультразвукового толщиномера, на фиг.2 схема второго варианта ультразвукового толщиномера. По первому варианту толщиномер с держит синхронизатор I, первые гене ратор 2 зондирующих импульсов, соединенный с пьезопреобраэователем 3, формирователь 4 и счетчик 5, послед вательно соединенные вторые генератор 6 зондирующих импульсов с пье-эопреобразователем 7 и формирователь 8, третий пьезопреобразователь 9, подключенный к второму входу втo рого формировател  8, квантующий ге нератор 10, индикатор 11, входом 54 подключенный к выходу первого счетчика 5, сдвигающий регистр 12, второй счетчик 13, подключенный к его выходам функциовальньш преобразователь 14 код - код, мультиплексор 15, перва  и втора  группа входов которого подключена соответственно к вы ходам сдвигающего регистра 12 и функ ционального преобразовател  14, а выход - к третьему входу первого счетчика 5, и элемент 16 задержки, соедин .ющий выход.Перенос сдвигающего регистра 12 с входом генератора 6 зондирующих импульсов. Пьезопреобразователи 3,7 и 9 размещаютс  на поверхности издели  18. По второму варианту толщиномер содержит синхронизатор I, последовательно соединенные с ним первые генератор 2 зондирующих импульсов, пьезопреобразователь 3, формирователь 4 и счетчик 5j последовательно соединенные вторые генератор 6 , зондирующих импульсов с пьезопреобразователем 7 и формирователь 8, : третий пьезопреобразователь 9, квантующий генератор 10 и соединенный С выходом счетчика 5 индикатор П, элемент 12 задержки, последовательно соединенные второй счетчик 13, первый элемент и 14, триггер 15, второй элемент И 16. Пьезопреобразователи 3,7 и 9 размещаютс  на поверхности издели  17. Толщиномер по первому варианту выполнени  работает следующим .образом .. ,.. Импульсы синхронизатора I периодически запускают генератор 2 /зондирующих импульсов и производ т сдвиг кода в сдвигающем регистре 12. Пьезопреобразователь 3, возбуждаемый импульсом генератора 2, излучает в иэделие 18 и принимает отраженные от передней и задней поверхности издеЛИЯ ультразвуковые импульсы продольных колебаний. Эти импульсы, преобразованные в пьезопреобразователе 3 в электрические, вырабатывают на вы ходе формировател  4 временной йнтервал Т, , которь1й заполн етс  импульсами квантующего генератора 10 а их количество записываетс  в счетчик 5. Число квантованных интервалов Т определ етс  объемом выборки и устанавливаетс  через третий вход счетчика 5. Значение объема выборки определ  етс  соотнощением.

LI О

№

N, 2

где L фиксированное рассто ние между пьезопреобразовател ми 7 и 9;

a целое число, определ ющее точность измерени ;

N. числовое значение результата квантовани  временного интервала, соответствующего рассто нию L

Числовое значение результата измерени  толщины (Nf,) определ етс  соотношением

f ;;

где Т„ - врем  прохождени  ультразву ком двойной толщины;

f С частота квантовани ; скорость распространени  продольных ультразвуковых волн в изделии;

толщина издели . Сдвигающий регистр 12, имеюищй tn разр дов, работает циклически по кольцевой схеме. После каждого цикла формируетс  импульс переноса регистра и устанавливаетс  единичное состо ние на всех разр дах. Импульсы синхронизатора I, поступающие на регистр 12 вслед за импульсом перемома , привод т к продвижению нулевого состо ни  от первого по м-й разр ды включительно с последующим формированием нового импульса переноса . Первьми К разр дами (

макс регистра 12, св занными с первой группой входов мультиплексора 15, вырабатываетс  объем выборки w , врем  индикации результата измерени  определ етс  временем продвижени  нулевого состо ни  от m -го по п-и разр д.

Импульс переноса регистра 12 устанавливает нулевое состо ние на счетчиках 5 и 13- и через элементы 16 эадерлски запускает генератор 6 зондирующих импульсов дл  возбуждени  продольных головных волн в изделии при помощи пьезопреобразовател  7. Задержка импульса переноса обусловлена необходимостью предварительной очистки счетчика 13 перед новым заполнением

Зондирующий импульс генератора 6 поступает на формирователь 4 как старт-импульс. Распростран ющийс  импуль€ продольных головных волн при нимаетс  пьезопреобразователем 9,

расположенньм на фиксированном рассто нии L, от -излучающего пьезопреобразовател  7 и преобразуетс  в электрический стоп-импульс формировател  8. Временной интервал Т, выработанный формирователем 8, заполн етс  импульсами квантующего генератора 10, а их количество записываетс  в счетчик 13. Выходной код Мр счетчика 13 преобразуетс  функциональным преобразователем 14 в код в соответствии с законом формировани  объема выборки пл . Код m функционального преобразовател  14 через вторую группу входов мультиплексора 15.устанавливает св зь третьего входа счетчика 5 с выходом т-го разр да регистра 12.

Процесс измерени  интервалов Т продолжаетс  до установлени  нулевого состо ни  на выходе m-го разр да регистра 12. Масштабированный код Nr, , записанный в счетчик 5 как результат измерени  толщины, регистрируетс  индикатором 11. Необходима  Дес тична  дольна  единица размерности результата устанавливаетс  переносом зап той на индикаторе. Толщиномер по второму варианту выполнени  работает следующим образом.

В начале каждого цикла измерени  выходной импульс элемента 12 задержк обнул ет счетчики 5 и 13 и через второй вход триггера 15 открывает элемент И 16. Начальный запуск толщиномера осуществл етс  внещним импульсом , сформированным, например, при помощи кнопочного вьпслючател  (не показан).

Импульсы синхронизатора 1, пройд  через открытый элемент И 16, запускают генераторы 2 и 6 зондирующих импульсов, выходные импульсы которьЕс при помощи пьезопреобразователей 3 и 7 возбуждают соответственно ультразвуковые импульсы продольных объемных и головных волн в изделии. Пьезопреобразователь 3 принимает и преобразовывает отраженные от передней и задней поверхностей издели  ультразвуковые импульсы в электрические . Эти импульсы вырабатывают на выходе формировател  4временной интервал Т , соответствующий двойной измер емой толщине Ь , Распростран ющийс  ультразвуковой импульс продоль ных головных волн принимаетс  пьезопреобразователем 9, расположенным от пьезопреобразовател  7 на фикси71 рованном рассто нии U, и преобразует с  в электрический. формирователе 8 от зондирующего импульса генератора 6 и прин того импульса пьезопреобразовател  9 вырабатываетс  временной интервал Тр. Аналогичное формирование интервалов Тч и Тр производитс  от кажд го импульса синхронизатора I. Эти и тервалы Т и Тр заполн ютс  импуль сами квантующего генератора 10 с частотой t , а количество импульсов Nj,T „ f и Nf.Tp f подсчитываетс  соответственно счетчиками 5 и 13. Процесс заполнени  интервалов Т и Tf. и подсчета импульсов продолжаетс  до установлени  на счетчике 13 кода, равного числу Nj,, определ емого соотношением N - 0, где d - целое число, определ ющее точность измерени . Установление кода, равного числу NJ, I на разр дах счетчика 3 фиксиру ет импульс, формирующийс  на выходе элемента И 14. Этот импульс через первый вход триггера 15 закрывает элемент И 16, а Также поступает на вход элемента 12 задержки дл  форми ровани  нового цикла измерени . Количество измеренных интервалов толщины Т , равное 5 . т,-- --N 2 т устанавливаетс  автоматически. Уравнение измерени  толщиномера имеет вид hlO -, где Np - числовое значение результата измерени  2Ь сРезультат измерени  толщины, записанный в счетчик 15, регистрируетс  индикатором II. Врем  индикации определ етс  временем задержки в элементе 12. Необходима  дес тична  дольна  единица размерности результата измерени  устанавливаетс  переносом зап той в индикаторе. Вьшолнение ультразвукового толщиномера в соответствии с описываемыми вариантами позвол ет автоматизировать процесс измерений, результат измерений получать в дес тичной системе счислени  в заданном масштабе линейных единиц длины. Использование при измерении продольных головных волн исключает необходимость предварительной калибровки толщиномера по эталонным мерам ..

Claims (2)

1. Ультразвуковой толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, первые генератор зондирующих импульсов с пьезопреобразователем, формирователь и счетчик, последовательно соединенные вторые генератор зондирующих импульсов с пьезопреобразователем и формирователь, третий пьезопреобразовавого счетчика индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен сдвигающим регистром, вторым счетчиком с подключенным к его выходам функциональным преобразователем кодкод, мультиплексором и элементом задержки, выход второго формирователя соединен с первым входом второго счетчика, вторые входы обоих счетчиков соединены с выходом квантующего генератора, первая и вторая группы входов мультиплексора подключены соответственно к выходам разрядов сдвигающего регистра и функционального преобразователя .код-код,: а выход мультиплексора - к третьему входу первого счетчика, вход сдвигающего регистра соединен с выходом синхронизатора, а выход Перенос с входами Установка в 0 обоих счет-

Фиг. t

2. Ультразвуковой толщиномер, содержащий синхронизатор, последовательно соединенные первые генератор . зондирующих импульсов с пьезопреобразователем, формирователь и счетчик, последовательно соединенные вторые генератор зондирующих импульсов с пьезопреобразователем и формирователь, подключенный к второму входу второго формирователя, третий пьезопреобразователь, квантующий генератор и соединенный с выходом первого счётчика индикатор, о т л и ч а юг щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен элементом задержки и последовательно соединенными вторым счетчиком, первым элементом И, триггером и вто· рым элементом И, выход второго формирователя подключен к первому входу второго счетчика, вторые входы обоих счетчиков соединены с выходом квантующего генератора, второй вход триггера и третьи входы обоих счетчиков подключены к выходу элемента задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй вход второго элемента И соединен с выходом синхронизатора, а выход - с входами обоих генераторов зондирующих импульсов.