SU1145245A1

SU1145245A1 - Ultrasonic thickness meter

Info

Publication number: SU1145245A1
Application number: SU813260478A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иосифович Янковский
Priority date: 1981-03-06
Filing date: 1981-03-06
Publication date: 1985-03-15

Abstract

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОШИИНОМЕР, содержащий два расположенных друг напротив друга и соединенных по схеме синхрокольца эхо-локационных канала , состо щих каждый из приемно- излучающего преобразовател , импульсного генератора и селекторного усилител , соединенного со входом запуска генератора противоположного канала, синхронизатор, выполненный в виде соединенных по схеме синхрокольца импульсного генератора, соединенного с приемно-излучающим преобразователем , усилител и рефлектора, установленного напротив преобразовател , делитель частоты и измерительрегистратор , отличающийс тем, что, с целью повьппени точности измерений, он снабжен схемой И, включенной между усилителем синхронизатора и выходом делител частоты, последний входом соединен с усилителем второго канала, и блоком управлени , включенным между выходом делител и измерителем-регистратором, который выполнен в-виде последователь-г2 но соединенных вычитающего счетчика р и цифрового индикатора, второй вход счетчика соединен с выходом схемл И, а второй вход индикатора соединен с блоком управлени . 2. Толщиномер по п.1 , отличающийс тем, что рассто ние между рефлектором и преобразователем в синхронизаторе меньше рассто 4 СЛ ни между приемно-излучающими преобразовател ми эхо-локационьых каналов. К 4 СП1. ULTRASONIC TOHIINOMER, containing two opposite each other and connected according to the sync-ring echo-location channel, each consisting of a receiving-emitting transducer, a pulse generator and a selector amplifier connected to the trigger start input of the opposite channel, the synchronizer made as connected according to the syncro-ring of a pulse generator connected to a receiving-emitting converter, an amplifier and a reflector installed opposite the converter, divide Either frequency and registrar meter, characterized in that, in order to improve measurement accuracy, it is equipped with an AND circuit connected between the synchronizer amplifier and the output of the frequency divider, the last input is connected to the second channel amplifier, and a control unit connected between the divider output and the measuring instrument which is made in the form of a serial-r2 but connected subtractive counter p and a digital indicator, the second counter input is connected to the output of the AND circuit, and the second input of the indicator is connected to the control unit . 2. Thickness gauge according to claim 1, characterized in that the distance between the reflector and the converter in the synchronizer is less than 4 SL or between the receiving-emitting transducers of the echo-location channels. K 4 SP

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быт использовано дл контрол толщины изделий из различных материалов, в частности из материалов с большим коэффициентом затухани ультразвука Известен ультразвуковой толщиномер , содержащий два рАсположенньк друг напротив друга эхо-локационных каналаi состо щих каждый из приемноизлучающего преобразовател , импульсного генератора и седекторного усилител , дополнительно1 о приемно-излyчaюв eгo преобразовател , св занного с генератором первого канала, дополнительного селекторного усилител , вход которого св зан с дополн тельным преобразователем, а выход с управл емым входом генератора пер вого канала, и врем измерительный блок с триггером, включенный между усилителем второго канала и генератором первого канала tl3 Однако этот толп5иномер характери зуетс недостаточно высокой точность измерений вследствие наличи мертво зоны триггера врем измерительного блока, Наиболее близким к изобретению вл етс ультразвуковой толщиномер, содержащий два расположенных друг напротив друга и .соединенных по схем сннхрокольца эхо-локационных канала. состо щих каждый из приемно-излучаю щего преобразовател , импульсного генератора и селекторного усилител соединенного с входом запуска генератора противоположного какала, син хронизатор, выполненный D виде соед ненных по схеме синхрокольца импуль сного генератора, соединенного с приемно-излучалощим преобразователем усилител и рефлектора,установленног напротив преобразовател , делитель частоты и измеритель-регистратор. При этом толщиномер также содержит генератор старт-стопных импульсов, которьш через делитель частоты соедин ет один из входов усилител второго эхо-локационного канала с синхронизатором, ме щу выходом второго эхо-локационного канала и синхронизатором подключен измерительрегистратор , а акустическа база синхронизатора установлена равной рассто нию между приемно-излучающими преобразовател ми эхо-локационны каналов 23. Известный толщиномер отличаетс недостаточно высокой точностью измерений при цифровой регистрации показаний прибора, что вызвано относительно большим периодом следовани импульсов, формируемых синхрбнизатором , в частности из-за прот женной акустической базы синхронизатора . Целью изобретени вл етс повышение точности измерений. Поставленна цель достигаетс тем, что ультразвуковой толщиномер, содержащий два расположенных друг напротив друга и соединенных по схеме синхрокольца эхо-локационных канала , состо щих каждый из приемноизлучающего преобразовател , импульсного генератора и селекторного усилител , соединенного с входом запуска генератора противоположного канала, синхронизатор, выполненный в виде соединенных по схеме синхрокольца импульсного генератора. соединенного с приемио-излучающим преобразователем, усилител и рефлектора , установленного напротив преобразовател , делитель частоты И измеритель регистратор, снабжен схемой И, включенной между усилителем синхронизатора и выходом делител частоты , последний входом соединен с усшхителем второго канала, и блоком управлени , включенным между выходом делител и измерителем-регистратором , который выполнен в виде последовательно соединенных вычитающего счетчика и цифрового индикатора , второй вход счетчика соединен с выходом схемы И, а второй вход индикатора соединен с блоком управлени . Кроме того, рассто ние между рефлектором и преобразователем в синхронизаторе меньше рассто ни между приемно-излучающими преобразовател ми эхо-локационных каналов. На фиг, 1 представлена блок-схема ультразвукового толщиномера; на фиг, 2 - временные диаграммы напр жений на выходах отдельных блоков прибора. Ультразвуковой толщиномер содержит два соединенных по схеме синхрокольца эхо-локационных канала 1 и 2, синхронизатор 3, делитель 4 частоты, схему 5 И, блок 6 управлени и измеритель-регистратор 7. Каждый из эхо-локационных каналов 1The invention relates to instrumentation technology and can be used to control the thickness of products made of various materials, in particular, materials with a large ultrasound attenuation coefficient. An ultrasonic thickness gauge is known that contains two echo-location channels opposite each other, which consist of a receiving and transmitting transducer. a generator and a sector amplifier, additionally 1 about the receiver-transducer of its converter connected with the generator of the first channel, additionally a selector amplifier, whose input is connected with an additional converter, and an output with a controllable generator input of the first channel, and a time measuring unit with a trigger connected between the amplifier of the second channel and the generator of the first channel tl3 However, this crowd5inomer does not have a sufficiently high measurement accuracy due to the presence of a dead trigger zone, the time of the measuring unit, the closest to the invention is an ultrasonic thickness gauge, containing two opposite each other and connected to it snnhrokoltsa echo radar channel. each consisting of a receiving-emitting transducer, a pulse generator and a selector amplifier connected to the start input of the opposite kakal generator, a synchronizer made in the form of a synchronous pulse generator connected to a receiving-emitting amplifier of the amplifier and the reflector opposite to converter, frequency divider and meter-recorder. At the same time, the thickness gauge also contains a start-stop pulse generator, which connects one of the inputs of the second echo-location channel amplifier with a synchronizer through the frequency divider, the second recorder is connected to the output of the second echo-location channel and the synchronizer is connected to the synchronizer acoustic base. between the receiving-emitting transducers of the echo-location channels 23. The known thickness gauge is not sufficiently accurate in measuring digital recording of readings from This is due to the relatively long period of the pulses generated by the sync processor, in particular, due to the long acoustic base of the synchronizer. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy. The goal is achieved by the fact that an ultrasonic thickness gauge containing two opposite each other and connected according to a sync ring echo-location channel, each consisting of a receiving-emitting transducer, a pulse generator and a selector amplifier connected to the trigger input of the opposite channel generator, is made in the form of a sync-ring pulse generator. connected to a receiving-emitting transducer, an amplifier and a reflector installed opposite the converter, a frequency divider and a meter recorder are equipped with an AND circuit connected between the synchronizer amplifier and the output of a frequency divider, the latter is connected to the second channel receiver and the control unit connected between the divider output and a meter-recorder, which is made in the form of a series-connected subtractive counter and a digital indicator, the second input of the counter is connected to the output of the And circuit, and the second indicator input is connected to the control unit. In addition, the distance between the reflector and the transducer in the synchronizer is less than the distance between the receiving-emitting transducers of the echo-location channels. FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic thickness gauge; Fig. 2 shows time diagrams of voltages at the outputs of individual units of the device. The ultrasonic thickness gauge contains two syncro-connected echo-location channels 1 and 2, a synchronizer 3, a divider 4 frequencies, a circuit 5 AND, a control unit 6 and a meter-recorder 7. Each of the echo-location channels 1

и 2 состоит из приемно-излучающёго преобразовател 8 и 9 соответствен ,но импульсного генератора 10 и 11 и селекторского усилител 12 и 13, Выход селекторного усилител 12 соединен с входом импульсного генера .тора 11, а усилител 13 - с входом генератора 10. Синхронизатор 3 выполнен в виде соединенных по схеме синхрокольца импульсного генератора 14, усилител 15 и приемно-излучающего преобразовател 16. Измеритель-регистратор 7 выполнен в виде последовательно соединенных вычитающего счетчика 17 и цифрового индикатора 18. Выход второго канала 2 соединен с входом делител 4 частоты, который может быть выполнен например, в виде счетчика импульсов на триггерах, работающего в делитель ном режиме. Один из выходов делител 4 частоты подключен к первому входу 5 И, а другой к блоку 6 управлени , вьшолненному, например, в виде дифференцирующего звена и св занных с ним через разнопол рно включенные диоды двух формирователей . К второму входу схемы 5 И подключен выход синхронизатора 3. Выход Г схемы.5 И соединен с входом измерите- л -регистратора 7 о Управл ющие входы счетчика 17 и индикатора 18 измерител -регистратора 7 св заны с соответствующими выходами блока 6 управлени .. Толщиномер также содержит рефлектор 19, вход щий в синхронизатор 3, установленный на акустической оси преобразовател 16 на определенном рассто нии. Преобразователи 8 и 9 расположены друг напротив друга так, что их акустические оси совпадают, а рассто ние между ними меньше рассто }ш между преобразователем 16 синхронизатора 3 и рефлектором 19. В ходе измерений контролируемый объект 20 располагаетс между преобразовател ми 8 и 9,and 2 consists of a receiving-emitting transducer 8 and 9, respectively, but the pulse generator 10 and 11 and the selector amplifier 12 and 13, The output of the selector amplifier 12 is connected to the input of the pulse generator 11, and the amplifier 13 - to the input of the generator 10. Synchronizer 3 made in the form of a pulse oscillator 14, an amplifier 15 and a receiving-emitting transducer connected in a synchro-ring pattern. The meter-recorder 7 is made in the form of a series-connected subtractive counter 17 and a digital indicator 18. The output of the second channel 2 is connected It is equipped with a divider 4 frequency input, which can be performed, for example, in the form of a pulse counter on triggers operating in the split mode. One of the outputs of the 4-frequency divider is connected to the first input 5 I, and the other to the control unit 6, executed, for example, in the form of a differentiating link and the diodes of the two drivers connected to it through opposite-polarity. Synchronizer output 3 is connected to the second input of circuit 5, and output G of circuit 5 is connected to the input of measuring register-7. Control inputs of the counter 17 and indicator 18 of the measuring register-7 are connected to the corresponding outputs of the control unit 6. Thickness gauge It also contains a reflector 19, which is included in the synchronizer 3, mounted on the acoustic axis of the transducer 16 at a certain distance. The transducers 8 and 9 are located opposite each other so that their acoustic axes coincide, and the distance between them is shorter than the distance between the transducer 16 of the synchronizer 3 and the reflector 19. During the measurements, the monitored object 20 is located between the transducers 8 and 9,

Ультразвуковой толщиномер работает следующим образом.Ultrasonic thickness gauge works as follows.

Генератор 10 возбуждает преобразователь 8, И шульс ул.ьтразвуковь1х колебаний доходит до контролируемог объекта 20, отражаетс от него и возвращаетс к преобразователю 8. Далее сигнал поступает на селектор- ный усилитель 12, управл емый генератором 10. Усилитель 12 осуществл ет селекцию эхо-импульса от зондирующего импульса, так как импульс с генератора 10 переводит его в запертое состо ние на врем формировани зондирующего сигнала, и от импульсов многократного отражени путем амплитудной отсечки. Вьвделенный эхо-импульс поступает с усилител 12 первого эхо-локационного канала 1 на генератор 11 второго эхолокационного канала 2 и запускает его. Генератор 11 возбуждает преобразователь 9. №4пульс ультразвуковых колебаний доходит до контролируемого объекта 20, отражаетс от него и возвращаетс к преобразователю 9. Далее сигнгш поступает на селекторный, усилитель 13, управл ем генератором 11.-Усилитель 13 осуществл ет селекцию эхо-импульса от зондирующего импульса и от импульсов .многократного отражени . Ввде-, ленньш таким образом эхо-импульс поступает с усилител 13 второго эхо-локационного канала 2 на генератор 10 первого эхо-локационного канала 1, работающий в режиме подстройки частоты следовани импульсов , и запускает его. В результате первый и второй эхо-локационные каналы 1 и 2 образуют синхрокольцо, в котором устанавливаетс частота i следовани импульсов, определ ема из выражени The generator 10 excites the transducer 8, and the vibration of the ultrasonic oscillations reaches the controlled object 20, reflects from it and returns to the converter 8. Next, the signal goes to the selector amplifier 12, controlled by the generator 10. The amplifier 12 selects the echo pulse from the probe pulse, since the pulse from the generator 10 transfers it to the locked state at the time of formation of the probe signal, and from the multiple reflection pulses by means of an amplitude cutoff. The extracted echo pulse arrives from the amplifier 12 of the first echo-location channel 1 to the generator 11 of the second echolocation channel 2 and starts it. The generator 11 excites the transducer 9. The ultrasonic oscillation pulse 4 reaches the object to be monitored 20, reflects from it and returns to the transducer 9. Next, the sig ng goes to the selector amplifier 13, controlled by the generator 11. The amplifier 13 selects the echo pulse from the probe pulse and from pulses. multiple reflection. In this way, the echo pulse arrives from the amplifier 13 of the second echo-location channel 2 to the generator 10 of the first echo-location channel 1, operating in the mode of adjusting the pulse frequency, and starts it. As a result, the first and second echo-location channels 1 and 2 form a synchro-ring, in which the pulse frequency i is determined, determined from

t О t o

(V4 2(e,Iii} (V4 2 (e, Iii}

где С - скорость распространени where C is the propagation velocity

ультразвуковых-колебаний в среде, в которой расположены преобразователи 8, 9 и 16, контролируемый объек 20 и рефлектор 19; - рассто ние между преобразователем 8 и контролируемым объектом 20; рассто ние между преобразователем 9 и контролируемым объектом 20;ultrasonic vibrations in the environment in which the transducers 8, 9 and 16 are located, a controlled object 20 and a reflector 19; - the distance between the transducer 8 and the object to be monitored 20; the distance between the transducer 9 and the object to be monitored 20;

Q- рассто ние между преобразователем 8 и 9; - толщина контролируемогоQ is the distance between transducer 8 and 9; - thickness controlled

объекта 20.object 20.

Одновременно генератор 14 возбуж дает пр.еобразователь 16. Импульс ультразвуковых колебаний доходит.до рефлектора 19, отражаетс от него и возвращаетс к преобразователю 16. Далее сигнал поступает на усилитель 15 и синхронизирует генератор 14. В результате в асинхронизаторе 3 устанавливаетс частота f, следовани импульсов, определ ема из выражени где EJ - акустическа база синхронизатора 3, т.е. рассто ни между преобразователем 16 и рефлектором 19. С выхода второго эхо-локационного канала 2 импульсы амплитудой (Jj (фиг. 2) с частотой f поступают на вход делител 4 частоты.. В этом бло ке осуществл етс деление частоты входньгх импульсов на коэффициент . С выхода делител 4 частоты импульсы измерительного интервала амплитудой U4(фиг.2) и длительностью t, с частотой f. поступают на вход блока 6 управлени и первый вход схемы 5 И. На второй вх схемы 5 И поступают импульсы амплитудой Uj (фиг. 2) с частотой fj с выхода, синхронизатора 3. С выхода схемы 5 И импульсы поступают на счетчик 17 измерител -регистратора 7, Блок 6 управлени формирует из переднего фронта импульсов измерительного интервала импульсы амплитудой и t.,- (фиг „2), которые поступают на второй вход измерител -регистратора 7 и устанавливают счетчик 17 в начальное состо ние, которому соответствует число N. За вре м Ц на вход счетчика 17 с выхода схемы 5 И поступает число импульсов равное N, которое определ етс как N 1.3/2. По окончании интервала времени вычитающем счетчике 17 оказываетс записанным число М . Блок упра,влени также формирует из заднего фронта импульсов измерительного интервала импульсы амштт -дой i-18 (фиг. 2), которые поступают на третий вход измерител -регистратора 7 в цифровой индикатор 18, осуществл ют перезаписи цифрового кода М со счетчика 17 в индикатор 18 и индикацию показаний. Через врем 2 на входы схемы 5 И и блока 6 управлени поступает новых импульс измерительного интервала, и происходит нова перезапись кода в индикатор 18 и индикаци показаний. Дл того, чтобы при индикации высвечивалась непосредственно толщина контролируемого объекта 20 Ь величины коэффициента делени k делител 12 частоты и число начальной установки .Ng вычитающего счетчика 17 выбирают в соответствии с соотношением о L где L - единица измерени линейных оазмеров, например 1 мм. Погрешность дискретности Ati дл предложенного толщиномера составл ет Л1, Л п Таким образом, предложенный ультразвуковой толщиномер позвол ет повысить точность измерений при цифровой регистрации показаний прибора за счет снижени погрешности дискретности измер емой величины благодар его снабжению схемой И и блоком управлени , а также благодар тому, что рассто ние межл.у рефлектором и преобразователем в синхронизаторе меньще pac тo ни между приемно-излучающими преобразовател ми эхо-локационных каналов.At the same time, the generator 14 is excited by a generator 16. A pulse of ultrasonic vibrations reaches the reflector 19, is reflected from it, and returns to the converter 16. Then the signal goes to the amplifier 15 and synchronizes the generator 14. As a result, the frequency f is set in the asynchronizer 3, followed by pulses , determined from the expression where EJ is the acoustic base of synchronizer 3, i.e. the distance between the transducer 16 and the reflector 19. From the output of the second echo-location channel 2, the amplitude pulses (Jj (Fig. 2) with frequency f are fed to the input of the splitter 4 frequency .. In this block, the frequency of the input pulses is divided by a factor. From the output of the frequency divider 4, the pulses of the measuring interval with amplitude U4 (Fig. 2) and duration t, with frequency f, arrive at the input of control unit 6 and the first input of circuit 5 I. At the second input circuit 5, pulses of amplitude Uj arrive (Fig. 2 ) with frequency fj from the output, synchronizer 3. From the output of the circuit 5 And the pulses go to the counter 17 of the meter-recorder 7, the Control unit 6 generates from the leading edge of the pulses of the measuring interval pulses of amplitude and t., - (Fig „2), which are fed to the second input of the meter-recorder 7 and set the counter 17 to the initial the state to which the number N corresponds. Over time C, the number of pulses equal to N, which is defined as N 1.3 / 2, arrives at the input of the counter 17 from the output of circuit 5 And. At the end of the time interval, the subtract counter 17 becomes the recorded number M. The control unit also generates from the trailing edge of the measurement interval pulses Amsht-i-18 pulses (Fig. 2), which are fed to the third input of the recorder meter 7 into the digital indicator 18, overwrites the digital code M from the counter 17 into the indicator 18 and indication indications. After time 2, the inputs of the circuit 5 And and the control unit 6 receive a new pulse of the measuring interval, and a new code is rewritten in the indicator 18 and the indication is displayed. In order to display directly the thickness of the monitored object 20, the values of the division factor k of the frequency divider 12 and the number of the initial setting .Ng of the subtracting counter 17 are selected according to the relation L where L is the unit of measurement of linear oases, for example 1 mm. The discrete error Ati for the proposed thickness gauge is L1, Ln. Thus, the proposed ultrasonic thickness gauge improves the accuracy of measurements when digitally recording instrument readings by reducing the discreteness error of the measured value due to its supply with the And circuit and the control unit, as well as that the distance between the reflectors and the converter in the synchronizer is less than pac between the receiving-emitting transducers of the echo-location channels.

/2/ 2

WW

15 -t 115 -t 1

Claims

1. ULTRASONIC THICKNESS THERMOMETER, containing two opposite each other and connected according to the sync ring echo-location channels, each consisting of a receiving-emitting transducer, a pulse generator and a selector amplifier connected to the start input of the opposite channel generator, a synchronizer made in the form of a synchro connected rings of a pulse generator connected to a receiving-emitting converter, an amplifier and a reflector mounted opposite the converter, the divider you and the meter recorder, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, it is equipped with an AND circuit connected between the synchronizer amplifier and the output of the frequency divider, the last input 'is connected to the amplifier of the second channel, and a control unit connected between the output of the divider and the meter-recorder , which is made in the form of a sequentially connected subtracting counter and a digital indicator, the second input of the counter is connected to the output of the circuit And, and the second input of the indicator is connected to the control unit.

2. The thickness gauge according to claim 1, characterized in that the distance between the reflector and the transducer in the synchronizer is less than the distance between the receiving-emitting transducers of the echo-location channels.

SU „, 1145245>