0000
;о Изобретение относитс к ультразвуковым измерени м, а именно к тех нике неразрушающего контрол физико механических свойств изделий, и может быть использовано дл измереНИН толщины изделий (главным образом , металлов) и скорости распространени продольных ультразвуковых волн в них при одностороннем доступе к поверхности последних. По основному авт.св. № 658857 известен ультразвуковой безэталонны толщиномер, содержащий генератор зо дирующих импульсов, подключенные к его выходу первыми входами первый и второй триггеры, первый преобразователь и амплитудньм ограничитель, выходу которого подключен первый-ус литель, -подключенньй к второму вх ду второго триггера через второй усилитель, второй преобразователь, размещенный на фиксированном рассто нии от первого, и подключенньй входом к выходу второго триггера генератор пилообразного напр жени , выходом соединенный с управл ющим входом преобразовател масштаба времени, регистрирующий вход которого соединен с выходом первого триггера lj . Второй вход первого триггера сое динен в толщиномере с выходом перво го усилител . В известном толщиномере нар ду с выделением временного интервала между посылкой зондирующего импульса в изделие и. приемом отраженного сигнала осуществл етс измерение времени распространени импульса продольной (головной) волны вдоль поверхности издели между первым и вторым преобразовател ми, в зависи .мости от величины которого корректи руютс показани индикатора толщины издели . Вследствие того, что скорости распространени этих импуль . сов равны, ультразвуковой толщиномер независимо от материала издели дает правильные показани толщины. Недостатком толщиномера вл етс то, что определение толщины издели производитс при помощи измерени времени распространени одиночного, зондирующего импульса, что приводит к некоторой неопределенности показа ний индикатора, вызванной дискретностью счета. Кроме того, в известном ультразвуковом толщиномере не предусмотрена возможность индикации времени распространени импульса между преобразовател ми, несущего информацию о скорости распространени ультразвука в материале издели , вл ющейс показателем его физико-механических свойств. Цель изобретени - повышение точности и расширение функциональных возможностей путем обеспечени измерени скорости распространени продольных ультразвуковых волн в изделии. Поставленна цель достигаетс тем. что ультразвуковой безэталонный толщиномер, содержащий генератор зондирующих импульсов, подключенные к его выходу первыми входами первый и второй триггеры, первый преобразователь и амплитудный ограничитель, к выходу которого подключен первый усилитель, подключенный к второму входу второго триггера через второй усилитель, второй преобразователь, размещенный на фиксированном рассто нии от первого, и подключенный входом к выходу второго триггера генератор пилообразного напр жени , выходом соединенный с управл ющим входом преобразовател масштаба времени, регистрирующий вход которого соединен с выходом первого триггера, снабжен цифровым измерителем временных интервалов, состо щим из последовательно соединенных генератора счетных импульсов, селектора, второй вход которого подключен к выходу преобразовател масштаба вре- мени, счетчика и цифрового индикатора , ,синхронизатором, входом подключенным к выходу генератора счетных импульсов, а выходом - к входу Пуск генератора зондирующих импульсов , цифровым блоком задержки, подключенньм к выходу селектора, и переключателем рода работ, перекидной контакт которого подключен к второму входу первого триггера, один неподвижньш контакт соединен с выходом первого усилител , а другой - с выходом цифрового блока задержки. На чертеже представлена блок-схема ультразвукового безэталонного толщиномера. Толщиномер содет жит генератор 1 ондирующих и myJI7 coв, ц(:1дключенные к его выходу первыми входами иервьш .2 и второй 3 триггер 1, амплитуд ный ограничитель 4, выходом подключенный к входу первого усилител 5. первьй преобразователь 6, второй преобразователь 7, размещенный на фиксированном рассто нии от первого 6 в акустическом контакте с той же поверхностью издели 8 и подключенный к второму входу второго триг гера 3 через второй усилитель 9j подключенный входом к выходу второг триггера 3,генератор 10 пилообразного напр жени , вьгкодом соединеннь с управл ющим входом преобразовател 11 масштаба времени, регистрирующий вход которого соединен с выходом первого триггера 2, цифровой измеритель временных интервалов (обозначен пунктирной линией), соето щий из последовательно соединенных генератора 12 счетных импульсов селектора 13, второй вход которого подключен к выходу преобразовател 11 масштаба времени, счетчика 14 и цифрового индикатора 15, синхронизатор 16, входом подключенный к выходу генератора 12 счетных импуль сов, а выходом - к входу Пуск генератора 1 зондирующих импульсов, цифровой блок 17 задержки, подключенный к выходу селектора 13, и переключатель 18 рода работ, перекидной контакт li8a которого подключен к второму входу первого триггера 2, один неподвижный контакт 185 соединен с выходом первого усилител 5, а другой 18В - с выходом цифрового блока 17 задержки В непрерывном режиме устройство работает следующим образом Дл измерени толщины издели переключателем рода -работ замыкают контакты 18а - 188. Генератор 1 зондирующих импульсов коротким элект рическим импульсом возбуждает ультразвуковой преобразователь 6, который излучает в контролируемое изделие 8 ультразвуковые волны. Импульс продольной волны, отраженный от ниж ней поверхности издели 8, возвращаетс на преобразователь 6, дважды пройд по контролируемому изделию 8 и через амплитудный ограничитель 4 поступает на вход усилител 5. Гене ратор 1 одновременно с возбуждением преобразовател 6 запускает триггер который опрокидываетс в исходное состо ние импульсом с выхода усилител 5, и триггер 3, Таким образом, триггер 2 формирует импульс с длительностью , равной времени прохождени ультразвукового сигнала по контролируемому изделию. Это врем пропорционально толщине издели и обратно пропорционально скорости ультразвука в нем. Далее , импульс с выхода триггера 2 подаетс на регистрирующий вход преобразовател 11 масштаба времени., Импульс продольной подповерхностной волны (называемой также головной) доходит до преобразовател 7 и пре образуетс им в электрический сигнал. Этот сигнал, усиленньй усилителем 9, опрокидывает в исходное.состо ние триггер 3. Поскольку рассто ние между преобразожзател ми 6 и 7 фиксировано , длительность импульса на выходе триггера 3 обратно пропорциональна скорости продольных ультразвуковых волн в изделии 8. Генератор 10 формирует треугольный пилообразный импульс с амплитудой, пропорциональ ной длительности импульса триггера 3, который подаетс на управл ющий вход преобразовател 11 масштабавремени . Коэффициент преобразовани этого преобразовател 11 обратно пропорционален амплитуде импульсов, приход щих на его управл ющий вход. т.е. пропорционален скорости ультразвуковых волн в изделии 8. Таким образом, преобразователь 11 масштаба времени выдает пр моугольный импульс, длительность которого пропорциональна толщине издели 8 и не зависит от скорости ультразвука в нем, причем начало этого импульса совпадает по времени с моментом возбуждени ультразвукового преобразовател 6. Далее длительность этого импульса измер етс цифровым измерителем временных интервалов и отображаетс индикатором 15.Временной селектор 13 вьщел ет из не-. прерывной последовательности импульсов генератора 12 пачку счетных импульсов , равную по длительности импульсу преобразовател 11 масштаба времени. Счетчик 14 подсчитывает количество этих импульсов, которое индуцируетс на иидикатОре 15. В режиме измерени скорости ультразвука переключатель 18 рода работ замыкает контакты 184-188. В этом случае возвращение триггера 2 в ijpходное состо ние осуществл етс импульсом с выхода цифрового блока 17 заде1)жки. Последний вьтолнен таким образом, что сигнал на его выходе по вл етс в момент поступлени N-ro счетносо импульса на его вход, т.е. врем задержки посто нно, погрешность определ етс нестабильностью частоты генератора 12 счетных импульсов. В результате длительность выходного импульса преобразовател 11 масштаба времени в каждом цикле работы устройства оказьгоаетс пропорциональной скорости продольньк ультразвуковых волн в изделии 8. Величина времени задержки выбираетс такой, чтобы.показани индикатора соответствовали требуемому масштабу шкалы скоростей ультразвука. Блок 17 может быть вьтолнен, например, на ба зе цепочки последовательно соединенных триггеров, счетчика или регистра сдвига., . Синхронизатор 16 задает частоту повторени циклов работы прибора и, практически, может представл ть собой , например, делитель, частоты 1896 или иную схему формировани синхроимпульсов запуска генератора 1 зондирующих импульсов. Введение в известный ультразвуковой безэталонный толщиномер цифрового блока задержки расшир ет его функциональные возможности и область применени , устран , например , необходимость использовани специальных измерений скорости ультразвука . Кроме того, синхронизаци генератора зондирующих импульсов прибора генерат.ором счетных импульсов , принципи-ально необходима дл измерени скорости ультразвука, позвол ет в 2 раза уменьшить погрешность показаний индикатора, вызванную дискретностью счета, и в режиме измерени толщины. При измерении скорости ультразвука устройство обеспечивает пог- . решность не более 1% в диапазоне скоростей 2500-6500 м/с и позвол ет тем самым,, например, различать марки сталей, определ ть анизотропию механических свойств проката т.По при одностороннем доступе поверхности издели .The invention relates to ultrasound measurements, namely, to the technique of non-destructive testing of the physical and mechanical properties of products, and can be used to measure the thickness of products (mainly metals) and the propagation velocity of longitudinal ultrasonic waves in them with one-way access to the surface of the latter. According to the main auth. No. 658857 is known an ultrasonic referenceless thickness gauge containing a generator of recirculating pulses connected to its output by the first inputs of the first and second triggers, the first converter and the amplitude limiter whose output is connected to the first amplifier, connected to the second input of the second trigger through the second amplifier, the second transducer, located at a fixed distance from the first, and connected to the output of the second trigger, a sawtooth generator, the output connected to the control input the forming time scale, the recording input of which is connected to the output of the first flip-flop lj. The second input of the first trigger is connected in the thickness gauge with the output of the first amplifier. In the known thickness gauge, along with the allocation of the time interval between the sending of the probe pulse into the product and. By receiving the reflected signal, the pulse propagation time of the longitudinal (head) wave along the surface of the product between the first and second transducers is measured, depending on the magnitude of which the readings of the thickness indicator of the product are corrected. Due to the fact that the speed of propagation of these impulses. However, the ultrasonic thickness gauge, regardless of the material of the product, gives the correct thickness readings. The disadvantage of the thickness gauge is that the thickness of the product is determined by measuring the propagation time of a single probe pulse, which leads to some uncertainty in the indicator readings caused by the counting resolution. In addition, in the known ultrasonic thickness gauge, it is not possible to indicate the pulse propagation time between transducers, which carries information about the propagation speed of ultrasound in the material of the product, which is an indicator of its physicomechanical properties. The purpose of the invention is to improve the accuracy and enhance the functionality by providing a measurement of the speed of propagation of longitudinal ultrasonic waves in the product. The goal is achieved by those. that an ultrasonic referenceless thickness gauge containing a probe pulse generator connected to its output by first inputs first and second triggers, a first converter and an amplitude limiter, to the output of which a first amplifier connected to the second input of a second trigger through a second amplifier, a second converter placed on a fixed distance from the first, and connected to the output of the second trigger, the sawtooth generator, the output connected to the control input of the transducer The time scale component, the recording input of which is connected to the output of the first trigger, is equipped with a digital time interval meter consisting of series-connected counting pulse generator, a selector, the second input of which is connected to the output of the time scale converter, counter and digital indicator, synchronizer, the input connected to the output of the generator of counting pulses, and the output to the input of the Starting of the generator of probe pulses, a digital delay unit connected to the output of the selector, and cross a switch of the type of work, the changeover contact of which is connected to the second input of the first trigger, one stationary contact connected to the output of the first amplifier, and the other to the output of the digital delay unit. The drawing shows the block diagram of the ultrasonic referenceless thickness gauge. The feeler gauge contains a generator 1 of tuning and myJI7 cov, c (: 1 connected to its output by the first inputs of iran. 2 and second 3 trigger 1, amplitude limiter 4, output connected to the input of the first amplifier 5. first converter 6, second converter 7, placed at a fixed distance from the first 6 in acoustic contact with the same surface of the product 8 and connected to the second input of the second trigger 3 via the second amplifier 9j connected to the output of the second trigger 3, sawtooth generator 10, connected with the control input of the time scale converter 11, the registering input of which is connected to the output of the first trigger 2, a digital time interval meter (indicated by a dashed line), resulting from the series-connected generator 12 counting pulses of the selector 13, the second input of which is connected to the output of the scale converter 11 time, the counter 14 and the digital indicator 15, the synchronizer 16, the input connected to the generator output 12 counting pulses, and the output to the Start input of the probe 1 generator, digit the left delay block 17, connected to the output of the selector 13, and the switch 18, a switch 18, the change-over contact li8a of which is connected to the second input of the first trigger 2, one fixed contact 185 is connected to the output of the first amplifier 5, and the other 18V to the output of the digital block 17 delay In the continuous mode, the device operates as follows. To measure the thickness of the product with a switch of the type -work, contacts 18a - 188 are closed. The probe pulse generator 1 with a short electric pulse excites the ultrasonic transducer 6, which The device emits ultrasound waves into the controlled product 8. A longitudinal wave pulse reflected from the bottom surface of product 8 returns to converter 6, passes twice through controlled product 8, and through amplitude limiter 4 enters input of amplifier 5. Generator 1 simultaneously with excitation of converter 6 triggers a trigger that overturns to its original state a pulse from the output of the amplifier 5, and a trigger 3, Thus, the trigger 2 generates a pulse with a duration equal to the time of passage of the ultrasonic signal on the monitored product. This time is proportional to the thickness of the product and inversely proportional to the speed of ultrasound in it. Next, the pulse from the output of the trigger 2 is fed to the recording input of the time scale converter 11. The pulse of the longitudinal subsurface wave (also called the head) reaches the converter 7 and is converted by it into an electrical signal. This signal, amplified by the amplifier 9, overturns the trigger 3 into its original state. Since the distance between the transducers 6 and 7 is fixed, the pulse duration at the output of the trigger 3 is inversely proportional to the speed of the longitudinal ultrasonic waves in the product 8. The generator 10 forms a triangular sawtooth pulse with an amplitude proportional to the pulse duration of the trigger 3, which is fed to the control input of the scale-time converter 11. The conversion factor of this converter 11 is inversely proportional to the amplitude of the pulses arriving at its control input. those. proportional to the speed of ultrasonic waves in the product 8. Thus, the transducer 11 of the time scale produces a rectangular pulse, the duration of which is proportional to the thickness of the product 8 and does not depend on the ultrasound speed in it, and the beginning of this pulse coincides with the time of excitation of the ultrasonic transducer 6. Next the duration of this pulse is measured by a digital time interval meter and is indicated by an indicator 15. The time selector 13 selects from non-. a discontinuous sequence of pulses of the generator 12 pack of counting pulses equal in duration to the pulse of the time scale converter 11. The counter 14 counts the number of these pulses, which is induced on the sensor 15. In the mode of measuring the speed of ultrasound, the switch 18 of the kind of work closes the contacts 184-188. In this case, the return of the trigger 2 to the ij terminal state is effected by a pulse from the output of the digital set 17). The latter is accomplished in such a way that the signal at its output appears at the moment of arrival of the Nth counter of the pulse at its input, i.e. the delay time is constant, the error is determined by the frequency instability of the generator 12 counting pulses. As a result, the duration of the output pulse of the time scale converter 11 in each operation cycle of the device proves to be proportional to the speed of the ultrasonic waves longitudinal in the product 8. The delay time is chosen such that the indicator readings correspond to the desired scale of the ultrasound velocity scale. Block 17 can be executed, for example, on the basis of a chain of series-connected triggers, a counter, or a shift register. The synchronizer 16 sets the repetition rate of the instrument operation cycles and, in practice, can be, for example, a divider, frequencies of 1896, or another pattern of forming the sync pulses for starting the generator 1 of the probe pulses. The introduction of the digital delay unit into the known ultrasound-free thickness gauge expands its functionality and application, eliminating, for example, the need to use special measurements of the ultrasound velocity. In addition, synchronization of the probe pulse generator of the device by the generator of counting pulses, which is fundamentally necessary for measuring the ultrasound velocity, allows a 2-fold reduction in the indicator readings caused by the counting resolution in the thickness measurement mode. When measuring the speed of ultrasound, the device provides a minute. the resolution is no more than 1% in the speed range of 2500-6500 m / s and thus allows, for example, to distinguish steel grades, to determine the anisotropy of the mechanical properties of the rolled metal, because of the one-sided access of the product surface.