SU1357709A1 - Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразру- шающему контролю. Целью изобретени   вл етс  повышение производительности и надежности контрол  и повышение точности измерени  за счет точного фиксировани  временного положени  амплитуд эхо-сигналов при изменении параметров контролируемого объекта, а также исключени  перестройки порогов формирователей импульсов и входного усилител . В приемный тракт толщиномера введены два компаратора 16 и 20 и фазосдвигающа  цепочка из резистора 18 и конденсатора 19. Первый компаратор 16 позвол ет осуществить временную селекцию эхо-импульсов и избави тьс  от шумов, а совместна  работа компараторов 16 и 20 обусловливает выделение из всех импульсов, формируемых вторым компаратором 20, только тех, передний фронт которых соответствует положению амплитудных значений эхо-импульсов во времени. 1 ил. (Л со СП 1 О со

Description

Изобретение относитс  к нераэруша- ющему контролю и может быть использовано при измерении толщины различных материалов, уровн  в жидкост х, глубины залегани  дефектов, измерении скорости УЗ в металлах и жидкост х .тьим входам второй 10 и третьей 13 схем совпадений.|

Толщиномер работает следукшщм образом .

Синхронизатор 1 передним фронтом запускает генератор 2 зондирунвдих импульсов , устанавливает RS-триггеры 6, 9 и 12 и измеритель 14 временных ин- шение надежности контрол  и повышение ю тервалов в исходное состо ние и запу- точности измерени  за счет точного екает первый одновибратор 5. Генера- фиксировани  временного положени  ам- тор 2 возбуждает пьезопреобразователь

3. УЗ импульс, излученный пьезопре- образователем, вводитс  нерез согла- 15 сующую среду в контролируемое изделие и, распростран  сь в нем, претерпевает многократные отражени  от поверхностей . УЗ колебани , возникающие при этом, принимаютс  пьезопреобра- 2Q зователем 3, преобразуютс  им в электрические сигналы, которые поступают на усилитель 4. Усиленные сигналы поступают на входы первого 16 и второго 20 компараторов. На один из вхо- 2 зондирующих импульсов, приемо-пере- 25 дов первого компаратора 16 подаетс  дающий преобразователь 3 и усилитель опорное напр жение и , которое выби- 4, последовательно соединенные первые раетс  несколько большим, чем макси- одновибратор 5, входом подключенный мальна  амплитуда шумов. Импульсы на к второму выходу синхронизатора 1, выходе первого компаратора 16 по вл - RS-триггер 6, схему 7 совпадений, вы- зо }ютс , когда амплитуда сигналов на ходом подключенную к С-входу первого RS-триггера 6, вторые одновибратор 8, RS-триггер 9, схему 10 совпадений, вторым выходом подключенную к S-BXO- ду второго RS-TpH rrepa 9, третьи одновибратор 11, RS-триггер 12, схему 13 совпадений, вторым выходом подключенную к С-входу третьего RS-триггера 12, измеритель 14 временных интервалов , вторым входом подключенньй к первому выходу второй схемы 10 совпадений , и индикатор 15, установочные R-входы первого 6, второго 9 и третьего 12 RS-триггеров и третий вход

45

Целью изобретени   вл етс  повыплитуд эхо-сигналов при изменении внешних параметров, таких как изменение толщины, шероховатости, кривизны поверхности и т.д., а также исключени  перестройки порогов формирователей импульсов и входного усилител .

На чертеже приведена блок-схема ультразвукового эхо-импульсного толщиномера .

Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор

35

измерител  14 временных интервалов подключены к второму выходу синхронизатора 1, первьй компаратор 16, первым входом подключенньй к выходу усилител  4,-вторым входом - к источнику опорного напр жени , а выходом - к вторым входам первой 7, второй 10 и третьей 13 схем совпадений, первый резистор 17, фазосдвигающую цепочку из второго резистора 18 и конденсатора 19 и второй компаратор 20, первым и вторым входами подключенньй соответственно через первьй резистор 17 и фазосдвигающую цепочку 18, 19 к выходу усилител  4, а выходом - к тревходе будет больше, чем уровень опорного напр жени . Сигналы подаютс  одновременно и на входы второго компаратора 20. Причем на инвертирунхций вход сигнал подаетс  с задержкой, обусловленной наличием фазосдвигаю- щей цепочки R-18, G 19. В результате сравнени  двух сигналов на выходе второго компаратора 20 по вл ютс  им- Q пульсы, фронты которых соответствуют переходам через равнопотенциальные состо ни  входов второго компаратора 20. Эти состо ни  отсто т от истинного положени  амплитуды эхо-сигнала на врем , определ емое посто нной времени RC-цепочки. Дл  вьщелени  информационных сигналов из серии импульсов служат одновибраторы 5, 8 и 11, RS- триггеры 6, 9 и 12 и схемы 7, 10 и 13 совпадени .

Длительность выходного импульса первого одновибратора 5 определ етс  временем переходных процессов в усилителе 4 и толщиной согласующего материала . По заднему фронту импульса взводитс  первьй триггер 6. На выходе его устанавливаетс  потенциал, разрешающий прохождение импульсов от первого компаратора 16 через первую

50

55

3. УЗ импульс, излученный пьезопре- образователем, вводитс  нерез согла- 5 сующую среду в контролируемое изделие и, распростран  сь в нем, претерпевает многократные отражени  от поверхностей . УЗ колебани , возникающие при этом, принимаютс  пьезопреобра- Q зователем 3, преобразуютс  им в электрические сигналы, которые поступают на усилитель 4. Усиленные сигналы поступают на входы первого 16 и второго 20 компараторов. На один из вхо- 5 дов первого компаратора 16 подаетс  опорное напр жение и , которое выби- раетс  несколько большим, чем макси- мальна  амплитуда шумов. Импульсы на выходе первого компаратора 16 по вл - о }ютс , когда амплитуда сигналов на

5

5

входе будет больше, чем уровень опорного напр жени . Сигналы подаютс  одновременно и на входы второго компаратора 20. Причем на инвертирунхций вход сигнал подаетс  с задержкой, обусловленной наличием фазосдвигаю- щей цепочки R-18, G 19. В результате сравнени  двух сигналов на выходе второго компаратора 20 по вл ютс  им- Q пульсы, фронты которых соответствуют переходам через равнопотенциальные состо ни  входов второго компаратора 20. Эти состо ни  отсто т от истинного положени  амплитуды эхо-сигнала на врем , определ емое посто нной времени RC-цепочки. Дл  вьщелени  информационных сигналов из серии импульсов служат одновибраторы 5, 8 и 11, RS- триггеры 6, 9 и 12 и схемы 7, 10 и 13 совпадени .

Длительность выходного импульса первого одновибратора 5 определ етс  временем переходных процессов в усилителе 4 и толщиной согласующего материала . По заднему фронту импульса взводитс  первьй триггер 6. На выходе его устанавливаетс  потенциал, разрешающий прохождение импульсов от первого компаратора 16 через первую

0

5

схему 7 совпадени . Первый импульс, соответствующий первому эхо-импульсу, пройд  через первую схему 7 совпадени , своим задним фронтом по С-входу сбрасывает первый RS-триггер 6, который запрещает дальнейшее прохождение импульсов через первую схему 7 совпадений . Инвертированньй импульс запускает второй одновибратор 8, по заднему фронту его импульса взводитс  второй RS-триггер 9. На выходе второго RS-триггера 9 устанавливаетс  потенциал , разрешающий прохождение импульсов через вторую схему 10 совпадени . После сложени  импульсов на выходе второй схемы 10 совпадений по вл етс  импульс, соответствующий второму данному эхо-импульсу. Задним фронтом этого импульса второй RS- триггер 9 сбрасываетс  и запрещает прохождение импульсов через вторую схему 16 совпадени . Инвертированный

Ультразвуковой эхо-импульсньй толщиномер , содержащий последовательно 20 соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемно-пере- дающий преобразователь и усилитель, последовательно соединенные первые одновибратор, входом подключенный

импульс запускает третий одновибратор 11, который генерирует импульс, зад- 25 к второму выходу синхронизатора, RS- ним фронтом которого взводитс  третий триггер, схему совпадений, выходом RS-триггер 12.подключенную к С-входу первого RSНа вьсходе третьего RS-триггера 12 устанавливаетс  потенциал, разрешаютриггера , вторые одновибратор, RS- триггер, схему совпадений, вторым

щий прохождение импульсов через тре- 30 выходом подключенную к S-входу второтью схему 13 совпадени . После сложени  импульсов и на входе третьей схемы 13 совпадений про вл етс  импульс , соответствуюш 1Й третьему эхо- импульсу. Задним фронтом этого импульса третий RS-триггер 12 сбрасываетс  и запрещает прохождение импульсов через третью схему 13 совпадени . Таким образом, из всей серии импульсов выбираетс  два импульса, передние фронты которых соответствуют положению амплитуд второго и третьего эхо-импульсов, а врем  между ними при любых изменени х амплитуд эхо-импульсов соответствует измер емой толщине.

Импульсы поступают на измеритель 14 временных интервалов, где длительность , преобразуетс  в метрические единицы, соответствующие измер емой толщине, втора  высвечиваетс  индикатором 15.

Использование изобретени  позвол ет повысить точность контрол 

материалов и стабильность измерений при наличии различных возмущающих факторов: переменна  толщина, измен юща с  шероховатость, кривизна поверхности и т.п., привод щих к резкому и непредсказуемому изменению амплитуды сигналов в процессе автомати- зированного контрол  крупногабаритных деталей сложной формы. Кроме того, позвол ет исключить перестройку порогов формирователей импульсов входного усилител  при контроле материалов с

различными коэффициентами затухани , измен ющейс  шероховатости и кривизне поверхности и тем самым упростить настройку прибора и ввод его в эксплуатацию .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ультразвуковой эхо-импульсньй толщиномер , содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемно-пере- дающий преобразователь и усилитель, последовательно соединенные первые одновибратор, входом подключенный

   к второму выходу синхронизатора, RS- триггер, схему совпадений, выходом подключенную к С-входу первого RSтриггера , вторые одновибратор, RS- триггер, схему совпадений, вторым

   го RS-триггера, третьи одновибратор, RS-триггер, схему совпадений, вторым выходом подключенную к С-входу третьего RS-триггера, измеритель временных интервалов, вторым входом подключенный к первому выходу второй схемы совпадений и индикатор, установочные R-входы первого, второго и третьего RS-триггеров и третий вход измерител 

   временных интервалов подключены к второму выходу синхронизатора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности контрол  и повьшгени  точности измерений, он

   снабжен первым компаратором,первым входом подключенным к выходу усилител , вторым входом - к источнику опорного напр жени , а выходом - к вторым входам первой, второй и тре-

   гьей схем совпад-ний, первым резистором , фазосдвигающей цепочкой из второго резистора и конденсатора, и вторым компаратором, первым и вторым входами подключенным соответственно

   через первый резистор и фазосдвигаю- щую цепочку к выходу усилител , а выходом - к третьим входам второй и третьей схем совпадений.