SU1481595A1 - Устройство дл измерени толщины движущихс изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ультразвуковым методам неразрушающего контрол . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и расширение номенклатуры измер емых изделий. Устройство содержит электроакустические преобразователи 1,2, генератор 3 высокой частоты, усилитель 4, амплитудный дискриминатор 5, триггер 6, схему 7 выделени  временных интервалов, первую схему И 8, схему 9 измерени  временных интервалов, регистр 10, схему 11 с перемещенным коэффициентом делени , схему 12 вычитани , регистратор 13, схему 14 умножени , тактовый генератор 15, схему 16 делени  и вторую схему И 17. Устройство работает по методу сквозного прозвучивани  в иммерсионном варианте и требует задани  только одного параметра - рассто ни  между преобразовател ми. 3 ил.

Description

45

00

сл

со Сл

Изобретение относитс  к области ультразвуковых методов неразуршающе- го контрол  и может быть использовано дл  безэталонного измерени  толщины движущихс  изделий из различных материалов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений и расширение номеклатуры измер емых изделий„

На фиг. 1 показаны последовательности прихода ультразвуковых импульсов при наличии и отсутствии контролируемого издели ; на фиг. 2 - функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиго 3 - временные диаграммы его работы.

Устройство дл  измерени  толщины движущихс  изделий содержит излучающий 1 и приемный 2 электроакустический преобразователи , расположенные один напротив другого, генератор 3 высокой частоты, соединенный с излучающим электроакустическим преобразователем 1, последовательно соединенный усилитель 4, вход которого соединен с приемным электроакустическим преобразователем 2, дискриминатор 5, триггер 6, схему 7 выделени  временных интервалов, первую схему И .8, схему 9 измерени  временных интервалов , регистр 10, схему 11 с переменным коэффициентом делени , схему 12 вычитани  и регистратор 13, а также схему 14 умножени , последовательно соединенные тактовый генератор 15S схему 16 делени  и вторую схему И 17, выход которой подключен к второму входу схемы 9 измерени  временных интервалов, причем второй выход схемы 7 выделени  временных интервалов соединен с первым входом схемы 14 умножени  и с вторым входом второй схемы схемы И 17, выход схемы 1 4 умножени  подключен к второму входу схемы 11с переменным коэффициентом делени , второй выход генератора 3 высокой частоты соединен с вторым входом триггера 6, вторым входом схемы 7 выделени  временных интервалов, третьим входом схемы 9 измерени  временных интервалов, вторым входом схемы 14 умножени , третьим входом схемы 11 с переменным коэффициентом делени  и вторым входом схемы 12 вычитани , выход усилител  4 соединен с третьим входом схемы 7 выделени  временных интерва0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

лов, выход схемы 9 измерени  временных интервалов подключен к третьему входу схемы 14 умножени , выход тактового генератора 15 соединен с вторым входом первой схемы И 8 и четвертым входом схемы 14 умножени , а выход триггера 6 подключен к второму входу регистра 10„

Устройство работает следующим образом.

Генератор 3 высокой частоты возбуждает излучающий преобразователь 1. В иммерсионной жидкости распростран ютс  импульсы упругих колебаний. Возможны два варианта: когда между преобразовател ми 1 и 2 контролируемое изделие отсутствует (фиг. 1а) и когда контролируемое изделие находитс  между преобразовател ми 1 и 2 (фиг. 16).

Когда контролируемое изделие отсутствует (фиг. 1а), импульс III (фиг. Зв), прошедший через слой иммерсионной жидкости, принимаетс  приемным преобразователем 2, усиливаетс  усилителем 4 и поступает на вход амплитудного дискриминатора 5 и схемы 7 выделени  временных интервалов о Последн   выдел ет временной интервал между зондирующим импульсом (фиг о За) и первым импульсом III (фиг. Зв), прошедшим через слой иммерсионной жидкости, и выдает на первом выходе импульс (фиг. Зг). Так как импульс III (фиг. Зв), прошедший через слой иммерсионной жидкости , имеет большую амплитуду, то срабатывает амплитудный дискриминатор 5, и триггер 6 переключаетс  в единичное состо ние. Сигнал (фиг. Зе) с выхода триггера 6 запирает схему 7 выделени  временных интервалов и не дает ей формировать второй временной интервале На втором выходе сигнал (фиго Зд) отсутствуете Триггер 6 приводитс  в начальное состо ние импульсом (фиго 36) с второго выхода генератора 3 высокой частоты. Если в следующем тракте контрол  изделие отсутствует между преобразовател ми 1 и 2, то повтор етс  аналогична  ситуаци  С первого выхода схемы 7 выделени  временных интервалов сигнал (фиго Зг), длительность которого t3 равна времени прохождени  импульса упругих колебаний через слой иммерсионной жидкости, поступает на L первый вход первой схемы И 8 На вто

148

рой вход первой схемы И 8 поступают импульсы (фиг. Зж) с выхода тактового генератора 15 с частотой f0. На выходе первой схемы И 8 по вл ютс  импульсы (фиг0 Зэ) тактовой частоты f , количество которых равно n t3 f0i пэ. Это количество импульсов п5 с выхода первой схемы И 8 поступает на первый вход схемы 9 измерени  временных интервалов„ Последн   считает количество импульсов, поступающих на ее первый суммирующий вход, и вычитает количество импульсов, поступающих на ее второй (вычитающий) вход. Так как схема 7 выделени  временных интервалов заперта сигналом (фиго Зе) с выхода триггера 6, то на втором выходе схемы 7 выделени 

1481595

Эти импульсы (фиг о Зв), прин тые приемным преобразователем 2 и усиленные усилителем 4, поступают на вход амплитудного дискриминатора 5 и схемы 7 выделени  временных интервалов Так как при наличии издели  полученные сигналы (фиг о Зв) существенно меньше по амплитуде, чем при его отсутствии, то амплитудный дискриминатор 5 не срабатывает. Схема 7 выделени  временных интервалов выдает сигналы на первом выходе (фиг. Зг) и на втором выходе (фиг. 36), которые соответствуют временным промежут

5

кам t4 и tia (фиго 16). Эти сигналы поступают соответственно на первый вход первой схемы И 8 и на второй вход второй схемы И 17. На второй

временных интервалов импульс (фиг. Зд) 20 вход первой схемы И 8 поступают сигналы (фиго Зж) тактовой частоты f 0 , а на первый вход второй схемы И 17 - сигналы с частотой f0/2 с выхода схемы 16 делени .

25 Таким образом, на выходах первой 8 и второй 17 схем И формируютс  сигналы (фиго Зз,и), соответствующие временным промежуткам t , и , заполненным тактовой частотой Ј0

30 и f0/2. Эти сигналы поступают на схему 9 измерени  временных интервалов , причем сигнал с выхода первой схемы И 8 (фиг, Зз) приходит первым и поступает на первый (суммирующий)

,- вход, а сигнал (фиг Зи) с выхода второй схемы И 17 всегда приходит вторым и поступает на второй (вычитающий ) вход. Схема 9 измерени  временных интервалов определ ет раз40 ность n,- n,2 fot,- t,2f0/2, где n, f0-t, - количество импульсов такотсутствует , втора  схема И 17 остаетс  закрытой и на вычитающем входе схемы измерени  9 временных интервалов нет импульсов (фиг„ Зи). На выходе схемы 9 измерени  временных интервалов в момент окончани  импульса (фиг Зг) по вл етс  цифровой код, соответствующий количеству импульсов n j. Этот цифровой код поступает на вход регистра 10 и передним фронтом импульса (фиго Зе) с выхода триггера 6 записываетс  в него и хранитс  до прихода следующего импульса (фиг. Зе) с выхода триггера 6, который по вл етс  только тогда, когда контролируемое изделие отсутствует. Таким образом, количество импульсов запоминаетс  и хранитс  в регистре 10о Схема 14 умножени  запускаетс  задним фронтом импульса (фиг„ 36) с второго выхода схемы 7 выделени  временных интервалов„ Когда между преобразовател ми 1 и 2 изделие отсутствует , этого импульса нет и схема 14 умножени  не работает

Последовательность прихода импульсов на приемный преобразователь 2 в случае, когда контролируемые издели  наход тс  между преобразовател ми 1 и 2, показана на фиг 1б„ Необходима  последовательность прихода импульсов выполн етс  при величине задержек в иммерсионной жидкости

С0

, ГД6 HXmax

- макситовой частоты f0 за промежуток времени tn-f0/2 - количество импульсов тактовой частоты f0/2 за

45 промежуток времени . Эта разность (и,, - п12) в виде цифрового кода поступает на схему 14 умножени „ Задним фронтом импульса (фиг. Зд) с второго выхода схемы 7 выделени  временных

gQ интервалов запускаетс  схема 14 умножени  в которую предварительно занесена информаци  о рассто нии L между преобразовател ми 1 и 2 в цифровом кодео Схема 14 умножени  умноcg жает два цифровых кода и выдает на выход (фиг. Зк) количество импульсов Р L(n,- п,„) с частотой f , которые

0

Се мальна  толщина издели , С скорость звука в иммерсионной жидкости и изделии.

товой частоты f0 за промежуток времени tn-f0/2 - количество импульсов тактовой частоты f0/2 за

промежуток времени . Эта разность (и,, - п12) в виде цифрового кода поступает на схему 14 умножени „ Задним фронтом импульса (фиг. Зд) с второго выхода схемы 7 выделени  временных

интервалов запускаетс  схема 14 умножени  в которую предварительно занесена информаци  о рассто нии L между преобразовател ми 1 и 2 в цифровом кодео Схема 14 умножени  умножает два цифровых кода и выдает на выход (фиг. Зк) количество импульсов Р L(n,- п,„) с частотой f , которые

поступают на второй вход схемы 11 с переменным коэффициентом делени .

На первый вход схемы 11 подаетс  цифровой код числа п з с выхода регистра 10. Схема 11 делит поступающее на ее второй вход количество импуль- сов (фиг. Зк) на п} и выдает на выход (фиг„ Зл) количество импульсов

N

HS-iZ-S Ј

п.

п,

. Это количество

11э импульсов (фиг. Зл) поступает на схе му 12 вычитани , в которую заранее заведена информаци  в цифровом коде о рассто нии L между преобразовател ми 1 и 20 Схема 12 вычитает из L то количество импульсов N (фиг. Зл), которое поступает со схемы 11 делени  и выдает информацию в цифровом коде на регистратор 13, который отображает и фиксирует ее„ Таким образом реализуетс  алгоритм

н, L n(n V

Положительный эффект предлагаемого устройства состоит в возможности измерени  толщины движущихс  изделий большей номенклатуры и с большей точностью . Результат измерени  толщины не зависит от скорости распространени  упругих волн в иммерсионной жидкости . Кроме того, при использовании одной пары преобразователей снимают- с  ограничени  на скорость распространени  упругих волн в материале кон тролируемого издели , поэтому устройство пригодно дл  измерени  толщины изделий из материалов с любой скоростью распространени  упругих волн. Устройство обеспечивает контроль изделий из металлов с большей максимальной толщиной, а также изделий с измен ющейс  в широких пределах толщиной , тем самым расшир етс  номенклатура измер емых изделий„

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  толщины движущихс  изделий, содержащее излу чающий и приемный электростатические преобразователи, расположенные по разные стороны относительно издели 

   ,

   JQ 15 20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   один напротив другого, генератор вы сокой частоты, соединенный с изучаю щим электроакустическим преобразователем , усилитель, соединенный с приемным электроакустическим преобразователем , схему измерени  временных интервалов, схему делени  и последовательно соединенные схему вычитани  и регистратор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений и расширени  номенклатуры измер емых изделий, оно снабжено последовательно соединенными амплитудным дискриминатором, триггером, схемой выделени  временных интервалов и первой схемой И, выход которой подключен к первому входу схемы измерени  временных интервалов , второй схемой И, первый вход которой подключен к выходу схемы делени , второй вход - к второму выходу схемы выделени  временных интервалов , а выход - к второму входу схемы измерени  временных интервалов , последовательно соединенными регистром и схемой с переменным коэффициентом делени , выход которой подключен к первому входу схемы вычитани , схемой умножени , первый вход которой соединен с вторым выходом схемы выделени  временных ин- интервалов, а выход - с входом схемы с переменным коэффициентом делени , второй выход генератора высокой частоты соединен с вторыми входами триггера, схемы выделени  временных интервалов, схемы вычитани  и схемы умножени  и третьлми входами схемы измерени  временных интервалов и схемы с переменным коэффициентом делени , выход усилител  подключен к входу амплитудного дискриминатора и третьему входу схемы выделени  временных интервалов, выход схемы измерени  временных интервалов соединен с третьим входом схемы умножени  и первым входом регистра, второй вход которого подключен к выходу триггера, и генератором тактовой частоты, выход которого соединен с вторым входом первой схемы И, входом схемы делени  и четвертым входом схемы умножени 

   a

   U

   Изделие отсутствует I jИ Изделие присутствует

   L

   I j

   L