SU1589053A1

SU1589053A1 - Ультразвуковой безэталонный толщиномер

Info

Publication number: SU1589053A1
Application number: SU884491350A
Authority: SU
Inventors: Йонас Юозович Раманаускас
Original assignee: Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
Priority date: 1988-10-10
Filing date: 1988-10-10
Publication date: 1990-08-30

Abstract

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в ультразвуковой толщинометрии. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени за счет учета изменени скорости распространени звука в изделии и исключени вли ни нестабильности параметров управл емого генератора тока зар да. Ток зар да конденсатора зависит от скорости распространени ультразвуковых колебаний в изделии, а толщина издели определ етс по напр жению на конденсаторе, что позвол ет учесть изменение скорости распространени ультразвуковых колебаний. Исключение нестабильности параметров управл емого генератора тока зар да обеспечиваетс величиной задержки в блоке задержки, что также повышает точности измерени . 4 ил.

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл измерени толщины изделий с односторонним доступом к их поверхности.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени за счет учета изменени скорости распростра- , нени звука в изделии и исключени вли ни нестабильности параметров управл емого генератора тока зар да.

На фиг.1 показана функциональна схема ультразвукового беззталонного толщиномера; на. фиг.2 - зависимости напр жений от времени в различных точках функциональной схемы толщино- мера; на фиг.З - принципиальна

электрическа схема управл емого генератора тока зар да; на фиг.4 - принципиальна злектрическа схема блока сравнени временного положени импульсов. ,

Ультразвуковой безэталонный тол- ииномер содержит последовательно соединенные синхронизатор I, приемно- излучающий блок 2 и раздельно-совмещенный пьезопреобразователь 3, последовательно соединенные управл еьый тенератор 4 тока зар да (УГГЗ), соединенный по входам с вькодамИ Старт и Стоп присмно-излучакицего блока 2, и конденсатор 5, ключ 6, соединенный с конденсатором 5 и син- хронизаторрм 1, последовательно со:п

:л

DO

единенные источник 7 опорного напр жени (ИОН), схему 8 сравне ни , второй сравнивающий вход которой соединен с конденсатором 5, блок 9 задержки , блок 10 сравнени временного положени импульсов (БСВПИ),второй вход которого соединен с выходом импульса головных волн приемно-излучающего блока 2, а вход установки в исходное состо ние соединен с синхронизатором 1, и фильтр 11 нижних частот (ФНЧ), вькод которого соединен с упраал ю- щим входом управл емого генератора 4 тока зар да, а также последовательно соединенные одновибратор 12, вход которого соединен с вькодом Стоп прйемно-излучающего блока 2, схему 13 выборки-хранени и блок 14 индикации, при этом сигнальный вход схемы 13 выборки-хранени соединен с конденсатором. Толщиномер измер ет толщину издели 15.

Ультразвуковой безэталонный толщиномер работает следующим образом.

Синхронизатор 1 формирует импульс , который открывает ключ 6 и разр жает конденсатор 5. Другой импульс синхронизатора 1 запускает приемно-излучающий блок 2, а также обеспечивает формирование импульса, который устанавливает и удерживает в исходном состо нии БСВПИ 10. Приемно- излучающий блок 2 формирует возбуждавыходах Старт и Стоп равно времени распространени ультразвукового импульса от внешней стенки издели 15 до внутренней стенки и обратно. На выходе импульса головных волн прйемно-излучающего блока 2 формируетс импульс, прин тый приемником головных волн. Когда на выходе

fQ Старт прйемно-излучающего блока 2 по вл етс импульс, тогда УГТЗ 4 начинает формировать импульс тока, который зар жает конденсатор 5, и на последнем формируетс пилообразное

J5 напр жение. Когда зто пилообразное напр жение сравниваетс с опорным напр жением, формируемым ИОН 7, тогда на выходе .схемы 8 сравнени формируетс отрицательный фронт, который

20 задерживаетс в блоке 9 задержки. Блок 9 задержки может быть выполнен в виде одновибратора, запускаемого отрицательным фронтом. Положительный фронт с блока 9 задержки поступает

25 на ВБВПИ 10, На вторбй вход БСВПИ 10 поступает импульс с выхода импульса головных волн прйемно-излучающего блока .2. На выходе БСВПИ 10 формируетс импульс, пол рность и длитель30 ность которого определ етс фазой и величиной рассогласовани положительного фронта импульса и импульса головных волн. В данном случае.импульс на выходе БСВПИ 10 увеличивает

ющий импульс, который излучаетс раз- ., посто нное напр жение на выходе ФНЧ

nf onnniB«.11D rrcj rf гигтагл о гтеэ-пп HPPtfOnbKO VMGHb

дельно-совмещенным пьезопреобразова- телем 3 в изделие 15, Раздельно-совмещенный пьезопреобразователь 3 принимает отраженный от внутренней стен11 , вследствие чего несколько умень- щаетс ток УГТЗ 4, и рассогласование в следующий период зодировани умень шаетс между сравниваемыми по време уИЧД с. л J .rj,..- w.

ки издели 15 ультразвуковой импульс 40 ни импульсами. Через 8-10 периодов

продольных волн и ультразвуковой импульс головных воли, который прошел фиксированное paccTOHirae от излучающего пьезопреобразовател до приемнизодировани наступает равновесие в системе,.и положительный фронт импульса следит за импульсом головных волнд Если врем задержки в блоке 9

ка головных волн, Приемно-излучающий 45 задержки устанавливаетс равным вреблок 2 усиливает и формирует прин тые раздельно-совмещенным пьезопреобразо- вателем 3 ультразвуковые импульсы. При этом на выходе Старт приемномени распространени ультразвукового импульса в протекторе пьезоизлуча- тел , в приемнике головных волн и в электрических цеп х, тогда врем

излучающего блока формируетс импульс распространени головных волн от точ .„„«..«,- л./чгтчзот ч ifTi if-v 1тт- . гтг т4ЫС1 ПП ФПЧКИ ИХ ПВИбМЯ

.временное положение которого соотвег ствует отражению ультразвукового импульса от внешней стороны издели (со стороны пьезопреобразовател 3), а на выходе Стоп формируетс импульс , соответствующий отраженному ультразвуковому импульсу от внутренней поверхности издели 15. Поэтому врем задержки между импульсами на

55

ки их возбуждени до точки их приема равно времени от начала импульса . Старт до момента равенства пилообразного напр жени опорному напр жению . Тогда крутизна пилообразного напр жени пр мо пропорциональна скорости распространени головных волн, котора считаетс равной скорости ультразвуковых продольных волн. Ког

90534

выходах Старт и Стоп равно времени распространени ультразвукового импульса от внешней стенки издели 15 до внутренней стенки и обратно. На выходе импульса головных волн прйемно-излучающего блока 2 формируетс импульс, прин тый приемником головных волн. Когда на выходе

- ., посто нное напр жение на выходе ФНЧ

посто нное напр жение на выходе ФНЧ

11D rrcj rf гигтагл о гтеэ-пп HPPtfOnbKO VMGHb

11, вследствие чего несколько умень- щаетс ток УГТЗ 4, и рассогласование в следующий период зодировани умень шаетс между сравниваемыми по времени импульсами. Через 8-10 периодов

ни импульсами. Через 8-10 периодов

зодировани наступает равновесие в системе,.и положительный фронт импульса следит за импульсом головных волнд Если врем задержки в блоке 9

задержки устанавливаетс равным времени распространени ультразвукового импульса в протекторе пьезоизлуча- тел , в приемнике головных волн и в электрических цеп х, тогда врем

распространени головных волн от точifTi if-v 1тт- . гтг т4ЫС1 ПП ФПЧКИ ИХ ПВИбМЯ

ки их возбуждени до точки их приема равно времени от начала импульса . Старт до момента равенства пилообразного напр жени опорному напр жению . Тогда крутизна пилообразного напр жени пр мо пропорциональна скорости распространени головных волн, котора считаетс равной скорости ультразвуковых продольных волн. Когда на выходе Стоп по вл етс импульс , тогда импульс тока УГТЗ 4 прекращаетс и на конденсаторе 5 устанавливаетс напр жение, пр мо пропорциональное толщине издели . При этом учитываетс скорость распространени ультразвуковых импульсов в изделии 15. Импульс Стоп запускает одновибратор 12, который открывает схему 13 выборки-хранени , и на ее выходе формируетс посто нное напр жение , равное напр жению на конденсаторе 5 после начала по влени импульса Стоп. Напр жение на выходе схемы 13 выборки-хранени индицируетс блоком 14 индикации, который может быть как стрелочным индикатором , так и прецизионным аналого-цифровым преобразователем,

В зависимости от типа раздельно- совмещенного пьезопреобразовател импульс головной волны может достичь приемника раньше, чем начинаетс импульс Старт. Тогда необходимо задержать этот импульс, В этом случае блок 9 задержки следует подключить во вторую сравнивающую цепь. В случа конкретного раздельно-совмещенного пьезопреобразовател 3 должны быть установлены задержки так, чтобы врем распространени головной волны в изделии было равно времени от начала формировани пилообразного напр жени до ее равенства с опорным напр жением .

10

Предлагаемый ультразвуковой без-, эталонный толщиномер позвол ет с высокой точностью определить толщину издели . При этом учитываетс изменение скорости распространени звука в изделии. На точность измерени не вли ет изменение емкости конденсатора и нестабильность параметров управл емого генератора тока зар да.

Формула

и 3 о б р е т .е н и

5

0

5

0

35

Ультразвуковой безэталонный толщиномер , содержащий последовательно соединенные синхронизатор, приемно- излучающий блок и раздельно-совмещенный пьезопреобразователь, генератор тока зар да, соединенней входами с выходами Старт и Стоп приемно- излучающего блока, и конденсатор, соединенный с выходом генератора тока зар да, отличающийс тем, что, с целью повьшени точности измерени , он снабжен ключом, соединенным с конденсатором и синхронизатором , последовательно соединенными источником опорного напр жени , схемой сравнени , второй вход кото- . рой соединен с конденсатором, блоком задержки, блоком сравнени временного положени импульсов, второй вход которого соединен с выходом приемно- излучающего блока, а вход установки в исходное состо ние соединен с синхронизатором, и фильтром нижних - частот, подключенным к управл ющему входу генератора тока зар да.

.Ll

.

9 I 1 l

ж

b-fi

U.-4.

б

jf

от ФНЧ11

1589053

i5

+

Фие.З

Фиг А

Claims

Формула' изобретения

Ультразвуковой безэталонный толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, приемно— излучающий блок и раздельно-совмещенный пьезопреобразователь, генератор тока заряда, соединенный входами с выходами Старт и Стоп приемно— излучающего блока, и конденсатор, соединенный с выходом генератора тока заряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен ключом, соединенным с конденсатором и синхронизатором, последовательно соединенными источником опорного напряжения, схемой сравнения, второй вход кото- . рой соединен с конденсатором, блоком задержки, блоком сравнения временного положения импульсов, второй вход которого соединен с выходом приемноизлучающего блока, а вход установки в исходное состояние соединен с синхронизатором, и фильтром нижних частот, подключенным к управляющему входу генератора тока заряда.

Фег.2 >--от ФНЧ11 ст

->

I^s

Фиг.з

Фиг. 4