SU1739192A1 - Устройство дл бесконтактного измерени толщины перемещающихс листовых материалов и пластин - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  толщины изделий из различных материалов, перемещающихс  по базовой плоскости. Цель изобретени  - повышение точности измерений. Первый счетный триггер управл ет выполнением счетных операций в двухтактном измерительном цикле. Каждый такт сопровождаетс  задержкой сигналов на приемной стороне, равной одному периоду акустических колебаний, так как амплитудный селектор сравнивает амплитуды одного и другого полупериодов прин тых колебаний и формирует выходной сигнал на прот жении всего переходного процесса нарастани  амплитуды отраженных и прин тых приемной частью приемопередающего блока колебаний. Объединение выходов нуль-органа и амплитудного двухпол рного селектора с элементом И позвол ет исключить случайность в фиксации приема отраженного сигнала. Применение управл емой задержки позвол ет ввести в ручном режиме задержку отпирани  второго ключа, эквивалентную скорости перемещени  образца по базовой плоскости, позвол ет исключить погрешность измерени  толщины путем учета в цикле сложени  числа тактовых импульсов, индентифицирующих изменение толщины контролируемого объекта в результате его перемещени , 1 ил. сл ы Ч)

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  толщин изделий из различных материалов, перемещающихс  по базовой плоскости,

Известно ультразвуковое устройство дл  измерени  линейных размеров, содержащее последовательно соединенные синх- ронизатор, генератор зондирующих импульсов и излучатель, последовательно соединенные приемник и усилитель, генератор масштабных меток, последовательно соединенные формирователь импульсов и счетчик, последовательно соединенные

ключ и блок пам ти, триггер, соединенный одним входом с выходом синхронизатора вторым входом - с выходом усилител  и выходом - с первым входом формировател  импульсов, блок сравнени , соединенный первым входом с выходом счетчика, вторым входом - с выходом блока пам ти, регистра тор, соединенный с выходом блока сравнени , и последовательно соединенные датчик наличи  издели , соединенный с входом синхронизатора, и формирователь одиночных импульсов, соединенный с выходом с первым входом ключа, генератор масштабных меток соединен с вторым входом

к

формировател  импульсов, а выход счегчи- ка соединен с вторым входом ключа.

Известно устройство дл  измерени  толщины ленты, содержащее акустическую головку с излучающими и трем  приемными электроакустическими преобразовател ми, расположенными на различном рассто нии от поверхности ленты, последовательно соединенные синхронизатор, регулируемый усилитель, генератор импульсов, усилитель, первый квадратор и интегратор, выход которого подключен к второму входу регулируемого усилител , корректирующий усилитель, вход которого подключен к выходу второго приемника преобразовател , второй квадратор, включенный между корректирующим усилителем и интегратором, первый источник опорного напр жени , выход которого подключен к второму входу интегратора, сумматор и блок обработки, вход которого подключен к выходу сумматора , последовательно соединенные второй источник опорного напр жени , компаратор и первый ключ, второй вход которого соединен с выходом усилител , второй ключ, второй вход которого подключен к выходу корректирующего усилител , третий ключ, третий источник опорного напр жени , выход которого подключен к первому входу третьего ключа и сумматора, дифференциальный усилитель, включенный между третьим приемным преобразователем и компаратором, вторые входы второго и третьего ключей подключены к выходу компаратора , а выходы - к входу сумматора.

Наиболее близким к изобретению по технической сути  вл етс  ультразвуковой толщиномер, содержащий синхронизатор, генератор импульсов, приемопередающий блок, преобразователь амплитуда-длительность , временной селектор, преобразователь длительность - амплитуда, счетчик импульсов, блок задержки, формирователь импульсов, элемент ИЛИ, измеритель времени и регистратор.

Недостатком данного устройства  вл етс  невысока  точность измерений вследствие наличи  систематической погрешности, св занной с зат гиванием фронтов отраженных импульсов и с перемещением контролируемого издели .

Цель изобретени  - повышение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство, содержащее синхронизатор, re нератор импульсов, приемопередающий блок, временной селектор, преобразователь длительность-амплитуда, счетчик импульсов , блок задержки, преобразователь амплитуда - длительность и регистратор,

снабжено генератором гармонических колебаний , двум  ключами, нуль-органом, амплитудным двухпол рным селектором разности амплитуд полуволн, масштабным

усилителем, двум  счетными триггерами, счетчик импульсов выполнен реверсивным, а блок задержки и регистратор выполнены управл емыми.

На чертеже представлена функциональна  схема устройства дл  бесконтактного измерени  толщины перемещающихс  листовых материалов и пластин.

Схема содержит генератор 1 гармонических колебаний стабилизированной частоты , синхронизатор 2, первый ключ 3, приемопередающий блок 4, временной селектор 5, преобразователь 6 длительность- амплитуда, преобразователь 7 амплитуда-длительность, реверсивный

счетчик 8 импульсов, первый счетный триггер 9, нуль-орган 10, амплитудный двухпо- л рмый селектор 11 разности амплитуд полуволн, элемент И 12, генератор 13 импульсов , второй ключ 14, блок 15 задержки,

второй счетный триггер 16, регистратор 17 и масштабный усилитель 18.

Реверсивный счетчик 8 импульсов подключен счетным входом - к выходу второю ключа 14, суммирующим входом- к первому

выходу первого счетного триггера 9 и к управл ющему входу блока 15 задержки, вычитающим входом - к второму выходу первого счетного триггера 9 и к входу второ- ю счетного триггера 16, выход которого соединен с управл ющим входом регистратора 17, помоченного информационным входом к выходу реверсивного счетчика 8 импульсов.

Первый ключ 3 подсоединен информационным входом к выходу генератора 1, управл ющим входом - к первому выходу синхронизатора 2 и выходом - к входу приемопередающего блока 4, подключенного управл ющим выходом к первым входам

синхронизатора 2 и временного селектора 5 и сигнальным выходом - к входам нуль-органа 10 и амплитудного двухпол рного селектора 11, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам

элемента И 12, подсоединенного выходом к входу первого счетного триггера 9 и к управл ющему входу временного селектора торый подсоединен первым выходом к входу преобразовател  6, подключенного

выходом через последовательно соединенные масштабный усилитель 18 и преобразователь 7 амплитуда-длительность к управл ющему входу реверсивного счетчика 8 импульсов.

Синхронизатор 2 подключен вторым входом к первому выходу генератора 13 импульсов и к входу генератора 1 гармонических колебаний, второй выход синхронизатора 2 соединен с первым управл ющим входом второго ключа 14, подсоединенного информационным входом к второму выходу генератора 13 импульсов, а вторым управл ющим входом - к выходу блока 15 задержки, информационный вход которого соединен с вторым выходом временного селектора 5,

Устройство дл  бесконтактного измерени  толщины перемещающихс  листовых материалов и пластин. Из непрерывных колебаний стабильной частоты оь , близкой к резонансной частоте пьезоакустических излучателей и приемников, которые вырабатываютс  генератором 1 гармонических колебаний, синхронизатором 2 формируетс  пакет колебаний, например до двадцати периодов, с помощью первого ключа 3, которые поступают на излучающую часть при- емопередающего блока 4. В приемопередающем блоке 4 пакеты электрических колебаний преобразуютс  в пакеты акустических колебаний, которые излучаютс  и после отражени  от контролируемого объекта принимаютс  и преобразовываютс  в пакеты усиленных по амплитуде электрических колебаний. В моменты излучени  и приема на первый и второй входы временного селектора 5 поступают, соответственно , отпирающий сигнал, сформированный в приемопередающем блоке 4, и запирающий сигнал, сформированный с помощью нуль-органа 10, амплитудного селектора 11 и элемента И 12. Временной селектор 5 с приходом отпирающего сигнала запускает преобразователь б длительность-амплитуда , который формирует на выходе напр жение, амплитуда которого пропорциональна времени прохождени  акустическими колебани ми от излучател  до приемника. Поступающее напрр жение на выходе преобразовател  7 амплитуда- длительность, усиленное масштабным усилителем 18, преобразуетс  в промежуток времени, раст нутый пропорционально коэффициенту усилени  масштабного усилител  18. С приходом сигнала с выхода излучающей части приемопередающего блока 4 синхронизатор 2 отпирает с задержкой , соответствующей запаздыванию сигнала в цепи преобразовани  длйтельность-амплитуда-длительность,- второй ключ 14, через который с выхода генератора 3 импульсов на счетный вход реверсивного счетчика 8 поступают импульсы . Число импульсов, поступающих на управл ющий вход реверсивного счетчика 8, определ етс  длительностью импульса с выхода преобразовател  7 амплитуда-вре- 5 м , котора  равна времени с момента излучени  до момента приема отраженного акустического сигнала, отпирающего реверсивный счетчик 8. При наличии сигнала разрешени  насуммированиес первого выхода

10 первого счетного триггера 9 на суммирующем входе реверсивного счетчика 8 ведетс  суммирование поступающих через второй ключ 14 импульсов. При наличии сигнала разрешени  на вычитающем входе ревер15 сивного счетчика 8 с второго выхода первого счетного триггера 9 реверсивный счетчик 8 ведет вычитание поступающих через второй ключ 14 импульсов из накопленного в нем числа импульсов. На выходе реверсив0 ного счетчика 8 включен регистратор 17, управл емый с выхода второго счетного триггера 16, задерживающего включение регистратора 17 на врем  обработки сигналов в реверсивном счетчике 8 и выдачи в

5 регистратор результата.

Сигналы управлени  на разрушающие (суммирующий или вычитающий) входы реверсивного счетчика 8 формируютс  первым счетным триггером 9 по сигналу

5 выхода элемента И 12 с частотой Q следовани  пакетов гармонических колебаний частоты оь( Q )

Выходной сигнал элемента И 12 форми0 руетс  из двух сигналов: короткого выходного сигнала нуль-органа 10, по вл ющегос  при прохождении через нуль, отраженного от контролируемого объекта акустического сигнала, преобразованного в электрический

5 сигнал, и длинного выходного сигнала амплитудного двухпол рного селектора 11 амплитуд полуволн, по вл ющегос  когда амплитуда одного полупериода прин тых и преобразованных в электрический сигнал

0 акустических колебаний не равна амплитуде второго полупериода колебаний.

Блок 15 задержки осуществл ет временную задержку отпирани  второго ключа 14 только при такте суммировани  по сигна5 лу с выхода первого счетного триггера 9 на врем , пропорциональное числу импульсов, соответствующих скорости перемещени  контролируемого объекта. Вводима  задержка позвол ет на вход реверсивного счетчика 8 с выхода генератора 13 импульсов

5 пропустить дополнительно некоторое число импульсов, соответствующее скорости перемещени  контролируемого объекта, в режиме суммировани  работы реверсивного

счетчика В и скорректировать погрешность результата измерений, определ емую скоростью перемещени  контролируемого объекта .

Измерение толщины плоских объектов, перемещающихс  по плоскости, предлагаемых устройством осуществл етс  в два такта , В первом такте запоминаетс  результат в виде числа импульсов NI, пропорциональ- ного времени ti прохождени  одним пакетом акустических колебаний рассто ни  I от излучател  приемопередающего блока 4 до контролируемого объекта (или поверхности базовой плоскости) и от контролируемого объекта до приемного преобразовател  в приемопередающем блоке 4, в виде

П |f 2 N1 ±п ,

0)

где С - скорость раслрост ранени  акустических колебаний;

п - число импульсов, пропорциональное скорости перемещени  контролируемого объекта.

Во втором такте запоминаетс  результат в виде числа импульсов N2, пропорциональный времени TI прохождени  другим пакетом акустических колебаний рассто ни  I от излучател  в приемопередающем блоке 4 до поверхности базовой плоскости (объекта) и обратно на его приемный преобразователь в виде

-ДС-Ь) - С

2

2Nz,

(2)

где п - толщина контролируемого объекта.

Второй результат (четный цикл) вычитаетс  из первого С( п- Т2 ) - 2(Ni - N2)fn 21 - 21 + 2h 2h. (3)

В св зи с перемещением контролируемых образцов, имеющих конечные размеры, друг за другом в некотором рассто нии, пакеты акустических колебаний, повтор ющиес  с частотой Q , отражаютс  либо от поверхности объекта, либо в отсутствие в измерительной зоне объекта - от поверхности базовой плоскости. В случае отражени  от одной и той же поверхности, например от базовой поверхности, длительности отпирающих реверсивный счетчик 8 импульсов, сформированных преобразовател ми дли- тельность-змплитуда-длительность, соответствующих временам прохождени  рассто ни  между излучателем и приемником приемопередающего блока 4 двум  соседними пакетами акустических колебаний, одинаковы. В реверсивном счетчике 8 сформирована разность двух чисел, равна  нулю. В случае отражени  акустических колебаний , одного пакета колебаний от поверхности контролируемого объекта, а второго пакета колебаний - от базовой поверхности (или наоборот), в реверсивном счетчике 8 формируетс  число, соответствующее раз- ности двух слагаемых чисел импульсов, т.е. толщине объекта измерени , которое поступает на регистратор 17 и индицируетс 

:(N-Ј)

(Ni-N2) 22

(4)

Тактова  частота генератора 13 импульсов синхронизирована генератором 1 гармонических колебаний и выбираетс  кратной резонансной частоте электроакустических преобразователей приемопередающего блока 4.

Использование изобретени  позвол ет повысить точность измерений за счет снижени  систематической погрешности.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  бесконтактного измерени  толщины перемещающихс  листовых

   материалов и пластин, содержащее синхронизатор , генератор импульсов, приемопередающий блок, преобразователь амплитуда - длительность, временной о„ лектор, преобразователь длительность -амплитуда , счетчик импульсов, блок задержки и регистратор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , оно снабжено генератором гармонических коле- баний двум  ключами, элементом И, нульорганом , амплитудным двухпол рным селектором разности амплитуд полуволн, масштабным усилителем и двум  счетными триггерами, блок задержки и регистратор выполнены управл емыми, а счетчик импульсов выполнен реверсивным и подключен выходом к информационному входу регистратора, управл ющий вход которого соединен с выходом второго счетного триггера , первый ключ подсоединен иформационным входом к выходу генератора гармонических колебаний, управл ющим входом - к первому выходу синхронизатора, и выходом - к входу приемопередающего блока, подключенного управл ющим выходом к первым входам синхронизатора и временного селектора и сигнальным выходом - к входу нуль-органа и амплитудного двухпол рного селектора разности амплитуд полуволн, выходы которых подключены

   соответственно к первому и второму входам элемента И, подсоединенногс выходом к входу первого счетного триггера и к управл ющему входу временного селектора, который подсоединен первым входом к входу

   преобразовател  длительность-амплитуда, подключенного выходом к входу масштабного усилител , выход которого соединен с входом преобразовател  амплитуда-длительность , подключенного выходом к управл ющему входу реверсивного счетчика импульсов, подсоединенного счетным входом к выходу второго ключа, суммирующим входом - к управл ющему входу блока задержки и к первому выходу первого счетного триггера и вычитающим входом - к второму выходу первого счетного триггера

   0

   и к входу второго счетного триггера, синхронизатор подключен вторым входом к первому выходу генератора импульсов и к входу генератора гармонических колебаний, второй выход синхронизатора соединен с первым управл ющим входом второго ключа, подсоединенного информационным входом к второму выходу генератора импульсов, а вторым управл ющим входом к выходу блока задержки, информационный вход которого соединен с вторым выходом временного селектора.