SU913066A1

SU913066A1 - Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер 1

Info

Publication number: SU913066A1
Application number: SU802939099A
Authority: SU
Inventors: Pranas-Bernardas P Milyus; Kazimeras I Sheshtokas
Original assignee: Kaunassk Polt Inst Antanasa
Priority date: 1980-06-10
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1982-03-15

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле толщины твердых тел.

Известно устройство для контроля толщины твердых тел, содержащее соединенные между собой синхронизатор, преобразователи ультразвуковых колебаний, усилитель, формирователь импульсов, счетчик и генератор масштабных меток [1].

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, обусловленная нагревом волноводов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов и преобразователь, акустически связанный с ним волновод, последовательно соединенные с преобразователем усилитель, формирователь импульсов и счетчик, второй вход которого подключен к выходу синхронизатора, а также генератор масштабных меток, выход которого подключен к третьему входу счетчика [2].

2

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения, обусловленная конструкцией волновода.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

⁵ Эта цель достигается тем, что ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер снабжен последовательно соединенными пиковым детектором, вход которого подключен к выходу усилителя, ключом, блоком памяти, ю дифференциальным усилителем, вход которого подключен к выходу питкового детектора, а выход — ко входу генератора масштабных меток и нуль-органом, вход которого соединен со вторым входом ключа.

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

Толщиномер содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов и преобразователь 3, акустически связанный с ним волновод 4, последовательно соединенные с преобразователем 3 усилитель 5, формирователь 6 импульсов, счетчик 7 и генератор 8 маспггабных меток, а также последовательно

913066

соединенные пиковый детектор 9, ключ 10, блок 11 памяти, дифференциальный усилитель 12 и нуль-орган 13, вход которого соединен со вторым входом ключа 10.

Позицией 14 обозначен контролируемый материал.

Толщиномер работает следующим образом.

Синхронизатор 1 запускает генератор 2 зондирующих импульсов и счетчик 7. Импульс электрических колебаний генератора 2 зондирующих импульсов возбуждает преобразователь 3, который преобразует электрические колебания в ультразвуковые и излучает их в волновод 4.

Ультразвуковой импульс распространяется по волноводу 4, отражается от его конца и принимается преобразователем 3. Этот импульс через усилитель 5 поступает на формирователь 6 импульсов. При запуске счетчика 7 импульсом синхронизатора 1 на его вход поступают импульсы от генератора 8 масштабных меток, а импульс с выхода формирователя 6 импульсов прекращает его работу. При соответствующем выборе частоты повторения импульсов генератора 8 масштабных меток показания счетчика 7 являются пропорциональными толщине контролируемого материала 14.

Амплитуда принятого преобразователем 3 ультразвукового импульса до воздействия высокотемпературной среды на контролируемый материал является пропорциональной модулю коэффициента отражения г от конца волновода 4, а именно

где —соответственно плотности; С₄,

С₂—скорости ультразвука в волноводе и в среде, соприкасающейся с концом волновода 4. Эти импульсные сигналы детектируются в пиковом детекторе 9, и полученное постоянное напряжение и₍ с выхода детектора 9 подается на первый вход дифференциального усилителя 12. Одновременно на второй вход дифференциального усилителя 12 через открытый ключ 10 и блок 11 памяти поступает такое же напряжение. При равных входных напряжениях на первом и втором входах дифференциального усилителя 12 напряжение на выходе П_ВЬ1Л = = 0. В этом случае генератор 8 маштабных меток работает с заранее подобранной частотой повторения импульсов Р,.

При нагревании воздействующей высокотемпературной средой внешней поверхности контролируемого материала 14, т. е. с увеличением температуры нагрева волновода 4, скорость ультразвука в нем уменьшается на величину АС_Г: С_г— АС_Т. Коэффициент отражения ультразвуковых сигналов от конца волновода 4 в этом случае определяется из выражения

_г =

где С^—скорость ультразвука в высокотемпературной газовой среде при заданной температуре Т. В этом случае амплитуда принятых отраженных импульсов, а тем самым и напряжение на выходе пикового детектора 9 меняется и это приводит к появлению напряжения на выходе дифференциального усилителя 12: П_вь,_х = и₂ — и,. Изменения этого напряжения поступают на нуль-орган 13, который вырабатывает управляющий сигнал, запирающий ключ 10. Таким образом блок 11 памяти запоминает напряжение и₄, пропорциональное амплитуде принятых сигналов до начала воздействия на волновод 4 теплового потока, которое является опорным для дифференциального усилителя 12. Поскольку температура нагрева волновода 4 вызывает изменение коэффициента отражения г₂, а тем самым и величины напряжения и₂, то при постоянном напряжении на входе дифференциального усилителя 12 изменение напряжения на выходе пропорционально изменению коэффициента отражения г₂. Этот сигнал используется для управления частотой импульсов повторения генератора 8 масштабных меток. Подбирая соответствующий коэффициент пропорциональности к зависимости Р=кГ(и₂—и,) = Г(с— ДС_Т), добиваются того, чтобы показания счетчика 7 не зависели от температуры нагрева волновода 4.

Таким образом, показания ультразвукового эхо-импульсного толщиномера не зависят от температуры нагрева волновода 4, вследствие чего заметно увеличивается точность измерения.

Claims

Формула изобретения

Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов и преобразователь, акустически связанный с ним волновод, последовательно соединенные с преобразователем усилитель, формирователь импульсов и счетчик, второй вход которого подключен к выходу синхронизатора, а также генератор масштабных меток, выход которого подключен к третьему входу счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен последовательно соединенными пиковым детектором, вход которого подключен к выходу усилителя, ключом, блоком памяти, дифференциальным усилителем, вход которого подключен к выходу пикового детектора, а выход — ко входу генератора масштабных меток, и нуль-органом, вход которого соединен со вторым входом ключа.

913066