Ультразвуковое устройство для измерения толщины ленты

 

УЛЬТРАЗВУКСеОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ :ЛЕНТЫ, содержащее стойку, закрепленную на ней рамку, закрешюнный в рамке датчик толшины, выполненный в виде . : Цвух соосно уствновленных и включенных послецовательно ультразвуковых измерителей расстояний, каждый из которых имеет корпус, заполненный звукопровоа5пцей средой, два преобразователя, один из которых установлен с возможностью перемещения вдоль направления распространения ультразвукового импульса, жестко соединенный с ним контактный щуп иблок управления и индикации, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено второй внутренней рамкой, установленной коаксиально первой на шариковой опоре, каналом компенсации температуриого дрейфа акустических п&с S раметров звукопроводящей среды, дат (Л чик которого вьшолнен в виде ультразвукового измерителя расстояний с фик- .сированной базой между преобразователями , наконечниками контактных щупов, выполненньгми со сферической рабочей поверхностью, первая рамка шарнирно . закреплена на стойке, а датчик толщины жестко соединен с второй рамкой. 00, 00

„„5U„„1048310 А

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК . (5и G 01 В 17 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ - : . : " ..!3

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

i с

В (21) 3369596/18-28 (22) 22. 12.81 (46) 15.10.8 3. Бюл. Ж 38 (72) А. Б. Власов, К. П. Сапожков, А. В. Сальников и В. С. Егоров, (71 ) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт Цвет» метавтоматика" (53) 534.8(088,8) (56) 1. Клешко О. Б. Автоматическое регулирование толщины полосы при про катке. М., "Металлургия", 1966, с. 6.

2. Номенклатурный перечень закон» ченных разработок НПО "Союзцветмет автоматика". Каталог. М., изд-во ЦНИИ, экономики и информации цветной метал лургии, 1979, с. 106.

3. Авторское свидетельство СССР

М 429341, кл. Q 01 В 17/02, 1975 (прототип) ..

;(54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ПЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛШИНЫ

;,ЛЕНТЫ, содержащее стойку, закреплен ную на ней рамку, закрепленный в рамке датчик толщины, выполненный в вице

; двух соосно установленных и включенных последовательно ультразвуковых измерителей расстояний, кажцый из которых имеет корпус, заполненный звукопрово дящей средой, два преобразователя, один из которых установлен с возможностью церемешения вцоль направления распространения ультразвукового импульса, жестко соединенный с ним контактный шуп и блок управления и индикации, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что! с . целью повышения точности измерений, оио снабжено второй внутренней рамкой, установленной коаксиально первой на шариковой опоре, каналом компенсации температурного дрейфа акустических па .- раме тров звукопровоцяшей среды, даъ чик которого выполнен в вице ультра» звукового измерителя расстояний с фик, сированной базой межцу преобраэовате лями, наконечниками контактных щупов, выполненными со сферической рабочей поверхностью, первая рамка шарнирно

;закреплена на стойке, а цатчик толщины жестко соединен с второй рамкой.

1 1048

Изобретение относится к измеритель ной технике и предназначено цля исполь» зования. на прокатных станах в качестве информационно-измерительного устройства, контролирующего толщину прокатываемой ленты.

Известен электромеханический кон тактный микрометр ЭМК 3М, соцержащий два контактных ролика, оцин иэ которых . является опорным, второй измеритель. ным. Отклонение толшинй ленты от за. данного значения вызывает перемещение измерительного ролика, которое преобразуется с помощью инцуктивного преобразователя в постоянное напряжение и фиксируется измерителем (1 ) .

Недостатками микромера являются ограниченный диапазон измерений толщины, недостаточная точность, невозможность использования при высоких скоростях прокатки (более 10 м/с) и для измерения тонких лент из мягких металлов из-ва деформации ленты в месте контакта. Известен бесконтактный ультразву ковой измеритель толщины фольги, со-. стоящий иэ электронного блока, включаю. щего импульсный генератор и измерительную систему, и акустического измерительного преобразователя, включающего смонтированные внутри .корпуса преобразователя излучатель и приемник 2).

Однако этот измеритель толщины не обеспечивает необхоцимой точности изме рений, работает в ограниченном циапа зоне толшин, не облацает цостаточной

35 надежностью в работе.

Наиболее близким к прецлагаемому по технической сущности и цостигаемому результату является ультразвуковое устройство для измерения толщины ленты, содержащее стойку, закрепленную на ней рамку, закрепленный на рамке цап чик толщины, выполненный в вице двух соосно установленных и включенных 45 поолецовательно ультразвуковых измери телей расстояний, каждый из которых имеет корпус, заполненный эвукопроводящей средой, два преобразователя, оцин из которых установлен с возможностью перемещения вцоль направления распро

50 странения ультразвукового импульса, жестко соециненный с ним. контакт» ный щуп и блок управления инцикации 3) .

Недостатками устройства являются невозможность изме рения толщины движу. шейся ленты в условиях про«атного стана и отсутствие необходимого при

310 2 этом канала компенсации температурного дрейфа акустических параметров эвукопроводяшей срецы, что снижает точность измерений и оперативность контроля толщины.

Бель изобретения повышение точ ности измерений в условиях прокатных станов с быстродвижушейся лентой.

Поставленная цель цостигается тем, . что ультразвуковое устройство цля измерения толшиньг ленты, соцержащее стойку, закрепленную на ней рамку, закрепленный в раме цатчик толщины, выполненный в виде двух соосно установленных и включенных последовательно ультразвуковых измерителей расстояний, кажцый из которых имеет корпус, запол ненный эвукопровоцящей средой, цва преобразователя, один из которых установлен с возможностью перемещения вдоль направления распространения ультразвукового импульса, жестко соединенный с ним контактный шуп и блок управления. и инцикации, снабжено второй внутренней рамкой, установленной коаксиально первой на шариковой опоре, каналом компен сации температурного дрейфа акустических параметров эвукопровоцящей срецы, цатчик которого выполнен в вице ультразвукового измерителя расстояний с фиксированной базой межцу преобразователями, чаконечниками контактных щупов, выполненными со сферической рабочей поверхностью, первая рамка шар. нирно закреплена H& стойке, а датчик толщины жестко соецинен. с второй рамкой.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема ультразвукового устройства; на фиг. 2 - блок-схема устройства.

Измеритель соцержит цва датчика: цатчик толщины ленты, выполненный в вице цвух соосно установленных ультра звуковых измерителей 1 и 2 расстояний,,и датчик канала «омпенсации температур ного црейфа акустических параметров звукопроводяшей среды, выполненный в виде ультразвукового измерителя 3 расстояний. Датчики закреплены на статически сбалансированной относительно сети вращения А внутренней рамке 4, которая установлена коаксиально наруж» ной рамке 5 на шариковой опоре 6, Наружная рамка 5 через четырех звенный параллелограмм 7 шарнирно подвешена на стойке 8, опирающейся на пружину 9, и имеет воэможность

orðàíè÷åíHîãî вращения относительно оси Б-Б. Пола«ение наружной рамки 5 (3 10 в вертикальной плоскости можно изме.нять за счет изменения усилия натяжения пружины 10.

Кажцый из акустических измерителей 1, 2 и 3 расстояний состоит нз корпуса 11, заполненного срецой 12, . хорошо провоцяшей ультразвуковые ко :, лебания, например трансформаторным мас лом. С целью выравнивания температуры среды корпуса 11 измерителей сообща« ются межцу собой. Внутри корпуса рас-положены пьеэопластины 13 и преобра- зователи, выполняющие роль отражате-. лей 14.

Отличие акустических измерителей 1 и 2 от компенсационного измерителя 3 . состоит в том, что отражатели 14 в измерителе закреплены на специальных контактных щупах 15, непосрецствен/ но контактирующих с измеряемой лентой 16 и имеющих возможност,ь возвраъ

Ф но-.поступательного перемещения в направлении, перпенцикулярном плоскости ленты, например, за счет изменения ее толщины, а в компенсационном — отражатель 14 непосрецственно закреплен на корпусе 11. Наконечники 17 контакт ных щупов выполнены со сферической рабочей поверхностью иэ материала стойкого к истиранию, например алмаза;

Необходимое контактное цавление на ленту со стороны щупов 15 созцается пружинами 18 и может регулироваться. изменением усилия этих пружин эа счет перемещения крышки 19 относительно корпуса 11 по резьбе.

Результаты измерения толщины ленты фиксируются электронным прибором 20 прецставляюшим блок управления и индикации, На схеме (фиг. 2) измерители 1 и 2 и компенсационный измеритель 3 расстояний подключены непосредственно к блоку 21 преобразователя серии эонцируюших импульсов во временные ин» тервалы, поцключенному двумя выхоцами к входу преобразователя 22 времянапряжение, к выхоцу которого поцключен входом индикатор 23 толщины, а также к источнику 24 питания и опорных на цряжений.

Блок 21 состоит из эацаюшего гене ратора 25, прецставляюшего собой несил метричный мультивибратор, генераторов 26, 27 и 28 зонцируюших импуль.cos, усилителей 29, 30 и 31 отраженных сигналов, формирователей 32 и 33 уси ленных импульсов, счетчиков 34 и 35, триггеров 36 и 37 формирования отпи48310 4

Аналогично триггер 37 опрокицывает» ся в состояние "1" импульсом с формиро. вателя 33.

Опрокицывание триггера 38 в состоя ние "1" .и триггера 37 в состояние "0" осуществляется импульсом, снимаемым с формирователей 32 и 33.

Триггеры 37 и 38 оцновременно с

40 отпиранием усилителей 29 и 31 выраба тывают команду на разрешение счета счетчиками 34 и 35.

Усиленные усилителями 29 и 31 импульсы с измерителей 1 и З.посту45 пают на формирователи 32 и ЗЗ, а за тем на счетчики 34 и 35.

После прихоца четвертого импульса на выхоце счетчика 34 появляется положительный сигнал, открывающий усилитель 30, перецний фронт которого запускает генератор 27 и опрокнцывает триггер 36 в состояние 0 (усилитель 29 заперт). На формирователь 32 и на счетчик 34 при этом начинают поступать импульсы, снимаемые с измерителя 2, После прихода четвертого импульса счетчик 34 возвращается в исхоцное со» стояние О, запирая усилитель 30. Оцно

t0

1S г5

30 раюших импульсов, триггера 38 раэреше. ния счета, триггера 39 формирования

l импульса компенсации и триггера 40 формирования измерительного импульса.

Устройство работает слецуюшим образ ом.

При поцаче в схему напряжения включается генератор 25. Импульсы с генератора 25 поступают на вхоц формирователей 32 и 33 и оцновременно запускают генераторы 26 и 28, импульсы которых воэбужцают пьеэопластины 13 (фиг. 1) измерителей 1 и 3. Иэдученный ультразвуковой импульс в кажцом измерителе 1 и 3 прохоцит путь от пьеэопластины 13 цо отражателя 14, попеременно от ражаясь восемь раз. Каждый отраженный ультразвуковой импульс, достигший пьезопластины, вызывает появление электрического импульса, который поступает на вхоц усилителей 29 и 31. Усилители 29 и 31 нахоцятся в постоянно запертом состоянии и открываются только во время прихоца положительных импульсов с триггеров 36 и 37. соответствующих состоянию "1", Триггер 36 устанавливается в состояние

"1" эацним фронтом положительного им пульса триггера 38, который при этом устанавливается в состояние "0" первым импульсом с выхоца формирователя 32.

S 10 щеменно триггер 40 устанавливается в состояние "1 ".

После прихоца кажцого четвертого импульса на счетчик 35 послецний пе»

Ребрасывает триггеры, 36, 37, 39 и 40 в начальное состояние. Таким образом, на выходе триггера 40 формируется импульс длительностью T =Ч „-(Т „+Т ), . .rae Т, Т, „и То2 соответственно пропо щиональны времени прохождения импульсов в измерителях 3, 1 и 2.

На выходе триггера 39 формируется импульс Т,, который используется при термокомпенсации в слу ае изменения температуры среды измерителей: 1 и 2.

При изме %енин расстояния межцу щупами 15, например, при наличии лен ты 16 илч изменении ее толщины прочсходит увеличение цлительности импуль, са Тд,,Плительность импульса Tä в

48310 измерителе 1 преобразуется в постоянное напряжение, которое измеряется инцикатором 23, например вольтметром, Начальное напряжение, которое полу5 чается при сомкнутых измерительных, щупах, компенсируется в блоке 21 схемой УСТАНОВКА НУЛЯ. Включение ие» мерителей 1 и 2 выполнено так, что синх . ронное перемешение щупов 15 вверхвниз не влияет на точность измерений.

Таким образом, электромеханический контактный измеритель толщины ленты благодаря применению специальных

w5 щупов с малым измерительным усилием и иэносостойкой поверхностью контак та, специальной подвеской внутренней рамки обеспечивает воэможность измерения толщины ленты непосрецственно в

20 процессе прокатки с высокой точностью.

1048310

Составитель В, Гордиенко

Редактор В. Ковтун Техрец Т.Фанта . Корректор В. Гирняк

Закаэ 7916/46 Тираж 602 Поцписное.

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по целам иэобретейий и открытий

113035, Москва, ЖЗВ, Раушская наб., a. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектными, 4