Ультразвуковой толщиномер

 

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОШИИНОМЕР, содержащий два расположенных друг напротив друга и соединенных по схеме синхрокольца эхо-локационных канала , состоящих каждый из приемноизлучающего преобразователя, импульсного генератора и селекторного усилителя , соединенного со входом запуска генератора противоположного канала, синхронизатор, выполненный в виде соединенных по схеме синхрокольца импульсного генератора, соединенного с приемно-излучающим преобразователем , усилителя и рефлектора, установленного напротив преобразователя , делитель частоты и измерительрегистратор , отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, он снабжен схемой И, включенной между усилителем синхронизатора и выходом делителя частоты, последний входом соединен с усилителем второго канала, и блоком управления , включенным между выходом делителя и измерителем-регистратором, который выполнен в-виде последователь-г2 но соединенных вычитающего счетчика р и цифрового индикатора, второй вход счетчика соединен с выходом схемл И, а второй вход индикатора соединен с блоком управления. 2. Толщиномер по п.1 , отличающийся тем, что расстояние между рефлектором и преобразователем в синхронизаторе меньше расстоя4 СЛ ния между приемно-излучающими преобразователями эхо-локационьых каналов. К 4 СП

СО1ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

CUD G 01 В 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

: @а .Ж

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3260478/18-28 (22) 06.03.81 (45) 15.03.85. Бюл. Ф 1О (72) В.И. Янковский (71) Томский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им. С.М. Кирова (53) 620,179.16(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 393667, кл. G 01 И 29/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

К- 384005, кл. G 01 В 17/02, 1969 (прототип). (54)(57) 1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОЛЩИНОИЕР, содержащий два расположенных друг напротив друга и соединенных по схеме синхрокольца эхо-локационных канала, состоящих каждый иэ приемноизлучающего преобразователя, импульсного генератора и селекторного усилителя, соединенного со входом запуска генератора противоположного канала, синхронизатор, выполненный в виде соединенных по схеме синхро„„SU„„1145245 А кольца импульсного генератора, соединенного с приемно-излучающим преобразователем, усилителя и рефлектора, установленного напротив преобразователя, делитель частоты и измерительрегистратор, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, он снабжен схемой И, включенной между усилителем синхронизатора и выходом делителя частоты, последний входом соединен с усилителем:второго канала, и блоком управления, включенным между выходом делителя и измерителем-регистратором, . который выполнен в-виде последователь но соединенных вычитающего счетчика и цифрового индикатора, второй вход счетчика соединен с выходом схемы И, а второй вход индикатора соединен с блоком управления.

2. Толщиномер по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что расстояние между рефлектором и преобраэовате3рщф лем в синхрониэаторе меньше раСстояния между приемно-излучающими преобразователями эхо-локационьых каналов. © (Я

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля толщины изделий иэ различных материалов, в частности из материалов с большим коэффициентом затухания ультразвука.

Известен ультразвуковой толщиномер, содержащий два расположенных друг напротив друга эхо-локационных канала; состоящих каждый из приемно- 10 излучающего преобразователя, импуль сного генератора и сецекторного усилителя, дополнительного приемно-излучающего преобразователя, связанного с генератором первого канала, дополнительного селекторного усилителя, вход которого связан с дополнительным преобразователем, а выход— с управляемым входом генератора пер-. вого канала, и времяизмерительный . блок с триггером, включенный между усилителем второго канала и генератором первого канала Р1 3.

Однако этот толщиномер характери-. зуется недостаточно высокой точностью g5 измерений вследствие наличия мертвой эоны триггера времяизмерительного блока.

Наиболее близким к изобретению является ультразвуковой толщиномер, содержащий два расположенных друг напротив друга и.соединенных по схеме синхрокольца эхо-локационных канала, состоящих каждый из приемно-излучаю" щего преобразователя, импульсного З5 генератора и селекторного усилителя, соединенного с входом запуска гене-: ратора противоположного канала, синхронизатор, выполненный в виде соединенных по схеме синхрокольца импуль- 40 сного генератора, соединенного с приемно-излучающим преобразователем, усилител и рефлектора,установленногс напротив преобразователя, делитель частоты и измеритель-регистратор.

При этом толщнномер также содержит генератор старт-стопных импульсов, который через делитель частоты соединяет один иэ входов усилителя второго эхо-локационного канала с синхронизатором, между выходом вто" рого эхо-локационного канала и синхронизатором подключен измерительрегистратор., а акустическая база синхронизатора установлена равной расстоянию между приемно-излучающи-л ми преобразователями эхо-локационных каналов (2 1.

5245 2

Известный толшиномер отличается недостаточно высокой точностью измерений при цифровой регистрации показаний прибора, что вызвано относительно большим периодом следоваФ ния импульсов, формируемых синхронизатором, в частности из-эа протяженной акустической базы синхронизатора.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, чт ультразвуковой толщиномер, содержащий два расположенных друг напротив друга и соединенных по схеме синхрокольца эхо-локационных канала, состоящих каждый из приемноизлучающего преобразователя, импульсного генератора и селекторного усилителя, соединенного с входом запуска генератора противоположного канала, синхронизатор, выполненный в виде соединенных по схеме син- . хрокольца импульсного генератора, соединенного с приемно-излучающим преобразователем, усилителя и рефлектора, установленного напротив преобразователя, делитель частоты и измеритель регистратор, снабжен схемой И, включенной между усилителем синхронизатора и выходом делителя частоты, последний входом соединен с усилителем второго канала, и блоком управления, включенным между выхоpом делителя и измерителем-регистратором, который выполнен в виде последовательно соединенных вычитаю-, щего счетчика и цифрового индикатора, второй вход счетчика соединен с выходом схемы И, а второй вход ин-. дикатора соединен с блоком управления.

Кроме того, расстояние между рефлектором и преобразователем в синхронизаторе меньше расстояния между приемно-излучающими преобразователями эхо-локационных каналов.

На фиг. 1 представлена блок-схема ультразвукового толщиномера; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений на выходах отдельных блоков прибора.

Ультразвуковой толщиномер содержит два соединенных по схеме синхрокольца эхо-локационных канала

1 и 2, синхронизатор 3, делитель 4 частоты, схему 5 И, блок 6 управления и измеритель-регистратор 7.

Каяцхый из эхо-локационных каналов 1

Г 2(Е„Е,) 2(Е,- ) 40

3 1 и 2 состоит из приемно-излучающего преобразователя 8 и 9 соответствен,но импульсного .генератора 10 и 11 и селекторного усилителя 12 и 13. Выход селекторного усилителя 12 соединен с входом импульсного генера,тора 11, а усилителя 13 — с входом генератора 10. Синхронизатор 3 выполнен в виде соединенных по ехеме синхрокольца импульсного генератора 14, усилителя 15 и приемно-излучающего преобразователя 16. Измеритель-регистратор 7 выполнен в виде последовательно соединенных вычитающего счетчика 17 и цифрового индикатора 18. Выход второго канала 2 соединен с входом делителя 4 частоты, который может быть выполнен, например, в виде счетчика импульсов на триггерах, работающего в делительном режиме. Один из выходов делителя 4 частоты подключен к первому входу схемы 5 И, а другой к блоку 6 управления, выполненному, например, в виде дифференцирующего звена и связанных с ним через разнополярно включенные диоды двух формирователей. К второму входу схемы 5 И под, ключен выход синхронизатора 3. Выход . схемы 5 И соединен с входом измерите- ля-регистратора 7. Управляющие входы счетчика 17 и индикатора 18 измери. теля-регистратора 7 связаны с соот ветствующими выходами блока б управления. Толщиномер также содержит рефлектор 19, входящий в синхронизатор 3, установленный на акустической оси преобразователя 16 на определенном расстоянии. Преобразователи 8 и 9 расположены друг напротив друга так, что их акустические оси совпадают, а расстояние между ними меньше расстояния между преобразователем 16 синхронизатора 3 и рефлектором 19. В ходе измерений контролируемый объект 20 располагается между преобразователями 8 и 9.

Ультразвуковой толщиномер работа-. ет следующим образом.

Генератор 10 возбужцает преобразователь 8. Импульс ультразвуковых колебаний доходит до контролируемого объекта 20, отражается от него и возвращается к преобразователю 8.

Далее сигнал поступает на селекторный усилитель 12, управляемый генератором 10. Усилитель 12 осуществля ет селекцию эхо-импульса от зонди145245 4 руюцего импульса, так как импульс с генератора 10 переводит его в запертое состояние на время формирования зондирующего сигнала, и от импульсов многократного отражения путем амплитудной отсечки. Выделенный эхо-импульс поступает с усилителя 12 первого эхо-локационного канала 1 на генератор 11 второго эхо10 локационного канала 2 и запускает его. Генератор 11 возбуждает преобразователь 9. Импульс ультразвуковых колебаний доходит до контролируемого объекта 20, отражается от него и возвращается к преобразователю 9. Далее сигнал поступает на селекторный. усилитель 13, управляемый генератором 11..Усилитель 13 осуществляет селекцию эхо-импульса от

10 зондирующего импульса и от импульсов,многократного отражения. Выде-, ленный таким образом эхо-импульс поступает с усилителя 13 второго эхо-локационного канала 2 на генератор 10 первого эхо-локационного канала 1, работающий в режиме подстройки частоты следования импульсов, и запускает его. В результате первый и второй эхо-локационные каналы 1 и 2 образуют синхрокольцо, в котором у танавливается частота Х следования импульсов, определяемая .из выражения где С вЂ” скорость распространения ультразвуковых-колебаний в среде, в которой расположены преобразователи 8, 9 и 16, контролируемый объект

20 и рефлектор 19;

6„ — расстояние между преобразователем 8 и контролируе-

45 мым объектом 20; - расстояние между преобразователем 9 и контролируемым объектом 20; o - расстояние между преобра50 зователем 8 и 9;

Q — - толщина контролируемого объекта 20.

Одновременно генератор 14 возбуж- . дает преобразователь 16. Импульс

55 ультразвуковых колебаний доходит.до рефлектора 19, отражается от него и возвращается к преобразователю 16.

Далее сигнал поступает на усилитель

1145245

6 управления также формирует из заднего фронта импульсов измерительного интервала импульсы амплитудой (фиг. 2), которые поступают на

5 третий вход измерителя-регистрато- . ра 7 в цифровой индикатор 18, осуществляют перезаписи цифрового кода

M со счетчика 17 в индикатор 18 и индикацию показаний. Через время 2 4 на входы схемы 5 И и блока 6 управления поступает новых импульс измерительногo интервала, и происходит новая герезапись кодл з индикатор 18 и индикация показаний.

Для того, чтобы при индикации высвечивалась непосредственно толщина контролируемого объекта 20 величины коэффициента деления k делителя 12 -частоты и число начальной установки .М вычитающего счетчика 17 выбирают в соответствии с соотношением с

3 2Е э где Š— акустическая база синхро6 низатора 3, т.е. расстояние между преобразователем 16 и рефлектором 19.

С выхода второго эхо-локационного канала 2 импульсы амплитудой 02 (фиг. 2) с частотой 2 поступают на вход делителя 4 частоты.. В этом блоке осуществляется деление частоты входных импульсов на коэффициент k ..

С выхода делителя 4 частоты импуль- . сы измерительного интервала амплитудой 04 (фиг.2) и длительностью

4 =1 /2 Е2 с частотой f = f lt< посту4 4 2 пают на вход блока 6 управления и первый вход схемы 5 И. На второй вход схемы 5 И поступают импульсы амплитулой 0> (Фиг. 2) с частотой 1 с выхода. синхронизатора 3. С выхода схемы 5 И импульсы поступают на счетчик 17 измерителя-регистратора

7. Блок 6 управления формирует из

30 переднего фронта импульсов измерительного интервала импульсы амплитудой Ll<„7(фиг. 2), которые поступают на второй вход измерителя-регистратора 7 и устанавливают счетчик 17 в начальное состояние, которому соответствует число Nð . За время 4 на вход счетчика 17 с выхода схемы 5 И поступает число импульсов, рлвное М, которое определяется как

zp, е, 3 1 о о

15 и синхронизирует генератор 14. В результате в асинхронизаторе 3 устанавливается частота Г следования импульсов, определяемая из выражения

По окончании интервала времени Ф4 в вычитающем счетчике 17 оказывается записанным число M - =Nо -N. Блок 6 "5 где l. — единица измерения линейных оазмеров, например 1 мм.

Погрешность дискретности й% для предложенного толщиномера составляет

Таким образом, предложенный ультразвуковой толщиномер позволяет повысить точность измерений при цифровой регистрации показаний прибора за счет снижения погрешности дискретности измеряемой величины благодаря его снабжению схемой И и блоком управления, а также благодаря тому, что расстояние между рефлектором и преобразователем в синхронизаторе меньше рас тояния между приемно-излучающими преобразователями эхо-локационных каналов.

1145245

ВЫИМПИ Заказ 1159(31 Терек 691 ПоПансиое

Фаамеа.ШШ Патеке », У.Уагород, уа.Проекткак, 4