Ультразвуковой резонансный толщиномер

 

Изобретение предназначено для исследования материалов с помощью ультразвуковых колебаний, а более конкретно для измерения толщины металла , и может быть применено в химической , нефтяной, авиационной и других областях народного хозяйства. Целью изобретения является повьшение достоверности контроля толщины и расширение , диапазона измерения.Для достижения поставленной в известный ультразвуковой толщиномер, принцип действия которого основан на определении резонансной г}астоты объекта контроля, введены генератор линейно изменяющегося напряжения, операционный усилитель, усилитель тока к резистор обратной связи, обеспечивающие линейное перемагничивание модулятора в процессе формирования зондирующего сигнала, а также управляемый аттенюатор, вьфавнивающий амплитуду резонансных импульсов. 1 ил. с Ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ, РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) СЬЕВ 4 С 01 В 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСНОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4229332/25-28 (22) 13.04.87 (46) 30.10.88. Бюл. 11- 40. (72) В.А. Протопопов и Н.И. Бунаков (53) 620.179.16(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 486218, кл. С 01 В 17/00, 1975, Авторское свидетельство СССР

И 1026008, кл. G 01 В 17/02, 1983. (5Ф) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР . (57) Изобретение предназначено для исследования материалов с помощью ультразвуковых колебаний, а более конкретно для измерения толщины металла, и может быть применено в химической, нефтяной, авиационной и других областях народного хозяйства.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля толщины и расширение,диапазона измерения.Для достижения поставленной цели в известный ультразвуковой толщиномер, прин цип действия которого основан на определении резонансной частоты объекта контроля, введены генератор линейно изменяющегося напряжения, операционный усилитель, усилитель тока и резистор обратной связи, обеспечивающие линейное перемагничивание моду" лятора в процессе формирования зондирующего сигнала, а также управляемый аттенюатор, выравнивающий амплитуду резонансных импульсов. 1 ил. <34246

Изобретен(1е От(«ос}л: ся:: -Як (сти»ЧЕСКИМ МЕтОДаМ НЕРЯЗРУШЯ((, т(ЕГО КОНТРО= ля и может быть использо!Зано Для из" мер ения (Олщин(1 !»«««е»та}1(л«н»1 : .;. —.« ". 1 3«3«

ЛИй С QPHQCTOPOH««(×J ((0(1!. " !«1 К " О верхности.

Цель изоорете.-:и1(-- по -;, «1((3;-...}е ц(-.стоверности контра;-.я::.-: =, ;.-.:.,-,;: :(=ние

ДИЯПЯЗОНЯ H!3МЕт! ЕЬ((Я „- ): !

1 мя у}(ьт«ряз;-> «}кoво«О;-}<-. -.«:;н-...;-}<... -р:»(}л.. ! щиномера;, (олщиl- Омер (Q}((31! «(.т (по. леп(} -;,а-", ТЕЛЬНО Г ОСДИ.-.Е-((НЬ- ;-. :,:-.--,::-.За(}-.-..., .-.. 33}ЗО;=::,=-:-- «::; т ель I + (((»т}-«-.-«-« . -"ч-::: с(юа (ор (««бт(о .- т (,(-",.-., НЫХ И(«1(«»!J(b(«îö т(!»}»ii" 3(,;», " «,: . (.-»,«;<- г"!:„-.: !

Н(},}ЧУ««Е !" (7<} т«} «(««1(«, ;-«,-, -. !.,- };,;-, -.,-, - (- ... (.

СОЕЦИНЕН((1«1(ИЗ ;.(Е} «Ь(! Р;(,(=,(-, . -,-:.,«.-,-} - }- О;-, т!, 8, блОК 9 -В((Ь(ттЕ,,(Е(;}}(,.-, т:;,;„-,-,!. (} (31(д}!«(, л

-(ятор ((3 (111«ек«г«}а, к;;(f}t}:;;,: (Ок ВЫХОД КОТОРОГО СОЕ1::(1}1Е; —. С ((<3(P В«."((«1 2 1} входом электрон to-J(ó-!åãoi тэ уб;R 7, после/уовател(-но (1ое11. .11, gi« ib(3 п-.,ли гел:= и бло(" (((цифр о о». —. -,;.ь! }б(.-! («.! ! !

««

«Л(«НЕИ((О -,,-",3(«("ü}(т(т««1(Р т « „-«т!. -, };:,:;-, нт(}та»«« (1

ОПЕРЯЦ((ОН}1,((й У<;(.-1П(т<3(c}:: (;,. - „."O}(JJ(-:."3;

1 7 г _#_ (т}(тд "«и(«г Гор ;. в, ". («1 (}б11Я «и!«(1,:3„."13«т (3(,(,,,! I } .: ((З1}"

В"<ОЦО(1 ((т(11}-(Я: - -":- О} ° !"" ! Втот}Ь((Щ В» (1ïà, 1!1 .-".. .1$ "«Г(((.=.((! . }:.: !1(: (< ". ""

pg и ключ,:«; —:(» (, = ь}й в,! } (мо) "! .; —::! o"-! ра 18 соединен с вторь(= .:::Одам †. = }сРа ГОРЯ «1« -q»т!«(т (:((!,"}," «": .." («(! pc Г i<- i «! ! вхОдом ана (1 ." за 70, а; . f : "Г".} Б."

ВТОт«О ((В«в(КО«! т «" P тт«» :«» (» г;«,, - («(«.-Н Ой (" В с(3 (}, ",! Pк« (; ; «1 О (- ! . 3 а i! т " Н - " ного;т(. и }-. (тт! е)-3<1:", }(=,;.(От! .- -; - } я}г «««1! (5 JT((т(ЕЬт O И-"И""5 ("j«i.-! « « =: (- -(«»((-,-1- "1

QQЕДИНЕН i }(1 (}т.(ð«} (Хт«((};,,7";-} «« 3 ((я,= («, } Р(. ,«(!

И ВТО(э(«(«л ВХО(„ «О! ", - ° . ° «, (- «,,Г}, .Е«.< «(Трубки / „(Р, « " т(<«т;,,".J,(РЯЗОМ. «; () напри«ж н".я выоа :, Ят(т(c .;,.""",:,(" !:„ (» -,, .(ь сигнял, т(о--1» ((1«а((}п;(<."; «(}! 1: ..:; .((.} г

2 O > КО Т О р Ь(;(—,,-.; О„::,.: j H,(1::; ») <1 1! д}-: О В- В< 1(тГ(т,ЧЯЕТ КЛЮ=:, " и 3<а-;:,P(-.! Oã 3Т <,Ь (("!.: -. !." К

ЧЕРЕЗ (}б(»«От(("(((«г т}((т(, (Q(«,;,„;«;-(» «! я т(" (} 1 8 НЯЧ(т«1} с««т. (<»« «„««Ti .-;.;(i ; ., «:; .- .,:-n»,(-,: закону „Частота коиебят(- . !.—..! Q(JQ .;(О(1ту ОЯ J .BMQ (! ЧНО1«, . -, - .:; ...-:,; „,—.«.(т(° i=« . ",}-: p= рамятериала и помещенного в поле магнитного модулятора, также меняется по линейному Закону следОВятельно (еняется частота генератора 2. В процессе измерения преобразователь 1 усгяновлен на изделии, толщину которого необходимо измерить, При работе генератора 2 качающейся частоты в момент, когда толщина контролируемого образца кр»ятна половине длины волны ультразвуковых колебаний, в иэделии воз;-:;икают стоячие воды, вследствие чего высокочастотный сигнал генератора 2

<Од;лируется по амплитуде резонансЬЫМН ИМПУьт(ЬСЯМИ ИЗДЕЛИЯ, ПРОДЕтЕКтИ(! Овянные импульсы чере3 клич 3 пОсту (13((.T на вход аттенюатора 4, на второй вход которого подается пилообразное 1япря((ение с генератора 15 линейно из::"еняющегося напряжения. Управление сопрстивлением аттенюатора пилообряз(1ьп«(напряжением построено таким

Образом, что оно возрастает с ростом амплитуды поступаюших на вход аттен(оят(}ра 4. резонансных импульсов. С выходя аттенюатора 4 равные по амплигуде резонансные импульсы поступают на вход блока 5 обработки резонансных импульсов, где усиливаются и через делитель 6 поступают на вертикально

oòêëîHJ((oùH(. пластины электронно-лу(евой врубки 7.

Б ультразвуковых резонансных тол- (т1НаМЕРаХ тОЛЩИНЯ КОНТРОЛИРУЕМОГО ИЗделия определяется путем косвенного измерения частот акустических резо.-:;:Янсов. Дпя этой цели в толщиномере. служит измерительный генератор 8, вырабатывающий высокочастотные коле=,ания„ поступающие на входы блока 9 выделения -!.àpìoHHÿåñêHõ составляющих

:.. . делителя 13. В блоке 9 выделения гармоник происходит выделение 2-й, З-й, 4-й...,, и-й гармонических сосr

Tÿâëÿþùèõ. Во BTopQH период pGGQTbl коммутатора 20 генератор 2 качающей" ся частоты прекращает свою работу и открь(вает анализатор (0 спектра, где гармонические составляющие выделяются в виде высокочастотных биений, детектируются и поступают на вход втQgor"o ключа }1, который открывает- ся на момент работы анализатора 10.

С выхода. ключа 11 сигнал поступает на блок 12 обработки измерительных импульсов. усиливаегся и поступает на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки 7, на экране которой добиваются совмещения

1434246 измерительных импульсов с резонансными путем изменения частоты измерительного генератора 8. Частота, при которой происходит совмещение, равна частоте акустического резонанса контролируемого изделия, которая несет информацию о толщине. Сигнал генератора 8 через делитель 13 поступает на вход блока 14 цифровой обработки, где преобразуется в значение измеряемой толщины.

Линейное перемагничивание магнитного модулятора 18 обеспечивается за счет сравнения сигналов генератора 15 линейно изменяющегося напряжения и самого моцулятора 18, снимаемого с резистора 19 обратной связи ча операционном усилителе 16, и управления процессом перемагничивания разностным сигналом, усиленным с помощью усилителя 17 тока. .Таким образом, в предложенном ультразвуковом резонансном толщиномере осуществляется линейное перемагничи- 25 ванне модулятора, что приводит к равномерному распределению на экране электронно-лучевой трубки резонансных и измерительных импульсов, обеспечивающему повышение достоверности контроля, а также к.расширению диапазона перемагничивания. формула и з обретения

Ультразвуковой .резонансный толщиномер, содержащий модулятор, коммутатор, последовательно соединенные пьезопреобразователь, генератор качающейся частоты и первый ключ, последовательно соединенные блок обработки резонансных импульсов, первый делитель и электронно-лучевая трубка, последовательно соединенные измерительный генератор, блок выделения гармоник, анализатор спектра, второй ключ и блок обработки измерительных импульсов, последовательно соединенные второй делитель и блок цифровой обработки, выход модулятора соединен с вторыми входами генератора качающейся частоты и анализатора спектра, первый выход коммутатора соединен с вторым входом первого ключа, а его второй выход — с третьим входом анализатора спектра и вторым входом второго ключа, вход второго делителя соединен с выходом измерительного генератора, а выход. блока обработки измерительных импульсов — с первым входом электронно-лучевой трубки, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения диапазона измерения, -он снабжен управляемым аттенюатором, первый вход которого соединен с выходом первого ключа, а выход — с входом блока обработки резонансных импульсов, последовательно соединенными генератором линейно-изменяющегося напряжения, операционным усилителем и усилителем тока, выход которого соединен с входом модулятора и резистором обратной связи, соединенным с вторым выходом модулятора и вторым входом операционного усилителя, а. выход генератора линейно изменяющегося напряжения соединен с входом коммутатора, вторым входом управляемого аттенюатора и вторым входом электронно-лучевой трубки.

1434246

Составитель В. Кольцов

Текред Л. Сердюкова Корректор М. Васильева

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 5542/41 Тираж 680 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4