Устройство для измерения толщины движущихся изделий

 

Изобретение относится к ультразвуковым методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение номенклатуры измеряемых изделий. Устройство содержит электроакустические преобразователи 1,2, генератор 3 высокой частоты, усилитель 4, амплитудный дискриминатор 5, триггер 6, схему 7 выделения временных интервалов, первую схему И 8, схему 9 измерения временных интервалов, регистр 10, схему 11 с перемещенным коэффициентом деления, схему 12 вычитания, регистратор 13, схему 14 умножения, тактовый генератор 15, схему 16 деления и вторую схему И 17. Устройство работает по методу сквозного прозвучивания в иммерсионном варианте и требует задания только одного параметра - расстояния между преобразователями. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (s» 4 0 01 В 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4271157/25-28 (22) 29.06.87 (46) 23.05.89. Бюл. У 19 (7i) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) К.E.Àááàêóìîâ, Д.Д.Добротин, С.К.Паврос и А.В.Топунов (53) 531.717(088.8) (56) Калинин В.А., Праницкий А.А., Цеслер Л.В. Современные ультразвуковые толщиномеры. — 11,: 11ашиностроение, 1972, с. 52.

Авторское свидетельство СССР

9 1259109, кл. G 01 В 17/02, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ДВИЖУЩИХСЯ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к ультразвуковым методам неразрушаюшего кон„„SU„„1481595 А1

2 троля. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение номенклатуры измеряемых изделий. Устройство содержит электроакустические преобразователи 1,2, генератор 3 высокой частоты, усили-. тель 4, амплитудный дискриминатор 5, триггер 6, схему 7 выделения временных интервалов, первую схему И 8, схему 9 измерения временных интервалов, регистр 10, схему ll с переменным коэффициентом деления, схему 12 вычитания, регистратор 13, схему

14 умножения, тактовый генератор 15, схему 16 деления и вторую схему И 17.

Устройство работает по методу сквозного прозвучивания в иммерспонном варианте и требует задания т.лько одного параметра — расстояния между преобразователями. 3 ил.

1481595

Изобретение относится к области ультразвуковых методов неразуршающего контроля и может быть использо" вано для беззталонного измерения тол- щины движущихся иэделий из различных материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение номеклатуры измеряемых изделий.

На фиг. 1 показаны последовательности прихода ультразвуковых импульсов при наличии и отсутствии контролируемого изделия; на фиг, 2 — функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 — временные диаграммы его работы.

Устройство для измерения толщины движущихся .изделий содержит излучающий 1 и приемный 2 20 электроакустический преобразователи, расположенные один напротив другого, генератор 3 высокой частоты, соединенный с излучающим электроакустическим преобразователем 1, последовательно соединенный усилитель 4, вход которого соединен с приемным электроакустическим преобразователем 2, дискриминатор 5, триггер 6, схему 7 выделения временных интервалов, первую схему И .8, схему 9 измерения временных интервалов, регистр 10, схему 11 с переменным коэффициентом деления, схему

12 вычитания и регистратор 13, а. также схему 14 умножения, последовательно соединенные тактовый генератор 15, схему 16 деления и вторую схему И 17, выход которой подключен к второму входу схемы 9 измерения 40 временных интервалов, причем второй выход схемы 2 выделения временных интервалов соединен с первым входом схемы 14 умножения и с вторым входом второй схемы схемы И 17, выход схемы 14 умножения подключен к второму входу схемы 11 с переменным коэффициентом деления, второй выход генератора 3 высокой частоты соединен с вторым входом триггера 6, вторым

- входом схемы 7 выделения временных интервалов, третьим входом схемы 9 измерения временных интервалов, вторым входом схемы 14 умножения, третьим входом схемы 11 с переменным коэффициентом деления и вторым входом схемы 12 вычитания, выход усилителя 4 соединен с третьим входом схемы 7 выделения временных интервалов, выход схемы 9 измерения временных интервалов подключен к третьему входу схемы 14 умножения, выход тактового генератора 15 соединен с вторым входом первой схемы И 8 и четвертым входом схемы 14 умножения, а выход триггера 6 подключен к второму входу регистра 10.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 3 высокой частоты возбуждает излучающий преобразователь 1.

В иммерсионной жидкости распространяются импульсы упругих колебаний.

Возможны два варианта: когда между преобразователями 1 и 2 контролируемое изделие отсутствует (фиг. lа) и когда контролируемое изделие находится между преобразователями 1 и 2 (фиг. lб).

Когда контролируемое изделие отсутствует (фиг. la), импульс III (фиг. Зв), прошедший через слой иммерсионной жидкости, принимается приемным преобразователем 2, усиливается усилителем 4 и поступает на вход амплитудного дискриминатора 5 и схемы 7 выделения временных интервалов, Последняя выделяет временной интервал между зондирующим импульсом (фиг. За) и первым импульсом

III (фиг. Зв), прошедшим через слой иммерсионной жидкости, и выдает на первом выходе импульс (фиг. Зг).

Так как импульс Ш (фиг. Зв), прошедший через слой иммерсионной жидкости, имеет большую амплитуду, то срабатывает амплитудный дискриминатор 5, и триггер 6 переключается в единичное состояние. Сигнал (фиг. Зе) с выхода триггера 6 запирает схему 7 выделения временных интервалов и не дает ей формировать второй временной интервал. На втором выходе сигнал (фиг. Зд) отсутствует. Триггер 6 приводится в начальное состояние импульсом (фиг. Зб) с второго выхода генератора 3 высокой частоты. Если в следующем тракте контроля изделие отсутствует между преобразователями 1 и 2, то повторяется аналогичная ситуация. С первого выхода схемы

7 выделения временных интервалов сигнал (фиг. 3r), длительность которого t> равна времени прохождения импульса упругих колебаний через слой иммерсионной жидкости, поступает на первый вход первой схемы И 8. На вто1481595 рой вход первой схемы И 8 поступают импульсы (фиг. Зж} с выхода тактового генератора 15 с частотой f,. На выходе первой схемы И 8 появляются импульсы (фиг. Зэ) тактовой частоты f о количество которых равно и =

s n . Это количество импульсов п> с выхода первой схемы И 8 поступает на первый вход схемы 9 измерения временных интервалов. Последняя считает количество импульсов, поступа-. ющих на ее первый суммирующий вход, и вычитает количество импульсов, поступающих на ее второй (вычитающий) вход. Так как схема 7 выделения временных интервалов заперта сигналом (фиг. Зе) с выхода триггера 6, то на втором выходе схемы 7 выделения временных интервалов импульс (фиг. Зд) отсутствует, вторая схема И 17 остается закрытой и на вычитающем входе схемы измерения 9 временных интервалов нет импульсов (фиг. Зи). На выходе схемы 9 измерения временных интервалов в момент окончания импуль" са (фиг. Зг} появляется цифровой код, соответствующий количеству импульсов

n . Этот цифровой код поступает на вход регистра 10 и передним фронтом импульса (фиг. Зе) с выхода триггера 6 записывается в него и хранится до прихода следующего импульса (фиг. Зе) с выхода триггера. 6, который появляется только тогда, когда контролируемое иэделие отсутствует.

Таким образом, количество импульсов запоминается и хранится в регистре

10. Схема 14 умножения запускается задним фронтом импульса (фиг. Зб) с второго выхода схемы 7 выделения временных интервалов. Когда между преобразователями 1 и 2 изделие отсутствует, этого импульса нет и схема 14 умножения не работает.

Последовательность прихода импульсов на приемный преобразователь 2 в случае, когда контролируемые изделия находятся между преобразователями 1 и 2, показана на фиг. 1б. Необходимая последовательность прихода импульсов выполняется при величине задержек в иммерсионной жидкости

С, ) Н вЂ” где Н вЂ” максиi Мин х à с C е

Х max мальная толщина изделия, С, С скорость звука в иммерсионной жидкости и изделии.

Эти импульсы (фиг. Зв), принятые приемным преобразователем 2 и усиленные усилителем 4, поступают на вход амплитудного дискриминатора 5 и схемы ? выделения временных интервалов.

Так как при наличии изделия полученные сигналы (фиг. Зв) существенно меньше по амплитуде, чем при его

10 отсутствии, то амплитудный дискриминатор 5 не срабатывает. Схема 7 выделения временных интервалов выдает сигналы на первом выходе (фиг. Зг) и на втором выходе (фиг. Зб), которые соответствуют временным промежуткам t u t„ (фиг. 1б). Эти сигналы поступают соответственно на первый вход первой схемы И 8 и на второй вход второй схемы И 17. На второй

2р вход первой схемы И 8 поступают сигналы (фиг. Зж) тактовой частоты f а на первый вход второй схемы И 17 сигналы с частотой f /2 с выхода схемы 16 деления.

25 Таким образом, на выходах первой

8 и второй 17 схем И формируются сигналы (фиг. Зз,и), соответствующие временным промежуткам t 1 и t« заполненным тактовой частотой f

gp и f,/2. Эти сигналы поступают на схему 9 измерения временных интервалов, причем сигнал с выхода первой схемы И 8 (фиг, Зз) приходит первым и поступает на первый (суммирующий)

35 вход, а сигнал (фиг. Зи) второй схемы И 17 всегда приходит вторым и поступает на второй (вычитающий) вход. Схема 9 измерения временных интервалов определяет раэ40 ность пi niz оt1 t z о/2, n,= f, t, — количество импульсов тактовой частоты f, за промежуток времени t,, и, = t, f,/2 — количество импульсов тактовой частоты f /2 за

45 промежуток Времени t« Эта разность (и„- n, ) в виде цифрового кода поступает на схему 14 умножения. Задним фронтом импульса (фиг. Зд) с второго выхода схемы 7 выделения временных интервалов запускается схема 14 умножения в которую предварительно занесена информация о расстоянии L между преобразователями 1 и 2 в цифровом коде. Схема 14 умножения умно55 жает два цифровых кода и выдает на выход (фиг. Зк) количество импульсов

P = L(n, — n, ) с частотой f, которые поступают на второй вход схемы 11 с переменным коэффициентом деления.

1481595

На первый вход схемы 11 подается цифровой код числа п с выхода регистра 10. Схема 11 делит поступающее на ее второй вход количество импуль5 сов (фиг. Зк) на п и выдает на выход (фиг. Зл) количество импульсов

L(n - n<3 P

N - — "-» — = —. Это количество пъ пз импульсов (фиг. Зл) поступает на схе- 10 му 12 вычитания, в которую заранее заведена информация в цифровом коде о расстоянии L между преобразователями 1 и 2. Схема 12 вычитает из L то количество импульсов N (фиг. Зл), 15

1 которое поступает со схемы 11 деления и выдает информацию в цифровом коде на регистратор 13, который отображает и фиксирует ее. Таким образом реализуется алгоритм 20

H=L- — (n-n).

_#_ и 7

Положительный эффект предлагаемого устройства состоит в возможности измерения толщины движущихся изделий большей номенклатуры и с большей точностью. Результат измерения толщины не зависит от скорости распространеI ния упругих волн в иммерсионной жидкости. Кроме того, при использовании одной пары преобразователей снимают- . .ся ограничения на скорость распространения упругих волн в материале кон- З5 тролируемого изделия, поэтому устройство пригодно для измерения толщины изделий иэ материалов с любой скоростью распространения упругих волн.

Устройство обеспечивает контроль из40 делий из металлов с большей максимальной толщиной, а также изделий с изменяющейся в широких пределах толщиной тем самым расширяется номенЭ

45 клатура измеряемых изделий.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины движущихся изделий, содержащее излучающий и приемный электростатические преобразователи, расположенные по разные стороны относительно иэделия один напротив другого, генератор вы сокой частоты, соединенный с изучающим электроакустическим преобразователем, усилитель, соединенный с приемным электроакустическим преобразователем, схему измерения временных интервалов, схему деления и последовательно соединенные схему вычитания и регистратор, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения номенклатуры измеряемых изделий, оно снабжено последовательно соединенными амплитудным дискриминатором, триггером, схемой выделения временных интервалов и первой схемой И, выход которой подключен к первому входу схемы измерения временных ин" тервалов, второй схемой И, первый вход которой подключен к выходу схемы деления, второй вход — к второму выходу схемы выделения временных интервалов, а выход — к второму входу схемы измерения временных интервалов, последовательно соединенными регистром и схемой с переменным коэффициентом деления, выход которой подключен к первому входу схемы вычитания, схемой умножения, первый вход которой соединен с вторым выходом схемы выделения временных ининтервалов, а выход — с входом схемы с переменным коэффициентом деления, второй выход генератора высокой частоты соединен с вторыми входами триггера, схемы выделения временных интервалов, схемы вычитания и схемы умножения и третьими входами схемы измерения временных интервалов и схе.мы с переменным коэффициентом деления, выход усилителя подключен к входу амплитудного дискриминатора и третьему входу схемы выделения временных интервалов, выход схемы измерения временных интервалов соединен с третьим входом схемы умножения и первым входом регистра, второй вход которого подключен к выходу триггера, и генератором тактовой частоты, выход которого соединен с вторым входом первой схемы И, входом схемы деления и четвертым входом схемы умножения.

1481 595

ФиИ

Фиг.,7

Редактор Н. Бобкова

Заказ 2675/41 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 д г д

Ж

3 и

Составитель В. Кольцов

Техред М. Ходанич Корректор Г. Джула