Ультразвуковой способ определения толщины

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделий с помощью ультразвукового метода. Целью изобретения является повышение точности измерения. На эталонном образце определяют эталонную дисперсионную характеристику. Излучающий и приемный преобразователи устанавливают на поверхности изделия на фиксированном расстоянии, производят возбуждение ультразвуковой волны коротким импульсом, принимают первую продольную нормальную волну, измеряют длительности двух полуволн принятых колебаний, соответствующих линейному участку эталонной дисперсионной характеристики, и время задержки одной относительно другой и по соотношению измеренных величин судят о толщине. 4 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ К

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1504512 (51)4 r, 01 В 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4368819/25-28

1 (22) 27.01.88 (46) 30.08.89. Бюл. Ii 32 (72) В.К.Качанов, И.В.Соколов, А,И,Зорин, Л,В.Мякинькова и Д.А.Рапопорт (53) 531.717 (088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий.

Справочник под ред. В.В.Клюева.

М.: Машиностроение, 1986, кн,2, с.275 ° (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ TOJHgHiG I (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделий

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано как при измерении толщин протяженных листовых материалов, так и диаметров прутков.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг, l приведено семейство дисперсионных характеристик плоского изделия из стали для различных типов нормальных волн; на фиг.2 — семейство дисперсионных характеристик нормальной продольной волны первого порядка, где в качестве параметра выступает толщина изделия; на фиг. 3 зависимость толщины изделия от кру тизны дисперсионной характеристики (в пределах линейного участка); на фиг.4 — принятые волны (импульсные характеристики) для изделий различс помощью ультразвукового метода.

Целью изобретения является повышение точности измерения. На эталонном образце определяют эталонную дисперсную характеристику. Излучающий и приемный преобразователи устанавливают на поверхности изделия на фиксированном расстоянии, производят возбуждение ультразвуковой волны коротким импульсом, принимают первую продольную нормальную волну, измеряют длительности двух полуволн принятых колебаний,соответствующих линейному участку эталонной дисперс нонной характеристики, и время задержки одной относительно другой и по соотношению измеренных величин судят о толщине. 4 ил. ной толщины при одинаковом значении величины базы — расстояния между излучающим и приемным преобраэовате- СЛ лем. Ю

Способ осуществляют следующим об- >фью разом. Сп

Излучающий преобразователь возбуждают коротким импульсом. Регистрируют принятую волну (импульсную характеристику изделия), в которой выделяют два полупериода, соответствующие задержкам относительно зондирующего импульса на время Tэад 1 и Tэа„,2 (см. фиг.2). При этом предполагает- 3» ся, что семейство дисперсионных ха- е рактеристик на эталонных изделиях снималось экспериментально для одного и того же значения базового расстояния между преобразователями. Опревремена Т д „„, и 1-„„ „„!

50451 соответствуя)щие началу и концу линейного участка семейства эталонгпгх дие— пе рс иогиигх хл рлк те рис тик . У выделенггых попупс ()ио(гэв имгlульсной хлракте рггстпкп пзмеряк)т их длительности и время задержки одного относительно другого, !tA значениям которых вычисляют крутизну линейного участка релпьной дис11ерсионной характеристики в соответствии с выражением т г;

clT Зад г зал. )

27!7т„, — !7Т„, g

10 угп.трлзвукопой Lолньг; частота ультразвуковой волшг;

Т„, — дг11ггельность полупериодл с

3 Л 1 с Р)ГС1С О !1 дгпггсл-; пос TI полуперподл с зл.гержкоil Т „„, .; пп харсг-тсрис)тш,с, прин едешгой на фи1 . 3, спгределлют то)гщгпгу изделия.

25

Прн одинаковой задержке несущая имеет p;)3!!It÷itt!å зпл tåíèÿ частоты (фиг. )!, рл"-.ггсстг Времен задержек кэторых, огнесеннлл к разности значений часчот, является мерой толщины 1), ветс дика определен!!я дггсггерсггогг—

I t t) I t с а р л к т с р и с т 11 к 11 ". л !с ) 1ю ч а е т с л том, что В издсгнге, принятое зл этл—

JIoн, излуглют радпопмпульс с <)гиблк— щей в В!где глуссоной кривой p ctlppделения, 1 l o и О зв олле т сформиро В лть

35 рад!1",I.)t!tó!lüñ с кназггьгс нохроыат!гчесгсп:i сггектрсtt т.е, -рлктически !гол-!!с)стL!0 tiç!)åê".òl. в экспериментах исклжешш Aop>tf, пмпу11ьса зл счет ггьле-40 нпл Испa рси)1. Принятый сигнал с задержкой, пропорциональной частоте, поступает пл сдин из входов двухлучево r o ос цилпогрлфл . На другой вход подастся зондирующий сигнал, Запуск рлзиертгс!1 осггиллогрлфл,рлбо45 тающего 11 режиме н ешнего запуска, осуществляется в течение периода следования зондирующего импульса дважды: первый рлз с целью шгдикацип зондируюгцего ггмпулг.са, второй рлз — с целью пнд!гклции l,ðèíÿòîãо приемным преобразователем сигнала. Усиления в клюллх первого и второго лучей подбирспот таким, чтобы лмплгггуды сиг-55

НЛЛОВ СРЛГ НЛ11иег, ТОГДа, ВЛРГ ИРУЛ злдержкои одного синхроимпульсл относите.ll lli) другого, добивлютсл еовплдс=пил Во и ре?!PI!II изобрлжеггий пм11уль15 где Т вЂ” время групповой задержки сов по каналам. Прп этом, измереггггое гремя задpðæêè одного синхpoимпульсл относительно другого равно времени задержки принятого приемным преобра— зовлтелем сигнала относительно зондирующего.Изменял несугцу)о частоту, строят кривую зависимости времени з,)держки от частоты для изделия (эталона) одной определенной толщины.

Повторяя указанные построения для других значений толщин, получают семейство дисперсионных характеристик (д)иг.1), по которым, определяя производную по частоте в пределах линейного участка, для каждого значения толщины строят кривую аналогичную кривой фиг.3 °

Регистрация не амплитудно-временных, а частотно-временньгх парлметрон импульсной характеристики позноляет исключит!, влияни нл точность измеренил амплитудных искажений импулг сной

ХаРаКтЕРИСтИКИ, а ИМЕННО ВЛИЯНИЕ МЕняющихся пс)д воздействием различных факторов параметров амплитудно-частотной характеристики электроакустического тракта нл точность измерения толщины. Причем регистра!!!!я именно разностных частотно-временных параметрон импульсной характеристики пОзволясзт исключить Влиянгге !)азлично. с рода временных задержек, не обусловленных задержкой акустического сигнала непосредственно в изделии.

Форм улаизобретени я

Ультразвуковой способ определения толщины, основанный на возбуждении в изделии ультразвуковой волны и приеме прошедшей через него волны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, предварительно на эталонном образце определяют его дггсперсионную характеристику при распространении первой продольной нормальной волны, возбуждение ультразвуковой волны в изделии осуществляют к!пульсом, длительность которого по крайней мере на порядок меньше величины, обратной величине протяженности линейного участка эталонной дисперсионной характеристики по оси частот, принимают первую продольную нормальную волну, регистрируют днл полупериода принятой волны, находящиеся в пределах времен задержки прихода волны, соответствующих

1504512 линейному участку эталонной дисперсионной характеристики, по длительности этих полупериодов и времени задержки одного относительно друО,И

У h, lq

Г f 24

Щиг. 1 фиг. 2

700

2

200 300

Фиг.:У гого определяют крутизну линейного участка реальной дисперсионной характеристики, по которой судят о толщине изделия. 00, мкс/мlц

dl

df

l504512

Составитель R.Êîëböoâ

Техред Л.Кравчук Корректор В.Гирняк

Редактор А,Долинич

Заказ 5241/42 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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