Ультразвуковой безэталонный толщиномер

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в ультразвуковой толщинометрии. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет учета изменения скорости распространения звука в изделии и исключения влияния нестабильности параметров управляемого генератора тока заряда. Ток заряда конденсатора зависит от скорости распространения ультразвуковых колебаний в изделии, а толщина изделия определяется по напряжению на конденсаторе, что позволяет учесть изменение скорости распространения ультразвуковых колебаний. Исключение нестабильности параметров управляемого генератора тока заряда обеспечивается величиной задержки в блоке задержки, что также повышает точности измерения. 4 ил.

СОО3 СОВЕТСНИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (19) (11) А1 (51) С 01 В 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

;, ° д

: 4

» F

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»»

»

».электрическая схема управляемого генератора тока заряда; на фиг.4принципиальная электрическая схема блока сравнения временного положения импульсов»

Ультразвуковой безэталонный тол щнномер содержит последовательно со единенные синхронизатор l приемноизлучающий блок 2 н раздельно-совме щенный пьезопреобраэователь 3, после довательно соединенные управляемай генератор 4 тока заряда (УГТЗ), соединенный по входам с выходами

"Старт" и "Стоп" приемно-излучающего блока 2, и конденсатор 5, ключ 6, соединенный с конденсатором 5 и синхронизатором 1, последовательно соГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4491350/25-28 (22) 10.10.88 (46) 30,08 ° 90, Бюл. У 32 (71) Каунасский политехнический институт им. Антаиаса Снечкуса (72) И,Ю,Раманаускас (53) 531..717(088,8) (56) Королев М,В. Эхо-импульсные толщиномеры..М.: Машиностроение, 1980,.с. 79-87, рис, 51.

Королев.М.В., Стариков Б.П., Карпельсон A,Е ° Ультразвуковые импульсные приборы контроля прочности материалов,.М.: Машиностроение, .1987, с.. 61-72. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ БЕЗЭТАЛОННЫЙ

ТОЛЩИНОМЕР (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может

Из обр етение- о тно сится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины изделий .с односторонним, доступом к их поверхности.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет учета изменения скорости распростра кения звука в изделии и исключения влияния нестабильности параметров . управляемого генератора тока заряда, На фиг.l показана функциональная схема ультразвукового безэталонного толщиномера; на фиг,2 - зависимости напряжений от времени в различных точках функциональной схемы толщино . мера; на фиг,3 - принципиальная

2 быть использовано s ультразвуковой толщинометрии. Целью изобретения является повышение точности измерения эа счет учета изменения скорости распространения звука в изделии и исключения влияния нестабильности па» раметров управляемого генератора тока заряда, Ток заряда конденсатора зависит от скорости распространения ультразвуковых колебаний в изделии, а толщина изделия определяется по напряжению на конденсаторе, что позволяет учесть изменение скорости

-распространения ультразвуковых колебаний. Исключение нестабильности параметров управляемого генератора то ка заряда обеспечивается величиной задержки в блоке задержки, что также повышает точность измерения, 4 ил, 1589053 единенные источник 7 опорного напряжения (ИОН), схему 8 сравнения, второй сравнивающий вход которой соединен с конденсатором 5, блок 9 задержки, блок 10 сравнения временного положения импульсов (БСВПИ),второй вход которого соединен с выходом импульса головных волн приемно излучающего блока 2, а вход установки в исходное состояние соединен с синхронизатором

1, и фильтр 11 нижних частот (ФНЧ), выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора

4 тока заряда, а также последова" тельно соединенные одновибратор 12, вход которого соединен с выходом

"Стоп" приемно-излучающего блока 2, схему 13 выборки-хранения и блок 14 индикации, при этом сигнальный вход схемы 13. выборки-хранения соединен с конденсатором, Толщиномер измеряет толщину изделия 15.

Ультразвуковой безэталонный толщиномер работает следующим образом, 25

Синхронизатор 1 формирует импульс, который открывает ключ 6 и разряжает конденсатор 5. Другой импульс синхронизатора 1 запускает приемно-излучающий блок 2, а также обеспечивает формирование импульса, который устанавливает и удерживает в исходном состоянии БСВПИ 10. Приемно излучающий блок 2 формирует возбужда ки1ий импульс, который излучается раэ 35 дельно-совмещенным пьеэопреобразователем 3 в изделие 15, Раздельно-совмещенный пьезопреобразоватепь 3 при нимает отраженньй от внутренней стенки изделия 15 ультразвуковой импульс 4О продольных волн и ультразвуковой: импульс головных волн, который прошел фиксированное расстояние от излучаю щего пьезопреобразователя до приемника головных волн. Приемно-излучающий 45 блок 2 усиливает и формирует принятые раздельно-совмещенным пьезопреобразователем 3 ультразвуковые импульсы.

При этом на выходе Старт" приемноизлучающего блока формируется импульс временное положение которого соответ " ствует отражению ультразвукового импульса от внешней стороны изделия (eo стороны пьезопреобразователя 3), а на выходе "Стоп" формируется импульс, соответствующий отраженному ультразвуковому импульсу от внутренней поверхности изделия 15, Поэтому время задержки между импульсами на выходах "Старт" и "Стоп" равно времени распространения ультразвукового импульса от внешней стенки изделия

15 до внутренней стенки и обратно, На выходе импульса головных волн приемно-излучающего блока 2 формиру ется импульс, принятый приемником головных волн, Когда на выходе

"Старт" приемно-излучающего блока 2 появляется импульс, тогда УГТЗ 4 начинает формировать импульс тока, который заряжает конденсатор 5, и на последнем формируется пилообразное напряжение, Когда это пилообразное напряжение сравнивается с опорным напряжением, формируемым ИОН 7, тогда на выходе схемы 8 сравнения формируется отрицательный фронт, который задерживается в блоке 9 задержки, Блок 9 задержки может быть выполнен в виде одновибратора, запускаемого отрицательным фронтом, Положительный фронт с блока 9 задержки поступает на ВБВПИ 10, На втордй вход БСВПИ 10 поступает импульс с выхода импульса головных волн приемно-излучающего блока 2. На выходе БСВПИ 10 формиру» ется импульс, полярность и длитель ность которого определяется фазой и величиной рассогласования положитель» ного фронта импульса и импульса головных волн. В данном случае,импульс на выходе БСВПИ 10 увеличивает постоянное напряжение на выходе ФНЧ

11, вследствие чего несколько уменьшается ток УГТЗ 4, и рассогласование в следующий период зодирования умень шается между сравниваемыми по времени импульсами, Через 8-10 периодов зодирования наступает равновесие в системе, и положительный фронт импульса следит за импульсом головных волн. Если время задержки в блоке 9 задержки устанавливается равным вре» мени распространения ультразвукового импульса в протекторе пьезоизлуча» теля, в приемнике головных волн и в электрических цепях, тогда время распространения головных волн от точ» ки их возбуждения до точки их приема равно времени от начала импульса "Старт" до момента равенства пилообразного напряжения опорному напряже нию, Тогда крутизна пилообразного напряжения прямо пропорциональна ско» рости распространения головных волн, которая считается равной скорости ультразвуковых продольных волн, Ког1589053 да на выходе "Стоп" появляется импульс, тогда импульс тока УГТЗ 4 прекращается и на конденсаторе 5 устанавливается напряжение, прямо пропорциональное толщине иэделия, При этом учитывается скорость распространения ультразвуковых импульсов в иэделии 15. Импульс "Стоп" запускает одновибратор 12, который открывает схему 13 выборки-хранения, и на ее выходе формируется постоянное напряжение, равное напряжению на конден» саторе 5 после начала появления импульса "Стоп". Напряжение на выходе схемы 13 выборки-хранения индицируется блоком 14 индикации, который может быть как стрелочным индикатором, так и прецизионным аналого-цифровым преобразователем.

В зависимости от типа раздельносовмещенного пьезопреобраэователя импульс головной волны может достичь приемника раньше, чем начинается импульс Старт", Тогда необходимо saдержать этот импульс ° В этом случае блок 9 задержки следует подключить во вторую сравнивающую цепь. В случае конкретного раздельно-совмещенного пьезопреобразователя 3 должны быть установлены задержки так, чтобы время распространения головной волны в изделии было равно времени от начала формирования пилообразного напряжения до ее равенства с опорным напря« жением, !

Предлагаемый ультразвуковой без-. эталонный толщиномер позволяет с высокой точностью определить толщину

5 иэделия. При этом учитывается изменение скорости распространения звука в изделии. На точность измерения не влияет изменение емкости конденсатора и нестабильность параметров управляемого генератора тока заряда, Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Ультразвуковой безэталонный тол

15 щиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, приемно излучающий блок и раздельно-совме» щенный пьеэопреобраэователь, генератор тока заряда, соединенный входами

20 с выходами "Старт" и "Стоп" приемноизлучающего блока, и конденсатор, соединенный с выходом генератора то ка заряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен ключом, соедн ненным с конденсатором и синхронизатором, последовательно соединенными источником опорного напряжения, схемой сравнения, второй вход котоЗц ой соединен с конденсатором, блоком ц р и задержки, блоком сравнения временного положения импульсов, второй вход которого соединен с выходом приемно излучающего блока, а вход установки

35 в исходное состояние соединен с синхронизатором, и фильтром нижних .частот, подключенным к управляющему входу генератора тока заряда.

1589053

1589053

Фиг. 4

Составитель В,Кольцов

Техред И,яндык Корректор 0,Ципле

Редактор T.Ïàpôåíîâà

Заказ 2530 Тираж 478 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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