Ультразвуковой толщиномер

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 17/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4818373/28 (22) 20.03,90 (46) 23.09.92. Бюл. № 35 (71) Управление приволжскими магистральными нефтепроводами и Научно-технический центр научно-технического творчества молодежи "Магистраль" (72) Г,Ф.Меледин, А,П.Алексеев, В.В.Бобров, Н.А,Бухарев, Л,И.Егунов, Ю.И.Скоморохов и B.À,Xèìèêóñ (56) Бронников B.К„Тарасов Ю,И, Использование ультразвукового толщинометра, "Кварц-6", Дефектоскопия, 1973, N -3, Королев М,B. Эхо-импульсные толщинометры, — M.: Машиностроение, 1980, 112

С.

- Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий, Справочник под ред, B.Á.Êëþñåâà, Кн. l ll.— М.: Машиностроение, 1976, 391 с, Авторское свидетельство СССР

¹ 552222440077, кл. G 01 В 17/02.

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для автоматизированного контроля толщины стенок трубопроводов, Известен толщиномео "Кварц-6", состоящий из синхронизатора, генератора, раздельно-совмещенного пьезопреобразователя, усилителя, триггера, стробирующего устройства, ключа формирователя, микроамперметра и схемы компенсации, Толщиномер работает следующим образом, Снхрониэатор запускает генератор, ко торый возбуждает излучающий пьезоэлемент. Преобразователь создает

„,. Ы,, 1763887 А1 (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОЛЩИНОМЕP (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля толщины стенок трубопровода. Цель изобретения — павы шение точности достигается тем, что на объект контроля наносится контактная жидкость и устанавливается блок преобразователей, состоящий из пьезопреобразователя и накладного вихретокового преобразователя, а 1-й измерительный канал толщиномера выполнен в виде последовательно соединенных приемно-передающего устройства и блока измерения временных интервалов, 2-й измерительный канал выполнен в виде последовательно соединенных автогенератора, в колебательный контур которого включен накладной преобразователь, и преобразователя частота-код, вход которого соединен с выходом приемно-передающего устройства. 1 с.п.ф-л ы, 1 ил. ультразвуковые колебания, которые через слой контактной жидкости вводятся в изделие, Распространяясь в изделии, ультразвуковые колебания отражаются от его внутренней поверхности и попадают на приемный пьезоэлемент, где преобразуются в электрические колебания, поступающие на вход усилителя, В момент запуска генератора синхронизатор устанавливает триггер в исходное состояние. Сигнал с выхода усилителя переводит триггер в другое устойчивое состояние. На выходе триггера формируется прямоугольный импульс, длительность которого равна интервалу време1763887

50

55 ни прохождения ультразвукового (УЗ) импульса от излучающего пьезоэлемента через измеряемое изделие до приемного пьезоэлемента. Изменение толщины измеряемого изделия приводит к изменению длительности импульса на выходе триггера.

Стробирующее устройство запускаемое синхронизатором, предотвращает опадение наводок на вход усилителя. Триггер управляет ключом-формирователем, пропускающим ток через микроамперметр во время действия импульса. Микроамперметр включен между ключом-формирователем и схемой компенсации таким образом, что постоянная составляющая тока схемы компенсации, протекающего через микроамперметр, компенсирует ту часть постоянной составляющей тока ключа-формирователя, которая определяется временем прохождения УЗ импульсов по обеим призмам пьезопреобразователя и слою контактной жидкости.

Однако полной компенсации толщины слоя контактной жидкости не происходит, что является недостатком аналога.

Известен также ультразвуковой толщиномер.

Устройство состоит из пьезопреобразователя, подключенного к приемно-передающему устройству, и блока измерения временных интервалов, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму входу приемно-передающего устройства. Устройство работает следующим образом, Приемно-передающее устройство, состоящее из генератора импульсов, возбуждающих преобразователь, и усилителя, усиливающего эхо-импульсы, несущие информацию о толщине измеряемого объекта, вырабатывает на одном из своих выходов импульсы начала отсчета временного интервала, на другом — импульсы конца отсчета. Эти импульсы поступают в блок измерения временных интервалов, где происходит измерение интервала времени между импульсами.

Недостатком является то, что при измерении изделия малой толщины необходимо измерять интервал времени между зондирующим и первым эхо-импульсом, при этом, следует устранить влияние толщины контактной жидкости на погрешность измерения.

Наиболее близким является ультразву- ковой толщиномер, содержащий модулятор; последовательно соединенные ультразвуковой датчик, генератор качающей частоты и измерительный канал и индикатор, а также последовательно соединенные индуктивный датчик, выпол5

35 ненный в виде плоской спирали, расположенной на рабочей поверхности ультразвукового датчика, вторые генератор качающей частоты и измерительный канал и мостовой сумматор, входы которого соединены с выходами обоих измерительных каналов, выход с индикатором, а модулятор соединен с входами генератора качающей частоты, Наличие мостового сумматора приводит к возникновению ошибок, так как этот узел позволяет скомпенсировать лишь линейные зависимости.

Целью изобретения является повышение точности измерения толщины изделий.

Для достижения поставленной цели в ультразвуковом толщиномере, содержащем последовательно соединенные пьезопреобразователь, первый измерительный канал, блок обработки сигналов и индикатор, последовательно соединенные накладной преобразователь соосно закрепленный на пьезопреобразователе, рабочие поверхности которых находятся в одной плоскости, второй измерительный канал, соединенный со вторым входом блока обработки сигналов, первый измерительный канал выполнен в виде последовательно соединенных приемно-передающего устройства и блока . измерения временных интервалов, второй измерительный канал выполнен в виде последовательно соединенных автогенератора, в колебательный контур которого включен накладной преобразователь, и преобразователя частота-код, вход которого соединен с выходом приемно-передающего устройства.

На чертеже представлена функциональная схема ультразвукового толщиномера.

Устройство состоит из пьезопреобразователя 1, приемно-передающего устройства

2, блока временных интервалов 3, ЭВМ 4, содержащем устройство 5 вывода информации, устройства 6 ввода информации, вихретокового преобразователя 7, блока обработки сигналов, состоящего из автогенератора 9, преобразователя 10 частотакод. Цифрой 11 обозначен объект контроля (ОК), цифрой 12 — контактная жидкость.

Пьезоэлектрический преобразователь 1 подключен к приемно-передающему устройству 2, два выхода которого соединены с двумя входами блока 3 измерения временных интервалов, Вихретоковый преобразователь 7 подключен к блоку 8 обработки сигналов, второй вход которого соединен с первым выходом приемно-передающего устройства 2, Выход блока 3 измерения временных интервалов соединен с первым входом ЭВМ, второй вход которой соединен с выходом блока 8 обработки сигналов, Вих1763887 ретоковый преобразователь 7 и пьезопреобрэзователь 2 представляют собой единую конструкцию, причем рабочие поверхности преобразователей расположены в одной плоскости. 5

Пьезопреобразователь 1 и приемно-передающее устройство 2 служат для возбуж-дения ультразвуковых колебаний в QK 11 и приема эхо-импульса, отраженного от дна изделия. Блок 3 измерения временных интервалов предназначен для измерения времени от момента формирования зондирующего импульса до момента прихода эхо-импульса. Вихретоковый преобразователь 7 совместно с блоком 8 обработки сигналов служит для измерения толщины слоя контактной жидкости 12, ЭВМ 4 обрабатывает информацию, поступающую из блока 3 измерения временных интервалов, блока 8 обработки сигналов и устройства 6 ввода информации в соответствии с записанной в нее программой, Устройство работает следующим образом.

На объект контроля наносится контактная жидкость (глицерин, трансформаторное масло, вода и т,п.). На подготовленный таким образом участок контроля устанавливается блок преобразователей, состоящий из пьезопреобразователя 1 и накладного вихретокового преобразователя 7. По сигналу приемно-передающего устройства (генератора зондирук1щего импульса) 2 происходит возбуждение пьезопреобразователя 1, который излучает через слой контактной жидкости в контролируемое изделие продольную ультразвуковую волну, В момент формирования зондирующего импул ьса в блоке измерения временных интервалов 3 начинается отсчет временного интервала, Завершается отсчет s момент поступления данного эхо-сигнала в приемно-передающее устройство 2, который управляет работой блока измерения временных интервалов 3, С помощью BTR 7 и блока 8 обработки сигналов производятся измерения расстояния от пьезопреобразователя 1 до внешней поверхности электропроводящего контролируемого изделия.

Это расстояние равно толщине слоя контактной жидкости. Измеренные интервал времени и толщина контактной жидкости

50 (зазор), преобразованные в блоках 3 и 8 в двоичный код, вводят в ЭВМ, В клавиатуры

ЭВМ в ОЗУ машины вводятся знэче ыя скоростей ультразвуковых колебаний в материале измеряемого объекта и в контактной жидкости. По введенным и измеренным значениям в ЭВМ производится вычисление толщины контролируемого изделия с исключением влияния на результат измерения составляющей погрешности, обусловленной толщиной контактной жидкости.

3ВМ вычисляет толщину изделия в соответствии с выражением: тСг t< Сг

Тг= ——

2 С1 где t — интервал времени между зондирующими и первым донным эхо-импульсом; ц — толщина слоя контактной жидкости, измеренная вихретоковым каналом толщиномера; C> — скорость ультразвуковых колебаний в контактной жидкости; Сг — скорость ультразвуковых колебаний в измеряемом изделии.

Обработка сигналов производится с помощью ЭВМ, которая в состоянии оперировать как с линейными, так и нелинейными зависимостями, Формула изобретения

Ультразвуковой толщиномер, содержащий последовательно соединенные пьезопреобразователь, первый измерительный канал, блок обработки сигналов и индикатор, последовательно соединенные накладной преобразователь, соосно закрепленный на пьезопреобразователе, рабочие поверхности которых находятся в одной плоскости, второй измерительный канал, соединенный со вторым входом блока обработки сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, первый измерительный какал выполнен в виде последовательно соединенных приемопередающего устройства и блока измерения временных интервалов, второй измерительный канал выполнен в виде последовательно соединенных автогенератора, в колебательный контур которого включен накладной преобразователь, и преобразователя частота — код, вход которого соединен с выходом приемопередающего устройства.

1763887

"1

Составитель А.Гулида

Редактор Е.Полионова Техред М,Моргентал Корректор С,Пекарь

Заказ 3449 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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