Ультразвуковой резонансный толщиномер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советски

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 42b, 12/03

421, 46106

Заявлено 25.VI.1966 (№ 1086434/25-28) с присоединением зая вки №

Приоритет

МПК G 0lb

С 01п йомитет по лолам иаобретеиий и открытий ори Соевтв Министров

СССР „ ii 620.1.0- 6201I9

16.531 717 1 (088.8) Опубликовано 13.VII.1967. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 28 VIII.19á7

Авторы изобретения

В. Г. Саиткулов и H. П. Миронова

Заявитель

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ РЕЗОНАНСНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР

Известны ультразвуковые резонансные толщиномеры, содержащие пьезопреобразователь, генератор качающейся частоты, питающий пьезопреобразователь, генератор прямоугольных импульсов, управляемый резонансными импульсами, триггер, опрокидываемый фронтами последовательно следующих прямоугольных импульсов, интегрирую цую схему для интегрирования импульса триггера и преобразования его в напряжение, пропорциональное толщине контролируемого изделия, и индикаторный прибор. Однако эти толщиномеры не позволяют определить отклонение измеренной толщины от эталонной и недостаточно точны.

Предлагаемый толщиномер отличается от известных тем, что он снабжен эталонным каналом, выполненным в виде резонансного контура, собственная частота которого равна собственной частоте контролируемого изделия номинальной толщины, формирователя прямоугольных импульсов с регулятором их длительности, управляемого резонансными импульсами резонансного контура, триггера, опрокидываемого фронтами последовательно следующих прямоугольных импульсов измерительного и эталонного каналов, интегрирующей схемы, преобразующей импульс триггера в напряжение, пропорциональное разности измеренной и эталонной толщины, и индикатора, показывающего величину этой разности.

Такая схема толщиномера повышает его точность.

На чертеже изображена блок-схема опнсы5 ваемого ультразвукового резонансного толщикомера.

Толщиномер содержит измерительный и эталонный каналы. Измерительный капал состоит из генератора 1 качающейся частоты, в

10 контур которого включен пьезопрсооразователь 2, прозвучивающий контролируемое изделие 8, генератора 4 пилообразного тока, полосового фильтра б, усилителя б вертикального отклонения, блока формирования резо15 папскых импульсов. Последний содержит первый ждущий мультивибратор 7 и первый диффсренцирующий усилитель 8.

Зталонный канал толщиномера выполнен в виде резонансного контура, собственная ча20 стота которого равна собственной частоте контролируемого изделия номинальной толщ1 кы, и формирователя прямоугольных импульсов, включающего в себя буферный каскад 9, кварцевый фильтр 10, детектор П, ви25 деоус гли гель 12, второи ждущий мультивибратор 18, второй дифференцирующии усилитель 14. Кроме того, эталонный канал включает триггер 15, опрокидываемый фронтами

vucnåäoâàòåëüío следующих прямоугольных

30 импульсов измерительного и эталонного кана199427

65 лов, для формирования импульсов точного отсчета. Триггер 1б служит для формирования импульсов грубого отсчета. Второй каскад 17 совпадения и первый каскад 18 совпадения предназначены для выделения импульсов грубого отсчета и импульсов точного отсчета во время прямого хода генератора пилообразного тока. Формирующий усилитель

19 управляет каскадом совпадений. Эталонный канал снабжен также интегрирующей схемой (цепочки 20 и 21), преобразующей длительность импульса точного отсчета в напряжение, пропорциональное разности измеренной и эталонной толщины, и индикатором

22, показывающим величину этой разности.

Контроль толщины с помощью ультразвукового резонансного толщиномера осуществляется следующим образом.

Пьезопреобразователь 2 искательной головки устанавливается на предварительно смазанную трансформаторным маслом поверхность контролируемого изделия.

Пьезоэлемент ультразвуковой головки включен в контур генератора 1, частота которого качается генератором 4 пилообразного тока. Когда толщина детали равна или кратна целому числу длин полуволн, в металле устанагливается режим стоячей волчины и происходит наибольшая передача энергии от контура генератора к изделию. Это приводит к изменению анодного тока лампы генератора, которое носит импульсный характер. Указанные импульсы отделяются полосовым фильтром 5 от общего изменения анодного тока, усиливаются усилителем б и первым ждугцим мультивибратором 7 преобразуются в импульсы с постоянной длительностью н крутыми фронтами, что необходимо для четкой работы последующих устройств.

Одновременно частотно-модулированный сигнал с генератора 1 через буферный каскад

9 поступает на кварцевый фильтр 10. В момент равенства частоты генератора частоте кварцевого фильтра на выходе кварцевого фильтра появляются опорные импульсы. Резонансная частота фильтра равна основной резонансной частоте выбранной эталонной толщины. Выбором частоты кварцевого фильтра осуществляется ступенчатое изменение эталонной толщины. Последняя выбирается, исходя из удобства отсчета и необходимой точности.

Опорные импульсы, продетектированные детектором 11 и усиленные видеоусилителем 12, запускают второй ждущий мультивибратор

18, который формирует импульсы постоянной амплитуды. Меняя длительность импульса второго ждущего мультивибратора, можно плавно изменять величину эталонной толщины. Каждый импульс первого ждущего мультивибратора 7, продифференцированный первым дифференцирующим усилителем 8, устанавливает триггер точного отсчета в положение «Ноль», Задние фронты импульсов второго ждущего мультивибратора, продифферен5

50 цированные вторым дифференцирующим усилителем 14, устанавливают триггер точного отсчета в положение «Единица». Таким образом, длительность импульса триггера точного отсчета пропорциональна отклонению измеряемой толщины от ближайшей меньшей толщины, кратной эталонной.

Одновременно продифференцированные первым дифференцирующим усилителем импульсы первого ждущего мультивибратора 7 устанавливают триггер грубого отсчета в положение «Ноль», а импульсы триггера точного отсчета своим задним фронтом устанавливают триггер грубого отсчета в положение «Единица». Следовательно, длительность триггера грубого отсчета обратно пропорциональна измеряемой толщине. Так как указанные выше импульсы вырабатываются как при прямом ходе генератора пилообразного тока, так и при обратном, то для гашения импульсов триггера точного отсчета и триггера грубого отсчета во время обратного хода их импульсы поступают на первый каскад 18 совпадения и на второй каскад 17 совпадения соответствечно, Генератор 4 через формирующий усилитель

19 вырабатывает прямоугольный импульс, который управляет первым и вторым каскадами совпадения. На выходе каскадов совпадения остаются импульсы, соответствующие по времени прямому ходу генератора пилообразного тока. С выхода первого каскада совпадения импульсы первой интегрирующей цепочкой 20 преобразуются в первый постоянный ток, величина которого пропорциональна отклонению толщины стенки от ближайшей меньшей толщины, кратной эталонной. С выхода второго каскада совпадения импульсы второй интегрирующей цепочкой 21 преобразуются во второй постоянный ток, величина которого обратно пропорциональна толщине контролируемой стенки. Первое постоянное напряжение измеряется индикатором 22, второе постоянное напряжение измеряется индикатором 28. Итак, отсчет толщины производится по шкалам двух индикаторов. По шкале индикатора 28 отсчитывается однозначно толщина стенки, по шкале индикатора 22 отсчитывается отклонение толщины от эталонной.

Пр едм ет изобретения

Ультразвуковой резонансный толщиномер, измерительный канал которого содержит пьезопреобразователь, прозвучивающий контролируемое изделие, генератор качающейся частоты, питающий пьезопреобразователь, формирователь прямоугольных импульсов, управляемый резонансными импульсами, снятыми с нагрузки генератора, триггер, опрокидываемый фронтами последовательно следующих прямоугольных импульсов, интегрирующую схему, преобразующую импульс триггера в напряжение, пропорциональное толщине, и

199427

Составитель А. И. Ионова

Редактор Л. М. Жаворонкова Текред А. А. Камышникова Корректоры: T. Д. Чунаева и А. А. Король

Заказ 2800)5 Тираж 535

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открьгп.й прн Совете Мин I"T =ç СС

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, д. 2 индикаторный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен эталонным каналом, выполненным в виде резонансного контура, собственная частота которого равна собственной частоте контролируемого изделия номинальной толщины, формирователя прямоугольных импульсов с регулятором их длительности, управляемого резонансными импульсами резонансного контура, триггера, опрокидываемого фронтами последовательно следующих прямоугольных импульсов измерительного и эталонного каналов, интегрирующей схемы, преобразующей им5 пульс триггера в напряжение, пропорциональное разности измеренной и эталонной толщины, индикатора, показывающего величину этой разности.