Ультразвуковой эхоимпульсный толщиномер

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при измерении толщины различных материалов. Решаемая техническая задача - повышение точности измерений. Сущность изобретения: толщиномер содержит генератор зондирующих импульсов 1, выход которого соединен с излучающим датчиком 2 и с входом генератора синхронизирующих импульсов 3, выход которого соединен со входом синхронизации преобразователя время-код 4, приемный датчик 5, соединенный с входом усилителя 6, выход которого соединен со входом преобразователя время - код 4, выход преобразователя 4 подключен к первому входу цифрового компаратора 7 и к входу регистра памяти 8, выход регистра памяти подключен ко второму входу цифрового компаратора 7, выход которого подключен ко входу разрешения записи регистра памяти 8, выход регистра памяти 8 соединен с входом цифрового табло 9. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при измерении толщины различных материалов.

Известна конструкция толщиномера, содержащая генератор зондирующих импульсов, с выхода которого сигналы поступают на излучающий датчик, датчик, принимающий эхо-импульсы, с выхода которого сигнал поступает на усилитель и далее на осциллограф, регистрирующий момент прихода отраженного импульса. С выхода генератора зондирующих импульсов сигнал поступает также на генератор, вырабатывающий синхроимпульс запуска идущей развертки осциллографа, поступающий на соответствующий его вход. [1] Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является конструкция цифрового толщиномера, где для регистрации эхо-импульсов используется преобразователь время-код и цифровое табло, индицирующее измеренную толщину. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. [1] Недостатками известных толщиномеров являются неоднозначность отсчета при контроле деталей сложной формы с малым радиусом кривизны поверхностей контролируемой детали и их неэквидистантности.

В связи с тем, что оператор не может знать положение донной поверхности относительно контактной, он вынужден варьировать угловым положением датчика, с тем, чтобы в один из моментов времени подающая ультразвуковая волна была направлена по нормали к данной поверхности детали. Дело в том, что от положения излучающего датчика зависит угол ввода ультразвуковых колебаний в изделие и, соответственно, длина пути, который они пробегают до приемного датчика. Особенно актуально это для измерений малых толщин.

Очевидно, что правильному положению датчика будет соответствовать минимальное время прихода отраженного импульса относительно момента ввода зондирующего импульса. Существующие толщиномеры стрелочные и цифровые не предусматривают селекцию минимального времени прихода отраженного импульса и на этом этапе возникает погрешность отсчета толщины. В случае использования осциллографа в составе толщиномера оператор, изменяя положение излучающего датчика, ищет минимальное положение отраженного импульса на развертке относительно начала последней. Однако это тоже не гарантирует точность отсчета вследствие субъективной оценки оператора, которому одновременно нужно и наблюдать за экраном и удерживать датчик в правильном положении.

Решаемая техническая задача повышение точности измерений.

Технический результат достигается тем, что в ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, содержащий генератор зондирующих импульсов, выход которого соединен с излучающим датчиком и с входом генератора синхронизирующих импульсов, выход которого соединен со входом синхронизации преобразователя время-код, приемный датчик, соединенный с входом усилителя, выход которого соединен с входом преобразователя время-код, цифровое табло, дополнительно введены регистр памяти, цифровой компаратор, первый вход которого соединен с выходом преобразователя время-код, второй вход соединен с выходом регистра памяти, вход которого соединен с выходом преобразователя время-код, выход цифрового компаратора соединен со входом разрешения записи регистра памяти, выход регистра памяти соединен со входом цифрового табло.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена структурная схема эхо-импульсного толщиномера. Он содержит генератор зондирующих импульсов 1, выход которого соединен с излучающим датчиком 2 и с выходом генератора синхронизирующих импульсов 3, выход которого соединен со входом синхронизации преобразователя время-код 4, приемный датчик 5, соединенный с входом усилителя 6, выход которого соединен со входом преобразователя время-код 4, выход преобразователя 4 подключен к первому цифрового компаратора 7 и к входу регистра памяти 6, выход регистра памяти подключен ко второму входу цифрового компаратора 7, выход которого подключен ко входу разрешения записи регистра памяти 8, выход регистра памяти 8 соединен с входом цифрового табло 9.

Эхо-импульсный толщиномер работает следующим образом.

От генератора зондирующих импульсов 1 сигнал поступает на излучающий датчик 2, через который ультразвуковые колебания вводятся в контролируемое изделие, а также на генератор синхронизирующего импульса 3, который подается на преобразователь время-код 4. Отраженные эхо-импульсы поступают на приемный датчик 5, усиливаются усилителем 6 и поступают на преобразователь время-код 4, который преобразует время от момента подачи зондирующего импульса до момента прихода эхо-импульса в цифровой код, пропорциональный толщине изделия. Цифровой код одновременно поступает на первый вход цифрового компаратора 7 и вход регистра памяти 8. С выхода регистра памяти 8, в который перед началом измерений вводится число, соответствующее максимально возможной толщине, контролируемой толщиномером, цифровой код поступает на второй вход цифрового компаратора 7. Таким образом в цифровом компараторе 7 происходит сравнение вода текущей толщины и кода, соответствующего максимальной толщине. В случае, если текущий код окажется меньше кода, хранящегося в регистре памяти 8, тогда на выходе цифрового компаратора 7 вырабатывается сигнал разрешения записи текущего кода памяти 8, поступающий на соответствующий вход регистра памяти 8, и код записывается в регистр памяти 8. На следующем такте процесс сравнения повторяется. По завершении цикла измерений в регистре памяти 8 остается минимальное число из всей совокупности тактов измерений, которые соответствуют минимальной измеренной толщине, получающейся при правильной нормальной установке излучающего датчика 2 на поверхности контролируемой детали. По окончании процесса измерений код, хранящейся в регистре памяти 8, выводится на цифровое табло 9.

Толщиномер по сравнению с известными имеет следующие преимущества: а) появляется возможность повысить точность измерений, поскольку оператору не нужно беспокоиться о правильном положении датчика. Достаточно установить его на деталь, и пока часть в течение некоторого времени, и из серии десятков тысяч циклов измерений, прошедших за это время, в регистре памяти останется величина толщины, соответствующая правильному нормальному положению датчика, которая затем автоматически выводится на цифровое табло. Таким образом, процесс измерений не зависит от субъективной оценки оператора, что повышает точность измерений; б) автоматизируется процесс измерений.

Формула изобретения

Ультразвуковой эхоимпульсный толщиномер, содержащий генератор зондирующих импульсов, выход которого соединен с излучающим датчиком и с входом генератора синхронизирующих импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации преобразователя время код, приемный датчик, соединенный с входом усилителя, выход которого соединен с входом преобразователя время код, цифровое табло, отличающийся тем, что в него введены дополнительно регистр памяти, цифровой компаратор, первый вход которого соединен с выходом преобразователя время код, а второй вход с выходом регистра памяти, вход которого соединен с выходом преобразователя время код, выход цифрового компаратора соединен с входом разрешения записи регистра памяти, выход регистра памяти с входом цифрового табло.

РИСУНКИ

Рисунок 1