Ультразвуковой толщиномер

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в металлургии, машиностроении и др. областях промышленности, в частности, для определения толщин конструкций и изделий при различных видах обработки металлов. Повышение точности измерений и расширение диапазона измеряемых толщин достигаются за счет того, что толщиномер содержит последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, совмещенный ультразвуковой преобразователь и приемный усилитель, кварцевый генератор и последовательно соединенные арифметическо-логическое устройство и индикатор. Введены когерентный накопитель сигналов, цифроаналоговый преобразователь и блок задания режимов обработки и индикации сигналов. Приемный усилитель выполнен с автоматически регулируемым коэффициентом усиления. Арифметическо-логическое устройство выполнено в виде микропроцессора с функциями управления заданным режимом обработки сигналов, режимом индикации, управления коэффициентом усиления приемного усилителя и вычисления толщины исследуемого образца по данным когерентного накопителя сигналов. Первый синхронизирующий выход синхронизатора подключен к входу генератора зондирующих импульсов, управляющий выход арифметическо-логического устройства подключен шиной управления через цифроаналоговый преобразователь к входу управления коэффициентом усиления приемного усилителя и нспосредственно - к первому управляющему входу когерентного накопителя, сигнальный вход которого подключен к выходу приемного усилителя. Выход-вход данных когерентного накопителя сигналов соединен шиной данных с входом-выходом данных арифметическо-логического устройства, а синхронизирующий и второй управляющий входы когерентного накопителя сигналов подключены ко второму синхронизирующему и управляющему выходам синхронизатора, третий синхронизирующий выход которого подключен к входу блока задания режимов обработки и индикации сигналов, запускающий и адресный выходы которого соединены соответственно с запускающим и адресным входами синхронизатора, тактовый вход которого подключен к выходу кварцевого генератора. В качестве ультразвукового преобразователя используется электромагнитноакустический преобразователь. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к контрольно-измерительной технике для решения задач дефектоскопии, в частности, толщинометрии конструкций и изделий при различных видах обработки металлов, в металлургии, машиностроении и других областях промышленности.

Эволюционный процесс развития приборов и устройств, использующих электромагнитоакустический (ЭМА) метод возбуждения и прием ультразвуковых (УЗ) колебаний, открывает новые возможности для повышения коэффициента полезного действия приемопередающего тракта и связанной с ним чувствительности, а также реализации бесконтактного (через зазор) зондирования изделия. Данные задачи невозможно осуществить с помощью традиционных УЗК-приборов, использующих известные пьезокерамические преобразователи, которые могут выполнять свои функции только при непосредственном (или через промежуточный слой контактной жидкости) контакте с поверхностью контроля.

Главное техническое направление по практической реализации ЭМА-метода - это создание преобразователей с высокими значениями индукции магнитного поля в зоне возбуждения-приема УЗ-колебаний и совершенствование методов приема УЗ-сигналов, повышающих чувствительность приемного тракта.

Традиционные УЗК-приборы с контактными пьезокерамическими преобразователями не имели до сих пор альтернативы. Но различие рабочих и производственных условий диктует необходимость создания портативных приборов с максимально высокой чувствительностью и разрешающей способностью при минимальных габаритах, массе и энергопотреблении.

Появление высокоэффективных постоянных магнитов позволило создать малогабаритные ЭМА-преобразователи с низким энергопотреблением (стационарное сильное магнитное поле для возбуждения и приема сигнала формируется без участия источника электропитания). Оригинальные конструкции ЭМА-преобразователей в сочетании с возможностями микроэлектроники и микропроцессоров для реализации компактных приемных трактов с цифровой обработкой, элементами согласованной фильтрации, использование современных средств визуализации процесса зондирования и его результатов - все это открывает новые перспективы при создании этого класса приборов.

Известно устройство регистрации сигналов акустической эмиссии (АЭ) (см. а. с. СССР 1516960, кл. G 01 N 29/04, 23.10.89, бюл. 39), содержащее последовательно соединенные приемник, аналого-цифровой преобразователь, буферный накопитель и регистратор, последовательно соединенные нуль-орган, вход которого подключен к выходу приемника, а выход - ко второму входу буферного накопителя, первый ключ, счетчик и первую схему сравнения, блок опорного сигнала, выход которого соединен со вторым входом первой схемы сравнения, и тактовый генератор, выход которого соединен со вторым входом ключа.

Устройство снабжено блоком задания порога обнаружения помехи, блоком управления и арифметическо-логическим блоком. Блок управления выполнен в виде сдвигающего регистра и второго, третьего и четвертого ключей. Арифметическо-логический блок выполнен в виде последовательно соединенных первого коммутатора, регистра, второй схемы сравнения, второго коммутатора, первого сумматора, третьей схемы сравнения, схемы И и второго сумматора, третьего коммутатора. Перечисленные блоки и элементы схемы устройства соответствующим образом связаны между собой.

В описанном устройстве выделения и регистрации АЭ в дискретные моменты времени осуществляется оценка текущего значения амплитуды помех, которая используется для разделения всех принятых сигналов на полезные и ложные. Анализ принятых сигналов производится арифметическо-логическим блоком в реальном масштабе времени. Текущее значение амплитуды помех записывается и хранится в регистре памяти, содержимое которого адаптируется при изменении амплитуды принятого сигнала.

Таким образом, за счет непрерывной оценки уровня помех на переходных режимах в устройстве осуществляется выделение полезных сигналов на фоне нестационарных помех и ложных сигналов, что снижает вероятность ошибки и повышает достоверность регистрации сигналов АЭ на переходных процессах.

Известное устройство действительно позволяет снизить вероятность ошибки измерений при наличии нестационарных помех, изменяющихся от цикла к циклу. Однако заявленное устройство характеризуется сложностью схемного построения, сравнительно большой трудоемкостью в наладке, требует достаточно высокой квалификации оператора.

Известен приемно-усилительный тракт акустико-эмиссионного устройства (см. а.с. СССР 1582117, кл. G 01 N 29/04, 30.07.90, бюл. 28), содержащий последовательно соединенные электроакустический преобразователь и предусилитель, последовательно соединенные гетеродин и первый смеситель, первый фильтр и последовательно соединенные второй фильтр и усилитель. Приемно-усилительный тракт снабжен вторым смесителем, выход предусилителя подключен ко второму входу первого смесителя, выход которого подключен к входу первого фильтра, выход гетеродина подключен к первому входу второго смесителя, второй вход которого подключен к выходу первого фильтра, а выход второго смесителя подключен к входу второго фильтра.

Описанное техническое решение обеспечивает повышение помехозащищенности приемно-усилительного тракта за счет улучшения качества фильтрации сигналов акустической эмиссии на фоне шумов со спектральными составляющими, отстоящими от информативной области частотного спектра сигнала на фиксированное значение. Тем самым на выходе обеспечивается более высокое значение отношения сигнал/шум.

Однако применение двойного преобразования частоты приводит к существенному увеличению нелинейных искажений, появлению комбинационных частот в спектре полезного сигнала, что, в конечном итоге, снижает точность и достоверность измерений.

Известен также ультразвуковой цифровой толщиномер (см. а. с. СССР 1746295, кл. G 01 N 29/04, 07.07.92, бюл. 25), содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор последующих импульсов и ультразвуковой преобразователь, последовательно соединенные усилитель, пороговое устройство и формирователь временного интервала, второй вход которого соединен с выходом генератора зондирующих импульсов, а выход соединен с входом АЦП, блок управления и цифровой индикатор. Толщиномер снабжен пусковым устройством, а также последовательно соединенными устройством ввода, коммутатором, запоминающим и арифметическим устройствами. Блоки и элементы схемы описанного толщиномера связаны соответствующим образом друг с другом.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение диапазона измеряемых толщин. Для этого определяют калибровочные коэффициенты на двух эталонных образцах, после чего (третья операция) измеряют толщину изделия. Однако при этом существенно увеличивается время измерения, необходимость трех операций вносит погрешности в конечный результат, что в конечном итоге ограничивает сферу применения данного устройства.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков и принятым за прототип является ультразвуковой толщиномер (см. а.с. СССР 1188533, кл. G 01 B 17/02, 30.10.85, бюл. 40), содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, совмещенный ультразвуковой преобразователь, приемный усилитель, формирователь, второй вход которого соединен со вторым выходом синхронизатора, и логический элемент И, кварцевый генератор, выход которого соединен со вторым входом логического элемента И, последовательно соединенные пересчетное устройство (арифметическо-логическое устройство) и индикатор. Толщиномер снабжен двумя счетчиками с регулируемыми коэффициентами пересчета, первый из которых включен между выходом логического элемента И и входом пересчетного устройства, а второй - между вторым выходом формирователя и входными шинами "Сброс" пересчетного устройства и первого счетчика.

Описанный ультразвуковой толщиномер позволяет повысить точность и быстродействие измерений. Однако к причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при применении устройства, принятого за прототип, относится то, что использование усреднения результата измерения по N-временным интервалам не дает уменьшения ошибки за счет шумов в каждом i-м интервале при понижении соотношения сигнал/шум на входе приемника (так называемый известный пороговый эффект).

Заявляемым изобретением решается задача по повышению чувствительности и разрешающей способности, реально обеспечивающих требуемые высокую точность, быстроту, а также достоверность измерений при наличии зазора между ЭМА-преобразователем и контролируемыми изделиями, имеющими как плоскую, так и криволинейную поверхность, не требуя зачистки поверхности и применения контактной жидкости. Одновременно решается задача удобной и надежной работы ультразвукового толщиномера, в том числе и в условиях наличия нерегулярных фоновых помех, а также при использовании в автоматизированных системах в составе стационарных установок контроля.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что ультразвуковой толщиномер, включающий последовательно соединенные синхронизатор (первый синхронизирующий выход), генератор зондирующих импульсов, совмещенный ультразвуковой преобразователь в виде электромагнитоакустического преобразователя и приемный усилитель, кварцевый генератор и последовательно соединенные арифметическо-логическое устройство и дисплей, дополнительно содержит когерентный накопитель сигналов, цифроаналоговый преобразователь и блок задания режимов обработки и индикации сигналов.

При этом приемный усилитель выполнен с автоматически регулируемым коэффициентом усиления, а арифметическо-логическое устройство выполнено в виде микропроцессора с функциями управления заданным режимом обработки сигналов, режимом индикации, управления коэффициентом усиления приемного усилителя и вычисления толщины исследуемого образца по данным когерентного накопителя сигналов. Управляющий выход арифметическо-логического устройства подключен шиной управления через цифроаналоговый преобразователь к входу управления коэффициентом усиления приемного усилителя и непосредственно - к первому управляющему входу когерентного накопителя, сигнальный вход которого подключен к выходу приемного усилителя, выход-вход данных соединен шиной данных с входом-выходом данных арифметическо-логического устройства, а синхронизирующий и второй управляющий входы подключены ко второму синхронизирующему и управляющему выходам синхронизатора, третий синхронизирующий выход которого подключен к входу блока задания режимов обработки и индикации сигналов. Запускающий и адресный выходы этого блока задания режимов соединены соответственно с запускающим и адресным входами синхронизатора, тактовый вход которого подключен к выходу кварцевого генератора.

Когерентный накопитель сигналов содержит включенный на входе аналого-цифровой преобразователь, счетчик адреса, быстродействующее запоминающее устройство и запоминающее устройство данных. При этом сигнальный вход быстродействующего запоминающего устройства подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя. Выходы-входы данных, управляющие и адресные входы обоих запоминающих устройств соединены соответственно попарно между собой и подключены шинами данных, управления и адреса соответственно к входу и выходу данных и управляющему входу арифметическо-логического устройства и выходу счетчика адреса. Тактовый вход аналого-цифрового преобразователя, синхронизирующий вход быстродействующего запоминающего устройства и вход счетчика адреса подключены ко второму синхронизирующему выходу синхронизатора, управляющий выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя.

Синхронизатор содержит схему запуска и коммутатор, управляющий вход которого подключен к запускающему выходу схемы запуска.

Введение в блок-схему ультразвукового толщиномера когерентного накопителя сигналов обеспечивает повышение чувствительности при наличии зазора между электромагнитоакустическим (ЭМА) преобразователем и контролируемым изделием (образцом) за счет последовательного суммирования донных эхо-сигналов в различных циклах зондирования. Введение в блок-схему предлагаемого ультразвукового толщиномера блока задания режимов обработки и индикации сигналов обеспечивает, наряду с удобством, надежность при эксплуатации, высокую точность и достоверность измерений даже при работе в сложных условиях (наличие зазора между ЭМА-преобразователем и контролируемым изделием (образцом), корродированная либо криволинейная поверхность контролируемого изделия (образца) и т.п.).

Это достигается за счет оценивания оператором формы эхограммы отраженных импульсов, а также выбора режима измерения (по пороговому уровню, либо по интервалу между маркерными метками). Выполнение приемного усилителя с автоматически регулируемым усилением позволяет автоматизировать процесс измерений на контролируемом изделии (образце) с различной акустической проницаемостью, а также при измерениях с различной величиной зазора между ЭМА-преобразователем и контролируемым изделием (образцом). В результате работы автоматической регулировки усиления происходит согласование динамического диапазона сигналов на выходе радиочастотного тракта и на входе аналого-цифрового преобразователя (АЦП) когерентного накопителя сигналов, что, в свою очередь, повышает точность измерений во всем диапазоне возможных изменений амплитуды сигнала за счет всегда полного использования разрядности АЦП.

Реализовать все многочисленные вышеописанные функции и режимы прибора позволяет выполнение арифметическо-логическое устройство (АЛУ) в виде микропроцессора, который программируется согласно заданному алгоритму обработки и индикации сигналов.

Предлагаемый ультразвуковой толщиномер иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2: на фиг.1 - блок-схема ультразвукового толщиномера; на фиг.2 - блок-схема когерентного накопителя сигналов и синхронизатора.

На фиг.1, 2 показаны: 1 - блок задания режимов обработки и индикации сигналов; 2 - синхронизатор; 3 - генератор зондирующих импульсов; 4 - электромагнитоакустический (ЭМА) преобразователь, 5 - приемный усилитель; 6 - когерентный накопитель сигналов; 7 - арифметическо-логическое устройство; 8 - дисплей; 9 - кварцевый генератор; 10 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП); 11 - контролируемое изделие (образец); 12 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 13 - счетчик адреса; 14 - быстродействующее запоминающее устройство (БЗУ); 15 - запоминающее устройство данных; 16 - схема запуска; 17 - коммутатор.

Ультразвуковой толщиномер содержит последовательно соединенные блок 1 задания режимов обработки и индикации сигналов, синхронизатор 2, генератор 3 зондирующих импульсов, электромагнитоакустический (ЭМА) преобразователь 4, приемный усилитель 5, когерентный накопитель 6 сигналов, арифметическо-логическое устройство (АЛУ) 7 и индикатор 8. Кроме того, ультразвуковой толщиномер содержит кварцевый генератор 9 и цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10. Приемный усилитель 5 выполнен с автоматически регулируемым коэффициентом усиления. АЛУ 7 выполнено в виде микропроцессора, с помощью соответствующего программирования выполняющего функции управления заданным режимом обработки сигналов, заданным режимом индикации, управления коэффициентом усиления приемного усилителя 5 и вычисления толщины исследуемого контролируемого изделия (образца) 11 по данным когерентного накопителя 6 сигналов.

Управляющий выход АЛУ 7 подключен шиной управления через ЦАП 10 к входу управления коэффициентом усиления приемного усилителя 5 и непосредственно- к первому управляющему входу когерентного накопителя 6 сигналов, сигнальный вход которого соединен с выходом приемного усилителя 5. Выход-вход данных когерентного накопителя 6 сигналов соединен шиной данных с выходом данных АЛУ 7, а синхронизирующий и второй управляющий входы подключены ко второму синхронизирующему и управляющему выходам синхронизатора 2. Третий синхронизирующий выход синхронизатора 2 подключен к входу блока 1 задания режимов обработки и индикации сигналов. Запускающий и адресный выходы блока 1 задания режимов обработки и индикации сигналов соединены соответственно с запускающим и адресным входами синхронизатора 2, тактовый вход которого подключен к выходу кварцевого генератора 9.

Когерентный накопитель 6 сигналов содержит включенный на входе аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 12, счетчик 13 адреса, быстродействующее запоминающее устройство (БЗУ) 14 и запоминающее устройство (ЗУ) 15 данных. Сигнальный вход БЗУ 14 подключен к выходу АЦП 12. Выходы-входы данных, управляющие и адресные входы БЗУ 14 и ЗУ 15 соединены соответственно попарно между собой и подключены шинами данных, управления и адреса соответственно к входу-выходу данных и управляющему входу АЛУ 7 и выходу счетчика 13 адреса. Тактовый вход АЦП 12, синхронизирующий вход БЗУ 14 и вход счетчика 13 адреса подключены ко второму синхронизирующему выходу синхронизатора 2, управляющий выход которого соединен с управляющим входом АЦП 12. Синхронизатор 2 содержит схему 16 запуска и коммутатор 17, управляющий вход которого подключен к запускающему выходу схемы 16 запуска.

Предлагаемый ультразвуковой толщиномер имеет несколько режимов работы.

1. Основной режим - измерение.

В этом режиме производится генерация зондирующих импульсов, их излучение, прием отраженных сигналов, обработка данных и вычисление толщины контролируемого изделия (образца) 11.

2. Режим - просмотр графических данных.

В этом режиме производится вывод эхограммы отраженных импульсов на дисплей 8 в удобном для визуального просмотра виде с нужным масштабом и сдвигом, которые устанавливаются с помощью кнопок блока 1 задания режимов обработки и индикации сигналов.

3. Режим измерения с использованием маркерных меток.

В этом режиме можно производить измерения по маркерным меткам, устанавливаемым оператором на экране индикатора 8, с помощью соответствующих кнопок блока 1 задания режимов обработки и индикации сигналов.

4. Режим - калибровка.

В этом режиме производится калибровка измерительного тракта по эталонному образцу.

В основном режиме - измерение - ультразвуковой толщиномер работает следующим образом.

После нажатия кнопки "начало измерения" на клавиатуре в блоке 1 задания режимов обработки и индикации сигналов вырабатывается сигнал запуска, который подается на запускающий вход схемы 16 запуска синхронизатора 2. Схема 16 запуска формирует три управляющих сигнала: синхронизирующий сигнал, который подается на генератор 3 зондирующих импульсов, сигнал включения АЦП 12, подаваемый на его управляющий вход, и управляющий сигнал, который подается на коммутатор 17 синхронизатора 2, переключая его в режим формирования синхронизирующих сигналов АЦП 12, счетчика 13 адреса и БЗУ 14 от сигнала, подаваемого на тактовый вход синхронизатора 2 с выхода измерительного кварцевого генератора 9. ЭМА-преобразователь 4 излучает зондирующий импульс, сформированный генератором 3 зондирующих импульсов, и после его прохождения через контролируемое изделие (образец) 11 на выходе ЭМА-преобразователя 4 формируется отраженный сигнал, который подается через приемный усилитель 5 на вход АЦП 12 когерентного накопителя 6 сигналов.

Синхронная работа АЦП 12, счетчика 13 адреса и БЗУ 14 обеспечивает запись оцифрованного отраженного сигнала в БЗУ 14 в последовательной области адресного пространства. После заполнения памяти БЗУ 14 схема 16 запуска возвращается в исходное состояние и формирует сигнал "конец цикла измерения", который подается в блок 1 задания режимов. После получения этого сигнала блок 1 задания режимов начинает обработку данных, записанных в памяти БЗУ 14. Доступ к блокам данных БЗУ 14 и ЗУ 15 данных осуществляется через адресный вход синхронизатора 2, сигнал которого с помощью коммутатора 17 и счетчика 13 адреса преобразуется в синхронизирующие сигналы выборки/чтения/записи БЗУ 14 и ЗУ 15.

Данные измерения из памяти БЗУ 14 через шину данных извлекаются последовательно, обрабатываются в АЛУ 7, подвергаясь процедурам цифровой фильтрации, накопления и детектирования, после чего помещаются в память ЗУ 15 данных, а результаты измерения индицируются в цифровой и графической форме на дисплее 8. Рассчитанное в АЛУ 7 значение уровня принимаемого отраженного сигнала используется для формирования сигнала автоматической регулировки усиления (АРУ), который через ЦАП 10 подается на приемный усилитель 5, определяя коэффициент усиления приемного тракта в следующем цикле измерения. Если одного описанного цикла измерения недостаточно для получения достоверного результата измерения, например, из-за низкого уровня сигнала, то ультразвуковой толщиномер автоматически выполняет дополнительные циклы с накоплением отраженных сигналов до требуемого уровня.

В режимах "просмотр графических данных" и "измерения с использованием маркерных меток" в ультразвуковом толщиномере используется та же схема обращения к памяти данных ЗУ 15, где хранятся цифровые данные эхограмм отраженных импульсов. При этом графические данные выводятся на дисплей 8 с выбранным масштабом и сдвигом. Кроме того, на экран выводятся маркерные метки, используемые оператором в сложных случаях измерений (корродированная или криволинейная поверхность контролируемого изделия, наличие фоновых помех, вибрации, работа с воздушным зазором или через слой защитного красочного покрытия и т.д.).

Преимущество изобретения состоит в том, что сочетание реализации компактных приемных трактов с цифровой обработкой, элементов согласованной фильтрации с современными средствами визуализации процесса зондирования и выводом его результатов на дисплей дополнительно позволяет расширить область и условия применения ультразвукового толщиномера, повысить эффективность его использования за счет достижения точности и быстроты измерения, а также за счет обеспечения надежности и удобства в работе: не требуется контактная жидкость, что расширяет температурный диапазон его применения (ниже нуля - жидкость может замерзать, выше 100^oС - кипеть), кроме того, при высоких температурах керамика традиционного преобразователя резко снижает кпд, а то и вовсе теряет работоспособность; - не требуется зачистка поверхности, на которую устанавливается ЭМА-преобразователь, от краски и других защитных материалов (например, эмаль, мастики), а также от окалины и коррозионных отложений. Дополнительно он выполняет свои функции при воздушном зазоре или слое защитного покрытия в 1-2 мм, или при эквивалентном (по ослаблению зондирующего сигнала) такому зазору ухудшении класса чистоты поверхности, на которую устанавливается ЭМА-преобразователь. Это существенно увеличивает производительность ультразвукового толщиномера и удешевляет стоимость единичного измерения за счет того, что поверхность изделия перед контролем не надо зачищать, не надо расходовать контактную жидкость. В зондирующем материале при этом возбуждается ультразвуковая (УЗ) волна поперечного типа, что позволяет дополнительно использовать такой ультразвуковой толщиномер и для обнаружения трещин или внутренних дефектов, ориентированных поперечно направлению колебания частиц зондируемого материала при распространении в нем УЗ-колебания, чего никогда нельзя получить от пьезокерамических преобразователей.

При работе на криволинейных поверхностях происходит своеобразная фокусировка зондирующего колебания, которое, независимо от точности установки ЭМА-преобразователя, распространяется всегда по нормали к криволинейной поверхности в точке установки преобразователя.

При работе на изделиях из магнитных марок металла ЭМА-преобразователь, благодаря наличию постоянных магнитов в его конструкции, "самостоятельно удерживается" на поверхности изделия, что немаловажно, например, в практике технадзора, когда, с точки зрения безопасности работ, для оператора важно иметь руки свободными, и поэтому не требует специального безопасного обустройства рабочего места оператора с соответствующим удорожанием стоимости контроля и снижением его производительности, т.к. такая оснастка рабочего места снижает мобильность оператора при перемещении по изделию. В случае использования ультразвукового толщиномера в составе стационарных установок контроля возможность работы с зазором снижает требования к оснастке, которая снимает, опускает и удерживает преобразователь на трубе, что удешевляет контроль и делает его более скоростным. Эксплуатационные затраты в этом случае тоже уменьшаются уже потому, что нет износа ЭМА-преобразователя из-за его трения по поверхности контролируемого изделия, не требуется контактной жидкости и системы ее очистки, подачи в зону преобразователя.

Таким образом, с точки зрения себестоимости и производительности контроля допустимо утверждение, что при практическом приложении ультразвукового толщиномера эти показатели выше, чем у традиционных контактных УЗК-приборов: не требуется тщательного обустройства рабочего места, т.к. руки оператора свободны при замерах, не требуется записывать измерения вручную, т.к. прибор имеет встроенную память, можно проводить измерения при любых неэкстремальных температурах изделия, встречающихся в обычной практике, самофокусировка возбуждаемой волны по нормали к криволинейной поверхности контроля не требует затрат времени и специальной оснастки на тщательную установку ЭМА-преобразователя, а установка этого преобразователя на ручную тележку (с указанием пути) позволяет осуществлять высокопроизводительный и дешевый контроль протяженных изделий (без их зачистки и смачивания).

Достоверность контроля изделия возрастает, т.к. на дисплее отображается зондирующий и отраженные импульсы, а также такие параметры, как коэффициент усиления АРУ, характеризующий как вязкость зондируемого материала, так и степень его поражения коррозией или наличие внутренних дефектов, возникших в процессе его производства или эксплуатации.

Следовательно, заявленное изобретение промышленно применимо.

Формула изобретения

1. Ультразвуковой толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, совмещенный ультразвуковой преобразователь и приемный усилитель, кварцевый генератор и последовательно соединенные арифметическо-логическое устройство и индикатор, отличающийся тем, что в качестве ультразвукового преобразователя используется электромагнитно-акустический преобразователь, дополнительно введены когерентный накопитель сигналов, цифроаналоговый преобразователь и блок задания режимов обработки и индикации сигналов, при этом приемный усилитель выполнен с автоматически регулируемым коэффициентом усиления, а арифметическо-логическое устройство выполнено в виде микропроцессора с функциями управления заданным режимом обработки сигналов, режимом индикации, управления коэффициентом усиления приемного усилителя и вычисления толщины исследуемого образца по данным когерентного накопителя сигналов, первый синхронизирующий выход синхронизатора подключен к входу генератора зондирующих импульсов, управляющий выход арифметическо-логического устройства подключен шиной управления через цифроаналоговый преобразователь к входу управления коэффициентом усиления приемного усилителя и непосредственно - к первому управляющему входу когерентного накопителя, сигнальный вход которого подключен к выходу приемного усилителя, выход-вход данных когерентного накопителя сигналов соединен шиной данных с входом-выходом данных арифметическо-логического устройства, а синхронизирующий и второй управляющий входы когерентного накопителя сигналов подключены ко второму синхронизирующему и управляющему выходам синхронизатора, третий синхронизирующий выход которого подключен ко входу блока задания режимов обработки и индикации сигналов, запускающий и адресный выходы которого соединены соответственно с запускающим и адресным входами синхронизатора, тактовый вход которого подключен к выходу кварцевого генератора.

2. Ультразвуковой толщиномер по п. 1, отличающийся тем, что когерентный накопитель сигнала содержит аналого-цифровой преобразователь, вход которого является сигнальным входом этого накопителя, счетчик адреса, быстродействующее запоминающее устройство и запоминающее устройство данных, при этом сигнальный вход быстродействующего запоминающего устройства подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, выходы-входы данных, управляющие и адресные входы обоих запоминающих устройств соединены соответственно попарно между собой и подключены шинами данных, управления и адреса соответственно к входу-выходу данных и управляющему выходу арифметическо-логического устройства и выходу счетчика адреса, а тактовый вход аналого-цифрового преобразователя, синхронизирующий вход быстродействующего запоминающего устройства и вход счетчика адреса подключены ко второму синхронизирующему выходу синхронизатора, управляющий выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя.

3. Ультразвуковой толщиномер по п. 1, отличающийся тем, что синхронизатор содержит схему запуска и коммутатор, управляющий вход которого подключен к запускающему выходу схемы запуска.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2