Ультразвуковой резонансный толщиномер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ((() 4862!8

Союэ Саветскм((Социалистнчес(з(х

РеЩол-(( (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.11.72 (21) 1847340/25-28 (51) М. Кл. С 01Ь 7/00 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.75. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 29.12.75 (53) УДК 531.717.11 (088.8) но делам изааретений н открытий (72) Авторы изобретения

Б. P. Лазаренко и Н. М. Филимонов

Институт прикладной физики АН Молдавской ССР (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ Р ЕЗО НА Н С Н Ы Й ТОЛ ЩИ НОМЕР

Изобретение относится к технике ультразвукового неразрушающего контроля качества материалов и изделий.

Известен ультразвуковой резонансный толщиномер, содержащий генератор качающейся частоты, электроакустический преобра=-ователь, фильтры, детектор, усилитель, резонансных импульсов промежуточного иммерсионного слоя, формирователь и усилительограничитель резонансных измерительных импульсов, выходной регистрирующий блок и блок контроля.

Предлагаемый толщиномер отличается от известного тем, что выходной регистрирующий блок выполнен в виде кинескопического блока, к модулятору и катоду которого подключены параллельно выходы усилителя-ограничителя резонансных измерительных импульсов и оконечного каскада усилителя резонансных импульсов промежуточного иммерсионного слоя. Кроме того, QF(снабжен установленными перед его экраном измерительными шкалами толщин, развернутыми вдоль кадровой развертки луча кинескопа, а поверхность экрана измерительного кинескопа покрыта слоем светочувствительного материала, обеспечивающим затемнение световых линий-указателей, одиночно возникающих в разных местах экрана по кадровой развертке луча кинескопа, соответствующих неровностям поверхностей контролируемого изделия, и выделение световых лин((й-указателей, соответствующих измеряемой толщине.

Это позволяет повысить точность контроля изделий с различной чистотой обработки поВерхности.

На фиг. 1 показана схема предлагаемого толщиномера; на фиг. 2 приведены временные диаграммы работы толщпномера; на фиг. 3 (О дан пример расположения по длине измерительной части экрана кинескопа световых лип((й-указателей толщины, возникающих от резонансных импульсов контролируемого слоя при ка>кдох(периоде кадровой развертки за

15 и-ое количество последовательных кадров; на фиг. 4 — график зависимости суммарной интенсивности свечения отдельных мест светочувствительного фильтра, нанесенного на внешнюю поверхность экрана кинескопа.

20 Толщпнон(ер состоит из генератора 1 касающейся радиочастоты, в контур которого включен пьезоэлектрический преобразователь

2 (фиг. 1). Пространство между контролируемым изделием 3 ((пьезоэлектрическим пре25 образователем 2 заполняется водой 4, которая является промежуточным контактирующим слоем, проводящим ультразвуковые колебания. Контур генератора радиочастоты состоит из конденсаторов с регулируемой емзо костью. которыми производится настройка

486218 прибора на заданный диапазон Iiciieili(Я индуктивности контурных катушск и, следовательно, для качания радиочастоты iе lepHтора 1. Модуляторпый блок состоит пз (астотного модулятора 5 и электронного успп>псля

7 пилообразных импульсов тока. l3 а(!Од:у;о цепь усилителя Включены кату шкп по,(мni illlчивания, которые насажены на магпи;Опрсвод модулятора. В зазоры магии;опровода Вставлены камеры, внутри которых помещены контурные катушки генератора качающейся частоты, причем все их внутреннее прос!рапство заполнено ферритовым порошком.

Для управления работой мо.!уляторпог > блока служит генсратор 8 пилообразных импульсов, выход которого подключсп на в. Од усилителя 7.

Для выделения, формирования и усиления резонансных импульсов из Высоко-(астотного сигнала генератора 1 примспсп усилительно-преобразовательный блок 9. На Выходе генератора 1 качающейся часто Гы»uccrc;.: детектор, к которому подключен фильтр 10, предназначенный отфильтровывать высоко i;iстотную составля(ощую сигнала . В»(дел>1 Г» резонансные импульсы воды (!Громс>куто шого иммерсиопного слоя, находяще;Ося между пьезопреобразоватслем 2 и контролируемым изделием 3).

Для усиления этих импульсов прпмспсп усилитель 11, на вь>ходе которого ус(аповлсны детекторы с фильтром 12 и слсдую(цш за ним усилитель 13, предназначенные выделять резонансные импульсы коптролирусмого слоя из сигнала, получаемого на выходе усилителя

11. С целью получения калиброванп(х рабочих измерптсльных импульсов пу>iпу и JHôôeренцирующей цепи. Для усиления рабоч lx измерительных импульсов до необходимой амплитуды служит усплитель 15, подключс If». ll к выходу формирователя 14.

Для правильного визуального отсчета толшины контролируемого изделия с разлпшой чистотой обработки поверхностей примспс электронно-лучевой измерительный блок 16.

Для изображения формы резонансных импульсов воды служит электронно-лучсвой блок 17, который выполнен на электронно-л,— чевой трубке 18. Для горизонтальной развср! ки луча трубки служи парафазный yceлп— тель 19. С целью синхронизации rnpi;3ni:тальной развертки с качанием частогы гспсратора

1 вход усилителя 19 подключен к выходу гcнератора 8 пилообразного напря>кс! I lie. Для вертикальной развертки луча трубки прпмсlilip<1(l)ci3111>iif усилитель -О, вход которого

1. Од(1 чсп(fi сплптс, Ilo 1 pc3011iilfclli fx имHi>,,3»C()В ВОЛЬ(.

Вы: (., (,:0 -,:..Мсрп-Гл п»ii! блок выполнен па кинескопе 21. ., мод,. ;;..ру и ка Году кппсскопа подклю. (.ы и; р;1,!лсл»! о выход усилителя 15 пзмери-!

О,I, !Ых ffм(ул:!coll и Выход усилителя 11 pe:fnIIi: IfÑI ь..;:()(пут(»СОВ ВОД»(Для поВЫШЕНПЯ

1 . (>Л(>1:.и.:с и контроля внешняя поверхность э! (pill! 1 lii:сско:!;1 пон )ьlта сВС1 оч ic! Витель(,ы"; (, >1„»тром, состоя>цпм .13 светочувствительПО "О )(а) Ср 1>1. 1!1 1!(110 ) Xn, (!(Мой Т ОЛIЦИПЫ. ДЛЯ .;,ni; тli Îгсч;:та г(>ли.п ы экран тр>бки зак ) ы 1 ;1:", с, lо f i!01!, и i. ИО 1 >pnll пмеlотся ИЗ>(ериГ,л(,!!1,(с:цсг!и и шка Ill, ь1срсз измерительные .;;с, 11(к>сма- рпваются отсчстныс световые ли1 !11, Соз,!!i Ва !I I>(С Л ЧО (КППССКОП(1 П !i С ГО ЭК раис. Рос;,;(ii iiiазоп:i3xiepHex(»ix. т(:лщин разб> т !111 1> o, i,, i !ià 1(3 3(iiliI, причсм к>1>((;)ый подди а 1; 30П Hcpeêðf! (.>icò соседнис на 40 — 00 >о, 1 ГООI (110. !1.!. iл ьпая т(,. 1 п>ина контролируемо1 0 H3,(с,l:!я 1! (хо;(Г(,i;ic> па середине шкагlы

Выбраппогo поддпа.!HçîHH или Вблизи от нее.

Для iорпзо(пальпой и Вертикальной разверток л, ч;i 1.3, c()il Ãñ.!I,ilioi о кипсскопа служит э, li «!1)ом» ii Iтl >11! 0 к,(оняlоlцая система. Для обр:-(зов;li, (я си, ((алов всрти(ального отклонен(i in.nl,.f> c cf! Oпср>(т ор 22 стрОчнОИ

, :) развертки, создаюп;ifé пилообразные импулb сь(с !астотой !7 — 0 кгц па выходе которого

В.лю .Ii пы(око(,ОГ!»(пып cfðo-!Ill)IH (рансформа(ср, .ля получ.;>ия сп(палов горизонтальй р.:шсртки примспсн .ei;epaтор 23 кадро) воll р! 3пс f)li, соз,(а.ol! i (ill Hxl II% льсы пилооо

pH 3II J1i фop)(bl с ч; c OTO É Около 50 гц.

С ц л»ю обсспс lcп;(я синхронной работы ген.", а Гора 8 .:Илообразпыx импульсов и генера.о;,(1 23 1;адровой развертки при (енены син: 1>оп((за . Ор 24, создаю! (ий импульсы синхро25 3 (дсрж! .и 3THx Hx fI:yë:.cnH ifo Врсмспп, Синхронизатор 24 состоит пз огран((чптсля амплитуд, диффсренцируюп;сй цс!(п и усилителя импульсов. На вход

4 с(ixpoi«(3»тор(1 24 с блока 26 питания подас ся па:!р!!П(OH !с сппусои;(альной формы с пос>ояппой частотой 50 гц. Устройство 25 вре>1cfH1oIi за:1сря((!i сг(1 л(ит дл>1 сОЗдания импмльсов с шхропиз-.llHlf, которыми запускает- ) cf»спсратор ка (puifnil развертки.

Д,l>1 Г(!f".3 lи>1 "i.: о (а i HIIССKОПа Прl(х(еllеН ВЫ соковольт!(ый выпрямитель 27, на который по;," e rcs! высокое напряжение с Высоковольтпш и с! ро шого трансформатора генератора

В 22. 1>лок 26 служит для питания всего приоор;1 с(аО! .лl(31(pоваll1lымп 1(апnяже(lиями.

ln.f!f(::n (cp р".6îf àcò следующим образом.

Сiiiix; n;IH3 f irор 2!- преобразовывает сину(л(!ioc напри>l(cíèе с частотой 50 гц, пn> c)>.:Iаini.:ec из блока 26 пи!ания, в синхрониППМ((> ци .";нуги,СЫ 28 1,фИГ. 2). ЭТИ ИМПуЛЬсы 3:1.(ус(.а о-; гспср» rop 8 пилообразного наi:p .H(cfHH!. Импульсы 29 пилообразной формы подаются "; Вход парафазного усилителя 19

Г>, 1 (>ризон(ал»lICA развертки электронно-луче486218

ВОЙ тpуоки 18 и на Вход сил!стеля 7 импулlсоВ тока молу7яторнОГ-О Оло!:.2 6, 11мГI льсы

30 тоlса, прохоляп1ис чсрсз кятуlсlки пОл)12гничивания часто, f!O.о молулятора 5, из)l=!Iяют магнитну10 проницаемость ма. ;и;òî;!рово да, в результате чсго изменяется ипл ктнвность контурных катушек генератора 1 ралиочастоты. Поэтому изменение ра,лпочañòîòû 3. происходит в такт с импульсам11 29 генератора 8. Радиочастота 31 Генсрaaîðà 1 ка-1астся в прелелах, заланных амплитулои пилообразных импульсоВ lla пр я>ксн>lя На входе усил11 теля 7 тока.

Прсобразоватсль 2, вкл1очеппый 11 контур 15 генератора радиочастоты, работает 1ш гром">кутс1чГГь!:f сто. с) в0.7 ы - =. При 112 чя1Н111 pl I, 0-кду пресс)разоватс.-см 2 и кон Гролпруемым изделием кратна половине Ллины 20 волны ультразвуковых колебаний, в Ife) возникают стоячие волны. При этом радиочастотный сигнал 32 генератора 1 модулируется резонансными импульсами 33 воды. За период качания радиочастоты, 25 когда толщина измеряемого изделия ряВна или кратна половине длины во,шы ультразвуковых колебаний, амплитуда резоIIмП1 7hCOD на ра.,IIO IBCTOTHO)f нале 34 значительно умен:;)faåòcf.. Пос.7с ле- 50 тектирования и прохо>кления си пала через фильтр 10 и усилитель 11 резонанс от контролируемого излслия выделяется кя;; прова,7

35 па фоне рсзонянспых импул. сог, Зб волы.

Эти импульсы поступаю-. Ifa п".рафазнь1й усп- 5 литель 20 вертикал;,íî-о отклонения п лa,7cc на электронно-лучсву о трубку 18, па э pa!Ic которой вилпы их изсбра>1:.с;Гия. С в1-.1."со;ш усилителя 11 рсзопя Снь.с имгx .7=c»f воль. поступают на детектор и фильтр 12, которые в >I- 47 лсляют рсзопа1 спьсс и I!г .л7ьсь. 37 толин>пы контролирусмОГО И1зл,7пя, Далее j!- -„ылс,7 иные резонансные импульсы усил.свяются ус 1лителсм 13 и прсобразовывa,OTc«формирователем 14 в рабочие измерител1псые импу !bcl;l

38. С111орми1)овя 1!»!p .".--Г):;тес1-,::-. с -r-- 1;.,7- »1 усиливаются .силптелсм 15 н полясотся ня модулятор и катод кинескопа ?1, многокра но усиливая яркость луча в моменты ультразвукового резонанса ко1.трол. руемо-о сло>-:, создавая ня экране при строч11ой рaçl)cðòfcc яркую световую 7è fèfo-указатель 39, которая служит указателем толщины, Эта световая линия-указатель перелвигаpTcv по экрану в соответствии с изменением толщины .<онтролируемого излелия, С выхо la оконечпо"о каскала усилителя 11 через лвухполупеpполный детектор усиленный и пролектигованпый сп-.— нал резонансных импул.-сов во. ь; постугясна модулятор и катод кинескопа ?1 произво- 60 дя световую модуляцию луча. При этом экпанс оипескога воз1шкаст с",стс Вес ч-.об -«вЂ” жение формы сигнала peaoffaffc!71 fx импулс,со« воды в виде светового фона 40, промолусп— рованного темными провалами 41, соотве-: — г ствующпми резонансам контролируемого слоя.

Ня ф.ш. ? световые указатели 39 и фон 40 условно показан в негативном изображении.

Посерел:Ilfc свстово, о провала 41 возникает изображение световой линии-указателя 39 тол1..1>п ы. От г1,1п клостей, впадин и прочих нсров Остсй мо.-ут также возникать импульсы

4?. созляlоl;с! е ложньГе сВетОВые линии-укязатели 43, зa Tpóëf;я101цпе правильный отсчет то 7ппшы. Соотвстс-.ву1ощие им резонансные прог"-ль1 44 и 45 изображений резонансных пмп 5 и-сов BA ы обь1 шо менее четко выражены по сравнешпо с пров2.7àìè 35 и 41, соотвс ствугп,пмп резонансу основной измеряемой т0,7!! 1111!-. . Нзлслпя. Поэтому при олновре1-;" " в -7. - Сот-, пя "-,кпяпе KIIIIEскопа нескол1.кпх резон"-iícff!..I темных провалов со св"TO;!-..м11,лсп11;ям11-i кязятслями по четкости пзоб ажc."I,11 пх о р-.те7яют резонансный поовгл. соотвстгтгуюший измеряемой толщине пз,лелия, а по месту е."о положения делают правильный выбор светового указателя и про Гзво;1ят ппявf., »I!bié отс:Гет толщины.

Основная толщина контролируемого изделия, например то7øèíà оболочки кабеля в про11ессе опГ)ессовяния прп его продольном движc!TII!f, пзмеГГягтся плавно или же не изменяется. Поэтому световые линии-указатели

39 (сьпг. 3), всзнпкяюп1ие ня измерительном экране кинескопа от резонансных импульсов, соотв тству1ощих:Гзмеряемых толщины, булут пахогп1тсся в олном месте при измененной тол" Гшс и пляг Io смещаться при изменении

Tn,7!!..и;ы. ПГ и выступах, впалинах и прочих нспош>остях мо "ут так>не возникать ложные пез.пя11спыс . .,I«óëüñû и соответств ющие им сгГО-огь1с 7!II пп-i казате;1и 43 па измеритель:.ом экрal е кпнс-скотта. 110 из-за разных толи;: с П -С Стак Г11 МПС В и ВПЯ7»I» Эти рЕЗОНаНСЫ об1 ч .п воз; кают lla разных частотах в ди 1ï" зопс кя ашш. Прп продольном движении контро.7и1);.с мс го пзлелпя, например опрессов ваcмого кабеля, «n-. пьезопреобразователсм зя кa.,f-ый Г риол кялровой развертки б .,».т «",.-.I!,7 †:-ся все новые у частки контролируемой Обо70÷l II. Поэтому световые линииукяз:", ел!I, соотвстств лощие резонансным имIIi;II.сгм, возпика10щпм 0Т выступов и впадин, бул1 т пОявлят»ся краткОВременнo В paBHbfx местах по 77!:I.å экрана вдоль развернутых п1кял тол«1ии. П))и покрытии внешнеи поверхности экpaíà кинескопа светочувствительным фильтром пм произволится световое интегриро.".:! I ..;" сгетог1.1.. Лпп)ш-указателей, многократно повторяюпспхся в одном месте экрана.

Св. товь1с липин-; казатели 43 (фиг. 3), одиночно возникающие в разных местах экрана, c00T1)p-.с-ву1о«IIIp выступам и впадинам, значитсл..но ослабляются по интенсивности све:1счп1я и становятся малозаметными. Свето.. с сп пин-мк;зятели 39 (фиг. 3), соотвстствуопсие резонансным импульсам основной толЩ11НЫ ИЗЛЕЛИЯ, ВОЗНИКЯЮЩИЕ В ОСНОВНОМ В ОДном и том же месте за каждый период кадро486218 вой развертки за время 0,3 — 0,5 сек, при интегрировании светочувствительным фильтром светятся с достаточной яркостью (фиг. 4), и позволяют производить правильный отсчет измеряемой толщины.

Наряду с рабочими импульсами 38, соответствующими резонансам толщины контролируемого изделия, постоянно возникают импульсы 46, соответствующие началу и концу девиации радиочастоты, От этих импульсов в конце кадровой развертки на экране кинескопа возникают световые линии-указатели 47.

Для устранения их видимости измерительные щели 48 и шкалы 49, устанавливаемые перед экраном кинескопа (условно показанные на фиг. 2), делают короче длины экрана.

Предмет изобретения

I. Ультразвуковой резонансный толщиномер, содержащий генератор качающейся частоты, электроакустический преобразоватсл ., фильтры, детектор, усилитель резонансных импульсов промежуточного иммсрсионного слоя, формирователь и усилитель-ограничитель резонансных измерительных импульсов, выходной регистрирующий блок и блок контроля, отлича ющпйся тем, что, с целью повышения точности контроля изделий с различной чистотой обработки поверхностей, âûходной регистрирующий блок выполнен в виде кинескопического блока, к модулятору и катo jó которого подключены параллельно выходы усилителя-ограничителя резонансных измерительных импульсов и оконечного каскада усилителя резонансных импульсов промежуточного пммерспонпого слоя.

2. Толщппомер по и. 1, отличающийся тем, что он снабжен установленными перед сго экраном измерительными шкалами тол-!

5 щин, развернутыми вдоль кадровой разверт1 и 1) ча 1\инсскопа,;i r10BepxlrocTb экрана из мерительного кинескопа покрыта слоем светочувствительного материала, обеспечивающим затемнение световых линий-указателей, 2О одиночно возникающих в разных местах экрана по кадровой развертке луча кинескопа, соотвстствуюгцих неровностям повсрхностей контролируемого изделия, и выделение световых линий-указателей, соответствующих из25 меряемой толщине.