Бесконтактный ультразвуковой толщиномер

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!!!) 503127

Союз Советских

Социалистических

Росс 5лик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15,11.74 (21) 2072703/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15.02.76. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 13.04.76 (51) М. Кл."- 6 01В 17) 02

Государственный комитет

Совета а1ииистров СССР оо делам изооретеиий и открытий (53) УДК 531.717.11 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявители

Б. A. Агранат, А. П. Гордеев, В. С. Скрипалев и Н. H. Хявский

Московский ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов и Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт «Цветметавтоматика» (54) БЕСКОНТАКТНЪ|Й УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОЛЩИ||ОМЕР

Изобретение относится к области акустического приборосгроения и предназначено для использования в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для измерения тонколнстового материала в потоке, например прокатываемой металлической фольги из бе!риллиевой бронзы, меди ит.д.

Известны бесконтактные ультразвуковые толщиномеры, содержащие задающий генератор, усилитель мощности, соединенный с контуром ударного возбуждения и через конденсаТор — с повышающим трансформатором, выход которого подключен и излучателю ультразвуковых колебаний, и показывающий прибор.

B изьестных устройствах излучатель и приемник ультразвуковых колебаний охватывают обе стороны контролируемого материала, в peç) IbTaTc чего в п1)оцессе заправки не контрОлнруется передний и задний концы ленты прокатываемого iles as !a, Bbtxogi!mHe Ha полей допусков> и последние обрезают в отходы, достигающие 10 )О от выхода годного материала.

Для обеспечения измерения толщины в процесс заправки контролируемого материала в прокатный стан и повышения точности нзмереi!1tH B пред !а) ясмый To:IØ)3HoxitPp BBPQBHbt блок обратной связи, и!реобразователь и аттенюатор, включеппыс тяк, что вход блока обратной связи соединен с выходом повышающего трансформатора, а выход — с входом преобразователя, выход которого подключен к показывающему прибору и через аттенюятор — к зходу

5 усилителя мощности и выходу задающего генератора.

На чертеже представлена блок-схема описываемого тол щино»ер а, содержащего задающий генератор 1, аттенюатор 2, усилитель

10 мощности 3, контур 4 ударного возбуждения, повышающий трансформатор 5, излучатель 6 ультразвуковых (УЗ) колебан)ш, блок 7 обратной связи, преобразователь 8 и показывающий прибор 9. Продольные УЗ колебания 10

15 излучаются в звукопроводящу)о среду в направлении контролируемого мате!риала 11.

Активное плечо аттенюатора образовано транзистором 12, пассивное — резистором 13, Выходной сигнал на базу транзистора 12 подает20 ся через резистор 14, Контур 4 образован индуктивностью 15 и конденсатором 16, блок обратной связи — обмоткой 17 обратной связи и конденсато!ром 18. Усилитель мощности 3 соединен с повышающим трансформатором 5

25 через конденсатор 19.

Задающий генератор 1 выряб«тывяст прямоугольные импульсы, по=тупяю!пн чср 3 «ттенюатор 2 tta усилитель»OHIHocTи 3 соедиHcHHbI1t с Iio)IT% poM 4 IapHOI O возб)ужденпЯ.

30 Дл!!тсльнос)ь HAIHA ;Ibctl ст!!п«влив

45 ной полупериоду собственных колебаний этого контура, с выхода которого высоковольтные радиоимпульсы через конденсатор 19 и повышающии трансформатор 5 поступают на возбуждение излучателя б.

i3 воздухе по направлению к контролируемому материалу 11 возбуждаются продольные

УЗ колебания 10, создающие у границы этого материала чередующиеся зоны повышенного давления и разрежения. При толщинах контролируемого материала 11, значительно меньших длины УЗ колебаний, он начинает вести себя как упругая оболочка, совершающая вынужденные колебания с частотой заполнения

УЗ импульсов, т. е. с частотой колебания обращенной к контролируемому материалу 11 поверхности излучателя б. Таким образом, колеблющиеся слой воздуха и контролируемый материал 11 являются связанной нагрузкой излучателя б, эквивалентное сопротивление которой определяет ток в выходной обмотке повышающего трансформатора 5. Величина этого эквивалентного сопротивления нагрузки зависит от упругих постоянных конт1ролируемого материала 11 и его толщины. Для ее определения служит блок 7, состоящий из обмотки 17 и конденсатора 18. Индуктируемое в блоке 7 напряжение преобразуется преобразователем

8 в напряжение постоянного тока. Напряжение, пропорциональное толщине контролируемого материала 11, измеряют показывающим прибо ром 9.

При уменьшении толщины контролируемого материала 11 выходное напряжение преобразователя 8 через резистор 14 поступает на базу транзистора 12 (активное плечо аттенюатора 2). Вследствие этого уменьшается эквивалентное сопротивление нагрузки излучателя б

УЗ колебаний, возрастает ток, трансформи руемый в блок 7 и напряжение на базе транзистора 12. Последний приоткрывается на определенную величину. Соотношение сопротивлений активного (транзистор 12) и пассивного (резистор 13) плечей аттенюатора 2 изменяется в сторону уменьшения сопротивления активного плеча так, что уменьшаются амплитуда видеонмпульса на усилителе мощности 3 и постоянные напряжения на выходе преоб разователя 8. В соответствии с этим уменьшением показывающий прибор 9 регистрирует меньшее значение толщины. Повышение точности измерений достигается описанной работой контура обратной связи, следящего за изменением толщины контролируемого материала с определенным статизмом независимо от возмущающих воздействий: изменения температуры окружающей среды, параметров транзисторов ит. п.

Использование в предлагаемом толщиномере лишь одного излучателя УЗ колебаний, устанавливаемого с одной стороны контролируемого материала, по реакции тока в цепи возбуждения которого определяют толщину изделия, расширяет область применения толщиномеров в фазах прокатки по сравнению с прототипом. Отпадает необходимость отведения толщиномера в процессе заправки металла в прокатный стан, вследствие чего появляется возможность контролировать передний и задний концы прокатываемого металла, обычно обрезаемые в отходы.

Формула изобретения

Бесконтактный ультразвуковой толщиномер, содержащий задающий генератор, усилитель мощности, соединенный с контуром ударного возбуждения и через конденсатор — с повышающим трансформатором, выход кото рого подключен к излучателю ультразвуковых колебаний, установленному с одной стороны контролируемого материала, и показывающий прибор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерения толщины в процессе заправки контролируемого материала в прокатный стан, в толщиномер введены блок обратной связи, преобразователь и аттенюатор, включенные так, что вход блока обратной связи соединен с выходом повышающего трансформатора, а выход — с входом преобразователя, выход которого подключен к показывающему прибору и через аттенюатор — к входу усилителя мощности и выходу задающего leнератора.

503127

Составитель Н. Фомичев

Техред А. Камышникова

Корректор В. Брыксина

Редактор С. Хейфиц

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 661/12 Изд. № 1107 Тира к 864 Подппснос

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений п открытий! 13035, Москва, 7К-35, Раушская паб., д. 4/5