Ультразвуковой способ контроля размеров и перемещений объекта

 

О П. И.С А Н Й Е (1727989

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советски а

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к аавт. свил-ву (51)М. Кл.

G 01 В 17/02 (22) Заявлено 21.03.78 (21) 2593692/25.28. с присоединением заявки hk

3Ьеударстеееный кенетет

СССР (23) Приоритет (53) УДК 620.179..16 (088.8) le делан яаобретений и етернтнй

Опубликовано 15.04.80. Бюллетень pro 14

Дата опубликования описания 15.04.80. (72) Автор изобретения

А. Е. Зайчик (73) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ

РАЗМЕРОВ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЬЕКТА

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для бесконтактного контроля размеров и перемещений деталей, механизмов и заготовок в условиях повышенной загрязненности среды, например в условиях

5 шинного производства.

Известен ультразвуковой способ контроля размеров и перемещений объекта по которому по времени прихода эхо-сигналов определяют размеры и перемещения объекта (П.

Однако этот способ не обеспечивает высокой точности измерения из-эа влияния температуры,, влажности и содержания различных ингредиен. тов воздуха на скорость ультразвука, Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой способ контроля размеров и перемещений объекта, заключающийся в том, что контролируемый объект облучают с помощью ультразвукового излучателя, размеры которого соизмеримы с габаритами контролируемого объекта, фиксируют с помощью точечного приемника отраженные сигналы и определяют нх параметры (21. Озвучи2 ванне контролируемого изделия и прием отраженного сигнала осуществляют через струйные жидкостные звукопроводы.

Однако в некоторых технологических процессах, например на шинном производстве, контактирование контролируемых объектов с жидкостью по условиям технологического npomecca недопустимо, что снижает точность контроля.

Целью изобретения является повышение точности контроля.

Цель достигается тем, что точечный приемник располагают между неподвижным излучателем и контролируемым изделием, перемещают его по заданному закону в направлении измеряемого размера. объекта, регистрируют местоположения приемника в которых происходит изменение частоты отраженных сигналов, и по координатам этих местоположений судят о размере объекта и его перемещении.

На фиг. 1 показана схема реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 — зависнмосп частоты v отраженного сигнала от местоположения приемника, фиксирующего этот сигнал.

3 72798

В ультразвуковое поле излучателя 1 помещают контролируемый объект 2. Между ними движется приемник 3 ультразвуковых сигналов, последовательно попадающий в зоны 4, 5 и 6. ,Способ реализуют следующим образом.

Между ультразвуковым излучателеМ 1 и контролируемым объектом 2, движущимся в направлении и, перемещают по определенному закону приемник 3 ультразвуковых колебаний с относительной скоростью V, параллельной направлению перемещения контролируемого объекта фиксируют частоту отраженного от объекта сигнала. Прн этом частота принимаемых сигналов зависит от местоположения приемника относительно исследуемого объекта. Это связано как с характером отражения ультразвуковых волн от исследуемого объекта, так и с акустическим эффектом Допплера. В о«4 отражений частота отраженного сигнала выше частоты излучаемого, поскольку приемник воспринимает ультразвуковые колебания, отраженные от кромки объекта и направленные ему навстречу, После того, как звукоприемник помешают в зону 5, направление отраженных от объекта ультразвуковых колебаний перпендикулярно 25 к направлению перемещения приемника, и поэтому частоты отраженных и излучаемых колебаний совпадают, В зоне 6 из-за совпадений направления движения приемника и направления отраженных от объекта ультразвуковых зр колебаний их частота уменьшается. Следовательно, местоположения, в которых происходит изменение частоты отраженных сигналов, позволяют судить о размере объекта и его перемещении. Поскольку перемещение приемника осуществляют по заданному закону, то можно ollределить координаты Х1 и Х этих местоположений и по ним рассчитать длину исследуемого объекта 1 = Х вЂ” Х1. Многократное проведение подобных измереньи позволяет определить 40 и перемещение объекта.

ТочноСть определения размеров и перемещений по описываемому способу обусловлена размерами входного отверстия звукоприемного устройства. Если звукоприемник, например микрофон, помещен в корпус, имеющий окно для входа ультразвуковых колебаний в виде щели шириной 0,5 мм, то достигаемая погрешность измерения будет +0,5 мм. Перемещение

4 звукоприемного устройства можно осущест9- 4 влять, установив его в качестве сканирующего элемента на известную сканирующую систему, например виброударную.

В качестве датчика перемещений звукоприемного устройства может служить, например, пьезоэлемент, наклеенный на пружину-якорь сканирующей системы, или металлический сердечник, жестко связанный со сканатором и lloмещенный в магнитное поле катушки индуктивности, Контроль изменения частоты ультразууковых колебаний, воспринимаемых звукоприемным устройством, можно осуществлять одним из известных способов, например преобразуя частоту воспринимаемых ультразвуковых колебаний в напряжение и затем сравнивая полученное напряжение с напряжением, соответствующим частоте источника ультразвука.

Использование предлагаемого способа существенно повышает точность измерений, так как он не чувствителен к помехам, связанным с изменением температуры среды и характерным для некоторых производств (например, для шинного производства) .

Формула изобретения

Ультразвуковой способ контроля размеров и перемещений объекта, заключающийся в том, что контролируемый объект облучают с помощью ультразвукового излучателя, размеры которого соизмеримы с габаритами контролируемого объекта, фиксируют с помощью точечного приемника отраженные сигналы и определяют их параметры, отличающийся тем,что, с целью повьпдения точности контроля, точечный приемник располагают между неподвижным излучателем и контролируемым объектом, перемещают его по заданному закону в направлении измеряемого размера объекта, регистрируют местоположенйя приемника, в которых происходит изменение частоты отраженных сигналов, и по координатам этих местоположений судят о размере объекта и его перемещении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бражников Н. И. Ультразвуковая фазометрия. М., "Энергия", 1968, с. 156 — 159.

2. Авторское свидетельство СССР No 394657, кл. G 01 В 17/00 (прототип), 727989

Г 7

Составитель Г. Федоров

Техред О.Андрейко Корректор Ю. Макаренко

Редактор Н. Корченко

Тираж 801 Поднисное

UHHHIIH Государственного комитета СССР о делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1120/41

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4