Ультразвуковой способ измеренияпоперечного размера протяженно-го изделия

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

294322

Союз Советских

Социалистических

Ресиублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено О4.08.78 (21) 2652239/25-28 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 12.02.81 (51) М.Кл.з С 01 В;1?/02

Государственный комитет

:СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.717 (688.8) (72) Авторы изобретения

С. В. Веремеенко, В. Г. Мейерсон, И. Л. Игнатинский, М. Д. Каплан и И. А. Петров (71) Заявитель о / А о

Й:- —— к fN, (54) УЛЬТРАЗВУКОВО

ПОПЕРЕЧНОГО РАЗМЕРА

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано при статическом и динамическом прецизионном контроле поперечных размеров тонких протяженных изделий типа волокна, проволоки и др. в диапазоне до долей миллиметра.

Известен ультразвуковой способ измерения поперечного размера протяженного изделия (1), заключающийся в том, что в изделии с боковой его поверхности возбуждают симметричную и антисимметричную нулевые моды нормальных волн на контролируемом участке, измеряют время их распространения и частоту заполнения радиоимпульса и по соотношению между временами распространения указанных мод, длине участка контроля и частоте заполнения радиомпульса рассчитывают поперечный размер изделия по формуле; где 1о — длина участка контроля;

f Na„ f N s, — частоты повторения радиоимпульса антисимметричной и симметричной мод; го — частота заполнения радиоимпульса. и СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

ПРОТЯ)КЕН НОГО ИЗДЕ ИЯ

" :, г;

Однако этот способ имеет сравнительно большую «мертвую» базу контроля изделия, определяемую соотношением между временем распространения и длительностью радиоимпульса, низкую точность изза некоторой неопределенности величины центральной частоты радиоимпульса, обусловленной ее «размыванием» в результате конечной длительности радиоимпульса и затухания ультразвука в материале и изза «ухода» центральной частоты радиоимпульса во времени при измерении частот повторения обеих мод, высокую сложность, вызванную необходимостью измерения не

16 только частот повторений, но и центральной частоты радиоимпульса, а также недостаточную надежность из-за деформации четного импульса симметричной моды.

2О Целью изобретения является повышение точности .и упрощение и проведение измерений на произвольной базе.

Эта цель достигается тем, что на индикаторе измеряют взаимное положение частот акустических резонансов обеих мод в режиме автоматического качания частоты и по их взаимному положению и длине контролируемого участка рассчитывают поперечный размер d по формуле

794372

41 t Na„N;, Nа -, N4, где (fNa,; Na,)(jN, N4,) — значения частот акустических резонансов и чис 5 ло их полуволн (номера гармоник) на длине l, контролируемого участка для антисимметричной и симметричной мод соответственно.

Варьируя длиной контролируемого участка, совмещают частоты акустических резонансов обеих мод, а размер рассчитывают по формуле

4i Л ., Л о ()) 15 где l< — длина контролируемого участка, соответствующая совмещению обоих мод. 20

Для повышения точности путем компенсации погрешности измерителя частоты и упрощения измерения два резонансных импульса антисимметричной моды устанавливают симметрично относительно резонанс- 25 ного импульса симметричной моды, а размер рассчитывают по формуле,1 41 Ns.

Na -, -- Na„+0,5 30 где 13 — длина контролируемого участка, соответствующая размещению мод колебаний. Резонансные импульсы симметричной моды совмещают с двумя импульсами 35 антисимметр>ичной моды, а размер рассчитывают по формуле

d == (, -= - — 1 .N-„(4)

41,(, / l., 40 где li, 1, — длины контролируемого участка, соотвстствующие совмещению импульсов.

С целью повышения надежности изме- 45 рений в качестве резонансного импульса симметричной моды используют нечетный резонансный импульс.

На чертеже дана функциональная схема, поясняющая способ, на которой изоб- 50 ражены: генератор 1, преобразователи 2 и

8, прибор 4 для наблюдения а мплитудночастотных характеристик, широкополосный усилитель 5, индикатор б настройки в резонанс, индикатор 7 частот акустических 55 резонансов и контролируемое изделие 8.

Способ заключается в следующем.

Ультразвуковые преобразователи 2 и 8 устанавливают по длине изделия. Для об р азов а ни я ультразвуковых нормальных 60 волн в исследуемом изделии к последнему путем прижатия его боковой поверхности к преобразователям 2 и 8 прикладывают удельное давление, которое не приводит к сжатию. При этом лишь небольшой участок 65 боковой поверхности вступает в контакт.

IIocpe;rством генератора 1 и преобразовател я 2 возбуждают механические колеб ания на контролируемом участке изделия.

При совпадении значений вынуждающих колебаний на гармонике одного из двух типов волн (или сразу двух) наступает явление механического резонанса. Используя, например, прибор XI — 38, на его экране в режиме качания частоты сразу видны резонансные импульсы обеих мод.

При произвольной базе контроля поперечный размер изделия можно определить следующим образом.

Настройку на резонанс проводят с помощью индикатора б путем варьирования частоты генератора 1. Значения частот акустических резонансов определяют с помощью индикатора 7 частоты. По данным измерений частот акустических резонансов, числа полуволн обеих мод и длины контролируемого участка судят о поперечном размере изделия, определяемом по формуле (1).

Для совмещения резонансных импульсов обоих мод,в лабораторных условиях мо кно использовать электронно-лучевой индикатор (экран) прибора XI — 38 в режи мс автоматического качания частоты.

Варьируя длиной контролируемого участка по экрану, совмещают выбранные резонансные импульсы обеих мод. Момент совмсценпя можно определить, например, по резкому возрастанию амплитуды суммарного импульса. Рассчитывают длины контролируемых участков изделия и число полуволн обеих мод. Поперечный размер можно определить по формуле (2) .

По экрану прибора XI — 38 два резонансных импульса ачтисимметричной моды устанавливают приблизительно симметрично относительно импульса симметричной моды. Точную настройку проводят с помощью генератора 1 до установления равенства резонансных промежутков между импульсом симметричной моды и двумя импульсами антисимметричной моды. Настройка проводится путем вариации длины контролируемого участка. Настройка по равенству резонансных промежутков позволяет компенсировать систематическую погрешность измерителя частоты по отношению к методу с измерением абсолютных значений частот, что увеличивает точность измерений. По окончании настройки изме ряют длину участка контроля и число полуволн обеих мод:и,по данным измерений судят о поперечном размере, определяемом по формуле (3, 4).

Надежность измерений повышается, если в качестве резонансного импульса симметричной моды используют нечетный резонансный импульс.

794372

Формула изобретения

4l, Ns, Na о+Naþ+0,5

4/„/Жао тс N a -,> /Ж

d = — — — - — 1 Ns,, 25

4l, Ns, Nan

Составитель T. Головкина

Редактор М. Стрельникова Техред Л. Куклина Корректор С. Файн

Заказ 1764/133 Изд № 128 Тираж 672 Подписное

1-1ПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5Ê-35, Раушскан наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

1. Ультразвуковой способ измерения поперечного размера протяженного изделия, заключающийся в том, что в изделии с боковой его поверхности возбуждают сййметричную и антисимметричную нулевые моды нормальных волн на контролируемом участке, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности, на индикаторе измеряют взаимное положение частот акустических резонансов обеих мод в режиме автоматического качания частоты и по их взаимному положению и длине контролируемого участка рассчитывают поперечный размер d rto формуле где (tNa„; ЯаЯИз, Ns,) — значения частот акустических резонансов и число их полуволн (номера гармоник) на длине /о контролируемого участка для антисимметричной и симметричной мод соответ. ственно.

2. Способ по п, 1, отличающийся тем, что, с целью упрощения и проведения измерений на произвольной базе, варьируя длиной контролируемого участка, совмещают частоты акустических резонансов обеих мод, а .размер рассчитывают по формуле: где /1 — длина контролируемого участка, соответствующая совмещению обеих мод.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем компенсации погрешности измерителя частоты и упрощения измерения, два ре5 зонансных импульса антисимметричной моды устанавливают симметрично относительно резонансного импульса симметричной моды, а размер рассчитывают по формуле

10 где /з — длина контролируемого участ15 ка, соответствующая размещению мод колебаний.

4. Способ по п. 1, отличающий ся тем, что, с целью упрощения измерения, резонансные импульсы симметричной моды

20 совмещают с двумя импульсами антисимметричной моды, а размер рассчитывают по формуле где /, 4 — длины контролируемого участка соответствующие .совмещению импульсов.

30 5. Способ по пп. 1 — 3, отличающийс я тем, что, с целью повышения надежности измерений, в качестве резонансного импульса симметричной моды используют нечетный резонансный импульс.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2155108/28, кл. G 01 В 17/02, 40 1975 (прототип).