Ультразвуковой резонансный толщиномер

 

О П И С А K И Е (976294

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцнапистическнх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 13. 04, 81 (21) 3275596/18-28 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23,11.82. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 23. 1 1. 82 (5l)M. Кл.

G 01 В 17/02

3Ьаударотмнный каинтет

СССР ио Аелзн изобретений н открытий (53) УДК ß4,8 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.А.Протопопов и Н.И.Бунаков (7!) Заявитель (g4) удБтрдЗВУКОВ0й РБЗОНдНВНБ!й Т011йРНОНБ

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле материалов и изделий при измерении толщины.

Известен ультразвуковой резонансный толщиномер, содержащий последовательно соединенные блок синхронизации, блок коммутации, генератор кача" ющейся частоты, второй вход которого связан с пьезопреобразователем, детек-!в тор, измерительный усилитель, второй вход которого соединен с блоком коммутации и электронно-лучевую трубку, второй вход которой через блок развертки связан с вторым выходом блока синхронизации, подключенный к второму входу блока коммутации измерительный генератор и связанный с его выходом индикатор 1 ).

Недостатком толщиномера является низкая точность, обусловленная трудностью определения оператором точки перехода через ноль продифференциро2 ванного импульса, соответствующей вершине резонансного пика, так как резонансный импульс имеет не треугольную форму с четко выраженной вершиной, а колоколообразную форму. Неточное совмещение резонансных импульсов с измерительными приводит к неточной установке частоты измерительного генератора, Вследствие этого возникает большая погрешность, так как регистрируемая толщина определяется частотой измерительного генератора.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что ультразвуковой резонансный толщиномер, содержащий последовательно соединенные блок синхронизации, блок коммутации, генератор качающейся ча" стоты, второй вход которого связан с пьезопреобразователем, детектор, измерительный усилитель, второй вход которого соединен с блоком коммутации, и электронно-лучевую трубку, 3 97629 второй вход которого через блок раз- вертки связан с вторым выходом блока синхронизации, подключенный к второму входу блока коммутации измерительный генератор и связанный с

его выходом индикатор, снабжен операционным усилителем и подключенной к одному иэ его входов фаэосдвигающей цепью, включенными между детектором и измерительным усилителем.

На фиг. 1 изображена блок-схема толщиномера на фиг, 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу, Ультразвуковой резонансный толщиномер содержит последовательно сое- 1 диненные блок 1 синхронизации, блок

2 коммутации, генератор 3 качающейся частоты, второй вход которого свя-, зан с пьезопреобразователем 4, детек-

° тор 5, операционный усилитель 6, один из входов которого связан с детектором 5 через фазосдвигающую цепь 7, измерительный усилитель 8, второй вход которого соединен с блоком 2 коммутации, и электронно-лучевую трубку 9, второй вход которой через блок 1Ð развертки связан с вторым выходом блока

1 синхронизации, подключенный к второму входу блока 2 коммутации измерительный генератор 11 и связанный с его выходом индикатор 12.

Толщиномер работает следующим образом.

В блоке 1 синхронизации вырабатываются импульсы, которые запускают блок 10 развертки и генератор 3 кача"

„3$ ющейся частоты и открывают вход изме" рительного усилителя 8. Преобразователь 4 установлен на контролируемом иэделии. Сигнал 13 (фиг. 2) с блока

Щ синхронизации запускает генератор 3 качающейся частоты и на пьезопреобразователе 4 формируется напряжение.

При качании высокой частоты генера- . тора 3 качающейся частоты в момент, когда толщина контролируемого изделия

45 кратна половине длины волны ультразвуковых колебаний, в изделии возникают стоячие волны. flpw этом высокачастот0 ный-.сигнал генератора 3 качающейся частоты модулируется по амплитуде резо- нансными импульсами изделия. Модули, рованный высокочастотный сигнал 14 подается на детектор 5, на выходе которого выделяется напряжение 15. На инвертирующий вход операционного уси- ээ лителя 6 подается напряжение 16, на неинвертирующий вход - напряжение 17, имеющев некоторый сдвиг по фазе за

4 4 счет фаэосдвигающей цепи 7. При возрастании сигнала на выходе детектора

5, напряжение на инвертирующем входе больше, чем на неинвертирующем. В моI мент перехода через точку экстремума сигнал на инвертирующем входе начинает уменьшаться и между входами операционного усилителя 6 возникает разность потенциалов противоположной полярности, которая переводит его из одного насыщенного состояния в другое.

На выходе операционного усилителя 6 выделяется импульс 18 напряжения, передний фронт которого, независимо от резонансной частоты, имеет фиксиро" ванное положение.

Генератор 3 качающейся частоты при поступлении на него запирающего напряжения (отрицательный полупериод сигнала 13) работает как анализатор гормоник. В это время с измерительного генератора 11 на коле ательный контур генератора 3 качающейся частоты поступают прямоугольные импульсы. Гармони" ческие составляющие прямоугольного импульса выделяются генератором 3 качающейся частоты в виде высокочастотных биений и претерпевают в дальнейшем те же преобразования, что и резонансные импульсы. Разность частот соседних биений оавна частоте измерительного генеI ратора 11.

Во время действия сигнала 13 изме-! рительный усилитель 8 открыт, а блок

10 развертки дважды отклоняет луч элекэлектронно-лучевой трубки 9. l3 пер.вый период развертки на экране электронно-лучевой трубки 9 высвечиваются резонансные импульсы, во второй период - измерительные импульсы. 3а счет послесвечения электронно-лучевой трубки 9 оба вида импульсов наблюдаются на экране одновременно. При изменении частоты измерительного генератора

11 меняется положение измерительных импульсов относительно резонансных.

Положение передних фронтов прямоугольных импульсов, выделенных на выходе операционного усилителя 6, строго фиксировано и не зависит от резонансной частоты, а,значит и от толщины контролируемого иэделия. Благода" ря этому можно осуществить точное совмецение резонансных и измерительных импульсов, и, таким образом, осуществить более точное измерение толщины контролируемого изделия.

Использование предлагаемого толщиномера позволит повысить точность

5 976294 d и значительно снизить погрешность из- ронизации, подключенный к второму вхомерений, ду блока коммутации измерительный генератор и связанный с его выходом инФормула изобретения дикатор, о т л и ц а ю шийся

5 тем, что, с целью повышения точносУльтраэвуковой резонансный толщи- . ти, он снаЬжен операционным усилитеномер, содержащий последовательно сое- лем и подключенной к одному иэ его диненные блок синхронизации, блок ком- входов Фазосдвигающей цепью, включенмутации, генератор качающейся часто- ными между, детектором и измерительты, второй вход которого связан с 1в ным усилителем. пьезопреобразователем, детектор, из- Источники инФормации, мерительный усилитель, второй вход принятые во внимание при экспертизе, которого соединен: с блоком коммута- 1, Калинин В,А., Праницкий А.А., ц и- и электронно-лучевую трубку, вто- Цеслер П.Б..Современные ультразвуко ции- и

11 рой вход которого через блок разверт-1S вые толщиномеры. И:,, Иавинострое. ки связан с вторым выходом блока синх- ние", 1972. с. 32-36 (прототип).

976294

ВНИИПИ Заказ 8989/68 . Тираж 614 Подписное мй филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4