Ультразвуковое устройство для измерения толщины изделий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.01. 80 (21) 2865620/25-.28

Союз Советских

Социалистических

Республик

«н987383 (И) М.Ка. с присоединением эаявки Йо .G 0l В 17/02

Государвственннй комнтет

СССР но делам нзобретениЯ н открытнЯ (23) Приоритет

Опубликовано 070183, Бюллетень Йо 1 (33) УДК 531 ° 717 е .1(088.8) Дата опубликования описания 07.01.83.Ё ,А.И.Рншан, И.Н.Гуманюк н В.И.Хорах

° ° ° ° ° ° !

Киевский институт автоматики им . хХУ.,csesдa КПСС: (72) Авторы изобретения (7Ц Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТОЛЩИНЫ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к нераэруыавщим испытаниям ультразвуковым методом .и может быть использовано для автоматического измерения толщины изделий, в частности движущейся лекты.

Известен ультразвуковой резонансный толщиномер,.содержащий пьезо преобразователь, генератор качающейся частоты, детектор, усилитель и индикатор (1).

Недостатком данного толщиномера является низкая точность измерений. ,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое 15 устройство для измерения толщины изделий, содержащее последовательно соединенные регулируемый усилитель, генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобрахлватель и блок обработки, интегратор, выход которого подключен к второму входу регулируемого усилителя, корректирующий усилитель включенный между генератором зонди- 25 рувщих импульсов и интегратором, источник опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу интегратора, датчик температур и масштабнрувщий усилитель, вход кото рого поррлючен к выходу датчика тем ператур (2j.

Недостатком данного устройства является низкая точность иэмеренкй, так как на фазовый сдвиг оказывает влияние температура.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная, цель достигается тем, что ультразвуковое устройство снабжено последовательно соединенными функциональным преобразователем, вход которого подключен к выходу масытабирующего усилителя, схемой вычитания и демодулятором, выход, которого подключен к второму входу интегратора, а также эадающкм гене" . ратором, включенным между масштабирующим усилителем и регулируемым усилителем.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Ультразвуковое устройство содержит последовательно соединенные регулкруемай усилитель 1, генератор 2 зондирующих импулъсов, .излучающий . преобразователь 3, приемный преобразователь 4 и блок 5 обработки, интегратор 6, выход которого подключен к второму входу регулируемого

987383 усилителя 1, корректирующий усилитель 7, включенный между генератором 2 зондирующйх импульсов и интегратором 6, источник 8 опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу интегратора 6, датчик 9 температур, масштабирующий! усилитель 10, вход которого подклю-. чен к выходу датчика 9 температур, последовательно соединенные функциональный преобразователь 11, вход которого подключен к выходу масштабирующего усилителя 10, схему 12 вычитания и демодулятор 13, выход которого подключен к второму входу интегратора 6, а также задающий гене- 1 ратор 14, включенный между масштабирующим усилителем 10 и регулируемым усилителем 1.

Ультразвуковое устройство работает следующим образом. 20

Увеличение толщины изделия приводит к уменьшению расстояния между поверхностями преобраэователя 3 и изделия 15, увеличивается давление стоячей волны на плоскость преобразователя 3, где расположен приемный преобразователь 4, увеличивается сигнал приемного преобразователя 4 по сравнению с сигналом, принимаемым в качестве нулевого, на исходном расстоянии.

Снижение толщины изделия вызывает обратный эффект.

Сигнал с выхода приемного преобразователя 4 поступает в блок 5 обработки, где усиливается и преобразуется в код, который алгебраически, в зависимости от знака отклонения толщины, суммируется со значением номинального калибра. Одновременно блок 5 регистрирует истинное значение тодщины изделия, При начальной настройке .Устройства, соответствующей исходной температуре среды, частоту задающего генератора 14 устанавливают равной часто- 45 там механического резонанса преобразователей 3 и 4. Этому состоянию соответствует определенный сигнал на выходе датчика 9 температуры.

Сигнал с выхода датчика 9 тем-, пературы поступает на масштабирующий усилитель 10, который обеспечивает необходимое усиление сигнала и выбор начального корректирующего напряжения на входе задающего генера- 55 тора 14, при которых поддерживается пропорциональная зависимость между увеличением температуры и частотой задающего генератора.

Сигнал с выхода масштабирующего усилителя поступает на вход функционального преобразователя 11, устанавливающий нелинейную зависимость.

Цель коррекции напряжения возбуждения задающего генератора 14 реаги- 65 рует толйко на модуль сигнала рассогласования реальной температуры от температуры исходной настройки устройства.

Сигнал коррекции напряжения возбуждения, снимаемый с выхода демоду» лятора 13 и пропорциональный частоте рассогласования между источником

16 опорного напряжения и функциональным преобразователем 11, но не зависящий от знака разности частот, суммируется с сигналом эадатчика

1 первоначальной интенсивности излучаемой ультразвуковой волны, роль которого осуществляет источник 8 опор ного напряжения.

С ростом температуры и неизменной толщине контролируемого изделия увеличивается расстройка резонансных систем преобразователей, вызванная стабилизацией длины волны в зоне измерения по отношению к частоте задающего генератора 14, снижается сигнал с выхода приемного преобразователя 4, но одновременно возрастает напряжение на входе функционального преобразователя 11, приводящее к еще большему возрастанию его выходной частоты.

Увеличение частоты преобразователя 11 приводит к увеличению разности частот на выходе схемы 12 вычитания, и соответственно дополнительному росту напряжения задания на втором входе интегратора 6. Последний, поддерживая на выходе генератора 2 напряжение, пропорциональное заданному, увеличивает напряжение возбуждения на излучающий преобразователь 3 и компенсирует уход сигнала приемного преобразователя 4, поддерживая его неизменным.

Правильным выбором коэффициента передачи масштабирующего усилителя

10 и глубины коррекции нелинейности функционального преобразователя 11 достигается практически полная компенсация дестабилизирующего влияния температуры на зону измерения толщиномера.

Изобретение позволяет исключить дестабилизирующее влияние температуры окружающей среды на зону измерения.

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для измерения толщины изделий, содержащее последовательно соединенные регулируемый усилитель, генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь и блок обработки, интегратор, выход которого подключен к второму входу регулируемого усилителя, корректирующий усилитель, включенный

987383

Составитель Л.Лущенко

Редактор A.Øèøêèíà Техред М.Костик Корректор О. Билак

Заказ 10277/25 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 между генератором зондирующИМ импульсов и интегратором; источник опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу интегратора, датчик температур и масштабирующий усилитель, вход которого подключен к выходу датчика температур, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, эно снабжено последовательно соединенными Функциональным преобразо:,вателем, вход которого подключен к выходу масштабирующего усилителя, схемой вычитания и демодулятором, выход которого подключен к второму входу интегратора, а также задающим генератбром, включенным между масштабируюшим усилителем и регулируемым усилителем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 196419, кл, 6 01 В 17/02, 1966.

10 2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2729852/18, кл. G 01 N 29/00, 1979 (прототип).