СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1998 года по МПК G01B17/02 

Описание патента на изобретение RU2121659C1

Изобретение относится к области ультразвукового контроля изделий, конкретнее к ультразвуковой толщинометрии, и может быть использовано как при измерении толщин протяженных листовых материалов, так и диаметров прутков.

Известен способ ультразвуковой толщинометрии, заключающийся в том, что на поверхности изделия устанавливают излучающий и приемный преобразователи, излучающим преобразователем импульсно возбуждают ультразвуковую волну, приемным преобразователем принимают ультразвуковую эхо-волну и по времени задержки последней относительно зондирующего импульса судят о толщине изделия (Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. В 2-х книгах, Кн. 2 Под ред. Клюева В.В. - М.: Машиностроение, 1986, стр. 275).

Недостатком известного способа толщинометрии является низкая точность измерения толщины, особенно при высоком затухании ультразвука в материале изделия, когда уровень эхо-сигнала становится соизмеримым с уровнем шума входного тракта.

Наиболее близким к заявляемому объекту по технической сущности является способ ультразвукового контроля толщины изделий, заключающийся в том, что в изделии возбуждают ультразвуковые колебания регулярной пачкой импульсов и производят оптимальную фильтрацию - накопление принятых отраженных сигналов, а по времени задержки между последним импульсом в возбуждающей пачке и максимальным значением накопленного сигнала определяют толщину изделия (Авт. св. СССР N 1817020, опубл. 25.05.93 в Б.И. N 19).

Недостатком такого способа является высокая погрешность определения времени задержки точки максимального значения оптимально отфильтрованного сигнала.

Техническая задача предлагаемого способа заключается в повышении точности определения толщины.

Эта задача достигается тем, что в известном способе ультразвукового контроля толщины изделий, заключающемся в том, что в контролируемом изделии возбуждают ультразвуковые колебания, принимают отраженные от дна изделия импульсы, оптимально их фильтруют, а по времени задержки оптимально отфильтрованного принятого сигнала относительно зондирующего определяют толщину изделия, вычислят производную по времени от оптимально отфильтрованных импульсов, определяют абсолютную величину производной и находят ее максимум, а время задержки определяют между зондирующим сигналом и точкой импульсов, соответствующей максимуму производной.

Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 изображена последовательность для определенности из 3 зондирующим импульсов; на фиг. 3 изображена последовательность эхо-сигналов на входе входного усилителя; на фиг. 4 изображена последовательность импульсов на выходе оптимального фильтра-накопителя.

Способ ультразвукового контроля толщины изделий заключается в том, что определяют производную от оптимального отфильтрованного принятого сигнала, вычисляют ее абсолютную величину, определяют точку максимума абсолютной величины, а время задержки эхо-сигнала определяется в точке минимальной погрешности измерения временной задержки, соответствующей максимуму абсолютной величины производной, в отличие от точки максимума оптимально отфильтрованного сигнала, в которой эта погрешность максимальна.

Устройство, реализующее заявляемый способ, состоит из электроакустически последовательно соединенных синхронизатора 1, генератора 2 зондирующих импульсов, излучающего электроакустического преобразователя 3, приемного электроакустического преобразователя 4, входного усилителя 5, оптимального фильтра 6 и измерителя 7 временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора 1. В качестве измерителя 7 временных интервалов может быть использован электроннолучевой осциллограф, измерительный триггер, преобразователь "напряжение - временной интервал". Цифрой 8 обозначено контролируемое изделие.

Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает периодическую последовательность синхроимпульсов, обеспечивающую временную синхронизацию всех элементов устройства. Генератор 2 зондирующих импульсов формирует пачку радиоимпульсов с заданными параметрами (см. фиг. 2), которые поступают на излучающий электроакустический преобразователь 3 и излучаются в изделие 8. Отраженные от нижней границы изделия 8 импульсы, задержанные на t3 относительно момента излучения (см. фиг. 3) и усиленные входным усилителем 5, поступают на вход оптимального фильтра 6. Оптимальный фильтр 6, увеличивая отношение сигнал/шум в раз, где N - количество импульсов в излучаемой пачке, повышает точность определения временной задержки эхо-сигналов. Сигнал на выходе оптимального фильтра 6 описывается автокорреляционной функцией сигнала на его входе, огибающая сигнала на выходе оптимального фильтра 6 (в случае выполнения последнего по двухканальной квадратурной схеме) показана на фиг. 4. С выхода оптимального фильтра 6 сигнал поступает на вход измерителя 7 временных интервалов. Задержка сигнала t3 на выходе блока 6 пропорциональна измеряемой толщине и фиксируется по временному положению во времени точки сигнала, соответствующей максимуму произвольной оптимально отфильтрованного сигнала.

Похожие патенты RU2121659C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ 2001
  • Соколов И.В.
  • Качанов В.К.
  • Питолин А.И.
  • Попко В.П.
  • Зорин А.Ю.
RU2204829C1
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ 2010
  • Соколов Игорь Вячеславович
  • Качанов Владимир Климентьевич
  • Карташев Владимир Герасимович
  • Шалимова Елена Владимировна
  • Синицын Алексей Алексеевич
RU2444009C1
СПЛИТ-СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ 1997
  • Соколов И.В.
  • Соколов Е.И.
RU2126538C1
РЕЗОНАНСНЫЙ СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОЛЩИНОМЕТРИИ 2007
  • Авраменко Сергей Леонидович
  • Соколов Игорь Вячеславович
  • Качанов Владимир Климентьевич
RU2354932C2
Резонансный способ ультразвуковой толщинометрии 2016
  • Соколов Игорь Вячеславович
  • Караваев Михаил Алексеевич
  • Федоров Максим Борисович
  • Лебедев Сергей Владимирович
RU2648292C1
Способ ультразвукового контроля толщины изделий 1991
  • Качанов Владимир Клементьевич
  • Зорин Андрей Юрьевич
  • Бузенков Владимир Васильевич
  • Мозговой Александр Всеволодович
  • Калугин Павел Геннадьевич
SU1817020A1
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЭХО-ИМПУЛЬСНОЙ ТОЛЩИНОМЕТРИИ 2010
  • Соколов Игорь Вячеславович
  • Качанов Владимир Климентьевич
  • Тимофеев Дмитрий Валерьевич
  • Конов Михаил Михайлович
  • Синицын Алексей Алексеевич
  • Родин Алексей Борисович
RU2422769C1
УСТРОЙСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ 1996
  • Соколов И.В.
  • Залеткин А.В.
  • Качанов В.К.
  • Питолин А.И.
  • Попко В.П.
RU2106625C1
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛА 2010
  • Соколов Игорь Вячеславович
  • Качанов Владимир Климентьевич
  • Карташев Владимир Герасимович
  • Шалимова Елена Владимировна
  • Синицын Алексей Алексеевич
RU2442154C1
Ультразвуковой способ контроля дефектов изделия 1989
  • Соколов Игорь Вячеславович
  • Качанов Владимир Клементьевич
  • Мозговой Александр Всеволодович
  • Зорин Андрей Юрьевич
  • Рапопорт Дмитрий Александрович
SU1640631A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 121 659 C1

Реферат патента 1998 года СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к области ультразвуковой толщинометрии и позволяет с повышенной точностью определять как толщину протяженных листовых материалов, так и диаметры прутков. Способ заключается в том, что в изделии возбуждают ультразвуковые колебания, определяют производную от оптимально отфильтрованного принятого сигнала, отраженного от нижней поверхности изделия, вычисляют ее абсолютную величину и определяют точку максимума. Время задержки зх-сигнала определяют в точке минимальной погрешности измерения временной задержки соответствующей максимуму абсолютной величины производной. Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из электроакустически последовательно соединенных синхронизатора, генератора зондирующих импульсов, излучающего электроакустического преобразователя, приемного электроакустического преобразователя, входного усилителя, оптимального фильтра и измерителя временных интервалов. Задержка сигнала на выходе фильтра, пропорциональна измеряемой толщине. За счет оптимальной фильтрации повышается отношение сигнал/шум. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 121 659 C1

Способ ультразвукового контроля толщины изделий, заключающийся в том, что в изделии возбуждают ультразвуковые колебания, принимают отраженные импульсы, оптимально их фильтруют и по времени их задержки относительно зондирующего сигнала определяют толщину изделия, отличающийся тем, что вычисляют производную по времени от оптимально отфильтрованных импульсов, определяют абсолютную величину производной и находят ее максимум, а время задержки определяют между зондирующим сигналом и точкой импульсов, соответствующей максимуму производной.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2121659C1

Способ ультразвукового контроля толщины изделий 1991
  • Качанов Владимир Клементьевич
  • Зорин Андрей Юрьевич
  • Бузенков Владимир Васильевич
  • Мозговой Александр Всеволодович
  • Калугин Павел Геннадьевич
SU1817020A1
RU 2052769 C1, 20.01.96
Устройство для уборки разрушенной футеровки главных желобов доменной печи 1974
  • Виноградов Анатолий Евгеньевич
  • Голобоков Сергей Николаевич
  • Ванюков Юрий Васильевич
  • Кулаков Альберт Федорович
  • Царицын Евгений Александрович
SU519476A1

RU 2 121 659 C1

Авторы

Соколов И.В.

Залеткин А.В.

Зорин А.Ю.

Питолин А.И.

Соколов Е.И.

Даты

1998-11-10Публикация

1997-03-31Подача