Ультразвуковое устройство для измерения толщины ленты Советский патент 1983 года по МПК G01B17/02 

Изобретение относится к измерительной технике и прецназначено цля использования- на прокатных станах в качестве информационно-измерительного устройства, контролирующего толщину прокатываемой ленты.

Известен электромеханический кортактный микрометр ЭМК-ЗМ, содержащий два контактных ролика, один из которых является опорным, вторсй измерительным. Отклонение толшинй ленты от заданного значения вызывает перемещение измерительного ролика, которое преобразуется с помощью индуктивного преобразователя в постоянное напряжение и фиксируется измерителем 1

Недостатками микромера являются ограниченный диапазон измерений толщины, недостаточная точность, ;невоз- ; можность использования при высоких скоростях прокатки (более 10 м/с) и для измерения тонких лент из мягких металлов из-за деформации ленты в месте контакта.

Известен бесконтактный ультразвуковой измеритель толщины фольги, СО-стоящий; из электронного блока, Бключак щего импульсный генератор и измерительную систему, и акустического измерительного преобразователя, включающего смонтированные внутри корпуса преобразователя излучатель и приемник С2

Однако этот измеритель толщины не обеспечивает необходимой точности измерений, работает в ограниченном диапазоне толщин, не обладает достаточной надежностью в работе.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое устройство для измерения толщины ленты, содержащее стойку, закрепленную на ней рамку, закрепленный на рамке дап. ник толщины, вьшодненкый в виде двух соосно установленных и включенньк последовательно ультразвуковых измерителей расстояний, каждый из которых имеет корпус, заполненный звукопроводящей средой, два преобразователя, один из которых установлен с возможностью перемещения вдоль направления распространения ультразвукового импульса жестко соединенный с ним. KOHTBKTW ный щуп и блок управления индикации Тз.

Недостатками устройства являются невозможность измерения толщины движу шейся ленты в условиях про |сатного стана и отсутствие необходимого при

этом канала компенсации температурного дрейфа акустических параметров звукопроводящей среды, что снижает точность измерений и оперативность контроля тол5 щины.

Цель изобретения - повьшение то ности измерений в условиях прокатных станов с быстродвижущейся лентой.

Поставленная цель достигается тем, 0 что ультразвуковое устройство для идмерения толшины ленты, содержащее стойку, закрепленную на ней рамку, закрепленный в раме датчик толщины, выполненный в виде двух соосно установленных и включенных последовательно ультразвуковых измерителей расстояний, каждый из кото{ых имеет корпус, заполненный звукопроводящей средой, два преобразователя, один из которых установлей Q с возможностью перемещения вдоль направления распространения ультразвукового импульса, жестко соединенный с ним контактный щуп и блок управления, и индикации, снабжено второй внутренней 5 рамкой, установленной коаксиально на щариковой опоре, каналом компенсации температурного дрейфа акустических параметров звукопроводящей среды, датчик которого выполнен в виде ультразвукового измерителя расстояний с фиксированной базой между преобразователями, наконечниками контактных щупов, вьшолненными со сферической рабочей поверхностью, первая рамка шарнирно закреплена на стойке, а датчик толщины жестко соединен с второй рамкой.

На фиг. 1 представлена кинематическая схема ультразвукового устройства; на фиг. 2 - блок-схема устройства.

Измеритель содержит два датчика: датчик толщины ленты, выполненный в вице двух соосно установленных ультра, звуковых измерителюй 1 и 2 расстояний, и датчик канала компенсации температур ного дрейфа акустических параметров звукопроводящей среды, выполненный в виде ультразвукового измерителя- 3 расстояний. Датчики закреплены на статически сбалансированней относительно сети вращения А внутренней рамке 4, которая установлена коаксиально наружной рамке 5 на шариковой опоре 6,

Наружная рамка 5 через четырехзвенный параллелограмм 7 шарнирно 5 прдвещена на стойке 8, опирающейся на пружкну 9, и имеет возможность ограниченного врашения относительно оса 5. Положение наружной рамки 5 в вертикальной ппосксхзти можно изменять за счет изменения усилия натяжени I пружины 10, Каждый из акустическик измерителей 1, 2 и 3 расстояний состоит из ;корпуса 11, заполненного средой 12, хорошо проводящей у;льтразвуковые колебания, например трансформаторным мас лом. С целью выравнивания температуры среды корпуса 11 измерителей сообща- ются между собой. Внутри корпуса расположены пьезопластины 13 и преобразователи, выполняющие роль отражате-. лей 14. J Отличие акустических измерителей i и 2 от компенсационного измерителя 3 состоит в том, что отражатели 14 в иа мерителе закреплены на специальных контактных щупах 15, непосредственно контактирующих с измеряемой лёнтой 16 и имеющих возможность BO3Bpaiv но-поступательного перемещения в направлении, перпендикулярном плоскости ленты, например, за счет изменения ее толщины, а в компенсационном - отра- жатель 14 непосредственно закреплен на корпусе 11. Наконечники 17 контакт ных щупов выполнены со сферической рабочей поверхностью из материала; стойкого к истиранию, например алмаза. Необходимое контактное давление на ленту со стороны щупов 15 создается пружинами 18 и может регулироваться изменением усилия этих пружин за счет перемещения крышки 19 относительно корпуса 11 по резьбе. Результаты измерения толщины ленты фиксируются электронным прибором 2 представляющим блок управления и индикации.. На схеме (фиг. 2) измерители 1 и 2 и компенсационный измеритель 3 расстояний подключены непосредственно к блоку 21 преобразователя серии зондирующих импульсов во временные интервалы, подключенному двумя выходами к входу преобразователя 22 время напряжение, к выходу которого подключе входом индикатор 23 толщинУ, а также к источнику 24 питания и опорных на- пряжений. Блок 21 состоит из задающего генератора 25, представляющего собой несЕО метричный мультивибратор, генераторов 26, 27 и 28 зондирующих импульсов, усилителей 29, 30 и 31 отраженнь сигналов,формирователей 32 и 33 уси ленных импульсов, счетчиков 34 и 35, триггеров 36 и 37 формирования отпирающих импульсов, триггера 38 разрещения счета, триггера 39 формирования импульса компенсации и триггера 4О формирования измерительного импульса. Устройство работает следующим образом. При подаче в схему напряжения включается генератор 25. Импульсы с генератора 25 поступают на вход формирователей 32 и 33 и одновременно запускают генераторы 26 и 28, импульсы которых возбуждают пьезопластины 13 (фиг. 1) измерителей 1 и 3. Излученный ультразвуковой импульс в каждом изме- , рителе 1 и 3 проходит путь от пьезо- пластины 13 до отражателя 14, попеременно oi ражаясь восемь раз. Каждый отраженный ультразвуковой импульс, достигщий пьезопластины, вызывает появление электрического импульса, ко торый поступает на вход усилителей 29 и 31. Усилители 29 и 31 находятся в постоянно запертом состоянии и открываются только во время прихода положительных импульсов с триггеров 36 и 37. соответствующих состоянию 1. 36 устанавливается в состояние 1 задним фронтом положительного импульса триггера 38, который при этом устанавливается в состояние О первым импульсом с выхода формирователя 32. Аналогично триггер 37 опрокидываетеся в состояние 1 импульсом с форадирователя 33. Опрокидывание триггера 38 в состояние I ,и триггера 37 в состояние О осуществляется импульсом, снимаемым с формирователей 32 и 33. Триггеры 37 и 38 одновременно с отпиранием усилителей 29 и 31 вырабатывают команду на раэрещение счета счетчиками 34 и 35. Усиленные усилителями 29 и 31 импульсы с измерителей 1 и 3 .поступают на формирователи 32 и 3-3 а затем на счетчики 34 и .35. После прихода четвертого импульса на выходе счетчика 34 появляется положительный сигнал, открывающий усилитель 30, передний фронт которого запускает генератор 27 и опрокидывает тригrep 36 в состояние О (усилитель 29 заперт). На формирователь 32 и на счетчик 34 при этом начинают поступать импульсы, снимаемые с измерителя 2, После прихода четвертого импульса счетчик 34 возвращается в исходное состояние О, запирая усилитель 30. ОдноД{ менно триггер 40 устанавливается в сххзтоянив 1.

После прихоаа каждого четвертого импульса на счетчик 35 послеоний пе рвбрасывает триггеры :i 36, 37, 39 и 40 в начальное состояние. Таким образом, на выхоае триггера 40 формируется импульс длительное тью 1 Т| n-i гае Т, Tff и соответственн.о пропорциональны времени прохождения импульсов в измерителях 3, 1 и 2.

На выходе триггера 39 формируется импульс Tj, который используется при термокомпенсации в изменения температуры среды измерителей 1 и 2. При изме 11ении расстояния между щупами 15, например, при наличии лен- ты 16 илч изменении ее толшины про «сходит увеличение длительности импуль са Т|, Длительность импульса Tj в

измерителе 1 преобразуется в подтоянное напряжение, которое измеряется индикатором 23, например вольтметром.

Начальное напряжение, которое полу чается при сомкнутых измерительных щупах, компенсируется, в блоке 21 схемой УСТАНОВКА НУЛЯ. Включение и, мерителей 1 и 2 выполнено так, что синх ронное перемещение щупов 15 вверх-вниз не влияет на точность измерений.

Таким образом, электромеханический контактный измеритель толщины ленты благоааря применению специальных щупов с малым измерительным усилием и износостойкой поверхностью контакта, специальной подвеской внутренней рамки обеспечивает возможность измерения толщшы ленты непосредственно в процессе прокатки с высокой точностью.

УЛЬТРАЗВУКСеОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ :ЛЕНТЫ, содержащее стойку, закрепленную на ней рамку, закрешюнный в рамке датчик толшины, выполненный в виде . : Цвух соосно уствновленных и включенных послецовательно ультразвуковых измерителей расстояний, каждый из которых имеет корпус, заполненный звукопровоа5пцей средой, два преобразователя, один из которых установлен с возможностью перемещения вдоль направления распространения ультразвукового импульса, жестко соединенный с ним контактный щуп иблок управления и индикации, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено второй внутренней рамкой, установленной коаксиально первой на шариковой опоре, каналом компенсации температуриого дрейфа акустических п&с S раметров звукопроводящей среды, дат(Л чик которого вьшолнен в виде ультразвукового измерителя расстояний с фик- .сированной базой между преобразователями, наконечниками контактных щупов, выполненньгми со сферической рабочей поверхностью, первая рамка шарнирно . закреплена на стойке, а датчик толщины жестко соединен с второй рамкой. 00, 00

f10

ffffff

777