Бесконтактный толщиномер Советский патент 1984 года по МПК G01B17/02 

Изобретение относится к средства неразрушающего контроля и может быт использовано для автоматического из мерения размеров различных объектов Известен бесконтактный толщиноме содержащий электроакустически после довательно .соединенные генератор во буждения, излучатель и приемник уль развуковых колебаний, усилитель, аттенюатор, а также буферный каскад, селектор, импульсный расширитель и измерительно-регистрирующий блок 1 3, Недостатком толщиномера является необходимость калибровки перед изме рением для каждого материала. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является бес-контактный толщиномер, содержащий синхронизатор, два измерительных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных импульсного генератора, преобразователя и селективного усипителя, импульсный генератор первого измерительного канала управляющим входом подключен к выходу синхронизатора, второго канала - к выходу селективного усилите ля первого измерительного канала, компенсационный канал, состоящий из электроакустически последовательно соединенных преобразователя, рефлектора и селективного усилителя, два измерителя временных интервалов, генератор квантующих импульсов и индикатор С 2. Недостатком устройства является низкая точность измерений, связанная с погрешностью однократного измерения малых интервалов времени, опреде ляющих толщину изделия. Кроме того, устройство не позволя ет получать масштабированные результаты в виде цифровой индикации, например в метрах, Целью изобретения является повьпле ние точности измерений и обеспечение масштабирования результатов. Поставленная цель достигается тем, что бесконтактный толщиномер, содержащий синхронизатор, два измери тельных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных импульсного генератора, преобразоаателя и селективного усилителя, импульсньй генератор первого измерительного канала управляющим входом подключен к выходу синхронизатора. второго канала -- к выходу селектнвного усилителя первого измерительного канала, компенсационный канал, состоящий из электроакустически последовательно соединенных преобразователя, рес1шектора и селективного усилителя, два измерителя временных интервалов, генератор квантуюищх импульсов и индикатор, снабжен перестраиваемым дешифратором, выходом подключенным к управляющему входу синхронизатора, измерители временного интервала выполнены в виде триггера и счетчика, первый управляющий вход которого подключен к выходу триггера, второй - к выходу синхронизатора 5 а вход Счет - к выходу генератора квантующих импульсов, первые управляющие входы триггеров подключены к выходу селективного усилителя компенсационного канала, второй вход триггера первого измерителя временных интервалов - к выходу селективного усилителя второго измерительного канала, а второй вход триггера второго измерителя временных интервалов - к выходу импульсного генератора первого измерительного канала, выход счетчика первого измерителя временных интервалов соединен с входом индикатора, выход счетчика второго измерителя временных интервалов с входом перестраиваемого дешифратора , а преобразователь компенсационного -канала подключен к выходу импульсного генератора первого измерительного канала. На чертеже представлена блок-схема бесконтактного толщиномера. Толщиномер содержит синхронизатор 1, первый измерительный канал, содержащий импульсный генератор 2, преобразователь 3 и селективный усилитель 4, аналогичный ему второй измерительный канал, содержащий импульсный генератор 5s входом подключенный к выходу селективного усилителя , преобразователь 6 и селективный усилитель 7., компенсационный канал, содержащий преобразователь 8, подключенный к импульсному генератору 2, рефлектор 9 и селекторный усилитель 10, первый 11 и второй 12 измерители временных интервалов, генератор 13 квантующих импульсов, индикатор 14 и перестраиваемый дешифратор 15, выход которого подключен к управляющему входу синхронизатора 1.

Измерители временных интервалов выполнены одинаково и содержат каждый триггер (соответственно 16 и 17) и счетчик (18 и 19). Входы Счет счетчиков 18 и 19 подключены к генератору 13 квантующих импульсов, первый управляющий вход 1 - к выходу триггеров

16и 17, второй R - к выходу синхронизатора 1. Первые входы триггеров 16

и Т7 соединены с выходом селективного усилителя 10, второй вход триггера 16 подключен к выходу селективного усилителя 7, а второй вход триггера

17- к выходу импульсного генератора 2.

Синхронизатор 1 состоит из синхрогенератора 20, элемента 21 И, делителя 22 частоты и триггера 23.

Расстояние между преобразователями 3 и 6 равно расстоянию между преобразователем 8 и рефлектором 9.

Толщиномер работает следукнцим образом.

Синхрогенератор 20 синхронизатора 1 периодически вырабатывает импульсы с частотой , например 1 кГц, которые поступают на входы элемента 21 И и делителя 22. Делитель 22 частоты производит деление с коэффициентом К и формирует на своем выходе короткий импульс с частотой fj./k. Выходной импульс делителя 22 частоты устанавливает на выходе триггера 23 состояние 1, а на выходах счетчиков 18 и 19 - состояние О. Триггер 23, в свою очередь, открывает элемент 21 И, который начинает пропускать импульсы синхрогенератора 20 для запуска импульсного генератора 2.

Импульсный генератор 2 одновременно возбуждает преобразователи 3 и 8, которые излучают импульсы ультразвуковых колебаний во внешнюю среду. Эти импульсы после отражения от поверхности изделия и рефлектора 9 00падают соответственно на преобразоватали 3 и 8, преобразуются в электрические импульсы и усиливаются селективными усилителями 4 и 10. Импульс с выхода усилителя 4 запускает импульсный генератор 5, сигнал которог возбуждает ультразвуковой импульс в преобразователе 6, который, распространяясь во внешней среде, отражается от обратной поверхности изделия, регистрируется преобразователе 6 и усиливается селективным усилителем 7

Эхо-импульс с выхода усилителя 10 поступает на вход измерителей 11 и 12 временных интервалов как стоп-сигнал, а импульсы генератора 2 и селективного усилителя 7 как старт-сигналы.

Триггеры 16 и 17 при помощи этих старт- и стоп-сигналов формируют в каждом-цикле зондирования импульсы длительностью в первом измерителе 11 временных интервалов и Т. 2 L/C - во втором измерителе 12 временных интервалов, где L - расстояние между преобразователями 3 и 6, Н - толщина изделия и с - скорость ультразвука во внешней среде. Эти временные интервалы измеряют посредством набора счетчиками 18 и 19 импульсов с частотой квантования f (обычно несколько десятков мегагерц). Так за один цикл измерений в измерителе 11 накапливается число импульсов N-,TH/{O, в измерителе 12

Процесс зондирования ведет к накоплению в счетчиках 18 и 19 импульсов, продолжается до тех пор пока в счетчике 19 не накопится число импульсов, раьное N L10, где г целое число, определяющее точность измерения.

В момент накопления на счетчике 19 числа N дд перестраиваемый дещифратор 15 формирует импульс, переключающий триггер 23 в состояние О и закрьшающий элемент 21 И. Измерения прекращаются, и на индикаторе появляется результат измерения толщины Н

М,,„ Н.10 п. ,

где

n,r --b:l --cjp

N,

о

Н.

i -о

Следукщий цикл измерений начинается с формирования нового импульса делителем 22 частоты.

Результат измерений фиксируется в виде целого числа импульсов, sanHciaHных на счетчик 18, а необходимые доли линейной размерности обеспечивахл- ся переносом запятой в индикаторе 14.

Предлагаемый бесконтактный толщиномер позволяет уменьшить погрешность измерений за счет применения статистической обработки результата, а также автоматически масштабировать результат в десятичной позиционной системе счисления.

БЕСКОНТАКТНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР, содержащий синхронизатор, два. измерительных канала, каждый изкоторых состоит из последовательно соединенных импульсного генератора, преобразователя и селективного усилителя, импульсный генератор первого измерительного канала управляющим входом подключен к выходу синхронизатора, второго канала - к выходу селективного усилителя первого измерительного канала, компенсационный канал, состоящий из электроакустически последовательно соединенных преобразователя, рефлектора и селективного усилителя, два измерителя временных интервалов, генератор квантующих импульсов и индикатор, отличающ и и с я. тем, что, с целью повышения точности измерений и обеспечения масштабирования результата, он снабжен перестраиваемым дешифратором, выходом подключенным к управляющему -входу синхронизатора, и змерителйвременного интервала выполнены в виде триггера и счетчика, первый управляющий вход которого подключен к выходу триггера, второй - к выходу синхронизатора, a вход Счет - к выходу генератора квантующих импульсов, первые управляющие входы триггеров подключены к выходу селективного усилителя компенсационного канала, второй вход триггера первого измерителя временных интервалов - к выходу селективного усилителя второго измерительного (Л канала, a второй вход триггера второго измерителя временных и нтервалов к выходу импульсного генератора первого измерительного канала, выход счетчика первого измерителя временных интервалов соединен с входом индикатора, выход счетчика второго измерителя ; СО временных интервалов - с входом перестраиваемого дешифратора, a преобразователь компенсационного канала подключен к выходу импульсного генератора первого измерительного канала. 1C

го

21

/б

л

+1

Н 15

Г0