Ультразвуковой измеритель линейных величин Советский патент 1985 года по МПК G01B17/02 

1 Изобретение относмтся к измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных размеров. Цель изобретения - повышение точности. На фиг. 1 изображен ультразвуковой измеритель линейных величин на фиг. 2 - временные, диаграммы. Ультразвуковой измеритель содержит первый и второй ультразвуковые преобразователи 1 и 2, генератор 3, времяизмерительный блок 4 последовательно соединенные первый ключ 5, первый вход которого .соединен с выходом генератора 3, выход - с его вторым входом, входа ми первого ультразвукового преобразователя 1 и времяизмерительно го блока 4, и первый счетчик 6, вт рой ключ 7, первый и второй входы которого соединены с выходом гене ратора 3, третий ключ 8 первый вход которого соединен с выходом первого ключа 5, последовательно соединенные четвертый ключ 9, первый вход которого соединен с выходом второго ультразвукового преобразователя 2, а второй вход - с выходом, второго ключа 7, усилитель 10, пятый ключ 11, выход которого соединен с вторым входом вр мяизмерительного блока 4, шестой ключ 12, выход которого соединен с третьим входом четвертого ключа 9, и второй счетчик 13, выход которого соединен с вторым входом пя того ключа 11, и с третьими входа ми первого, второго и третьего ключей 5, 7 и 8, мультивибратор 14 первый вход которого соединен с вы ходом пятого ключа 11, второй вход с выходом второго счетчика 13, третий вход с выходом времяизмерительного блока 4, а выход - с входом первого счетчика 6, седьмой ключ 15, первый вход которого соединен с выходом усилителя 10,второй вход - с выходом второго счетчика 13, а выход - с его третьим входом, входом генератора 3 третьим входом пятого ключа 11. Вт рой ультразвуковой преобразователь предназначен для приема прямого ультразвукового сигнала, излученного первым ультразвуковым преобразователем 1 и отраженного от контролируемой поверхности 16 сиг12нала, излученного за счет отражения прямого сигнала от поверхности второго ультразвукового преобразователя 2, выполненного двухлучевым. Ультразвуковой измеритель линейных величин работает следующим образом. Электрический импульс генератора 3 через открытый первый вход первого ключа 5 возбуждает первый ультразвуковой преобразователь 1. Данный импульс открыва ет второй и третий ключи 7 и 8, запускает времяизмерительный блок 4 и сбрасывает первый счетчик 6, а также запирает первый ключ 5 через второй вход. Первый ультразвуковой преобразователь 1 посылает звуковой импульс 17 (фиг. 2) в направлении второго ультразвукового преобразователя 2 . Спустя время t , необходимое для прохождения базового расстояния &(,, зондирующий импульс отражается от него в направлении контролируемой поверхности 16 и принимается (импульс 18) вторым ультразвуковым преобразователем 2, с которого сигнал поступает на первый вход четвертого ключа 9 и далее через усилитель 10 на пятый ключ 11 с выхода которого поступает на второй вкод времяизмерительного блока 4. Сигнал с выхода пятого ключа 11 поступает на первый вход мультивибратора 14 и открывает через второй вход шестой ключ 12. При этом с времяизмерительного блока 4 на мультивибратор 14 поступает импульс 19, который регулирует частоту следования счетных импульсов мультивибратора 14 в зависимости от значения скорости распространенения звукового импульса 17. Счетные импульсы 20 в момент поступления импульса 18 начинают регистрироваться первым счетчиком 6. Спустя врейя ty, второй ультразвуковой преобразователь 2 возбуждается импульсом, переотраженным контролируемой поверхностью 16 Импульс 21 второго ультразвукового преобразователя 2 поступает на первый вход четвертого ключа 9, на пятый ключ 11 через усилитель 10 и далее через первый вход шестото

3

ключа 12 поступает на второй счетчик 13 и одновременно на-второй вход третьего ключа 8, с выхода которого сигнал поступает на вход генератора. 3.

При этом через шестой ключ 12 импульс закрывает через третий вхо четвертый ключ 9.

Под действием импульса 21 генератор 3 вырабатывает следующий зондирующий .импульсi который через второй вход второго ключа 7, открытого через первый вход предыдущим импульсом, возбуждает второй ультразвуковой преобразователь 2 и открывает через второй вход четвертый ключ 9. Начинается процесс автоциркуляции импульсов по контуру: генератор 3, второй ключ 7, второй ультразвуковой преобразователь 2, четвертый ключ 9, усилитель 10, пятый ключ 11, шестой ключ 12, третий ключ 8, генератор

Одновременно циркулирующие импульсы регистрируются вторым счетчиком 13, который при заполнении своей емкости вырабатывает импульс переполнения, останавливающий через второй вход работу мульт вибратора 14.

Поступление счетных импульсов 2 на первый счетчик 6 прекращается. Прекращением цикла автоциркуляции импульсов и возвращением в исходное состояние первого, второго и третьего ключей 5, 7 и 8 импульсом переполнения второго счетчика 13 заканчивается первый цикл измерения.

Сигнал с выхода второго счетчика 13 открывает через второй вход

06914

седьмой ключ 15, после чего на его первый вход поступает сигнал с усилителя 10.

Выходной сигнал седьмого клюг ча 15 запускает генератор 3 и запирает за собой через третий вход седьмой ключ 15.

С помощью седьмого ключа 15 осуществляется запуск следующего цикfO ла измерения.

Время распространения звука от второго ультразвукового преобразователя 2 до контролируемой поверхности 16 и обратно до поверхности второго ультразвукового преобразователя 2 определяется путем деления содержимого первого счетчика 6 на содержимое (число переполнения) второго счетчика 13. 20 ° полученному времени распространения звука от второго ультразвукового преобразователя 2 до контролируемой поверхности 16 и обратно, до поверхности второго ультра25 звукового преобразователя 2 с учетом времени распространения звука (tg) между первым ультразвуковым преобразователем 1 и поверхностью второго ультразвукового преобразователя 2 и расстояния между ними

30 BO определяют искомый параметр расстояние до контролируемой поверхности й)(.

Использование предлагаемого . ультразвукового измерителя линей ных величин позволяет повысить точность за счет определения времени распространения между первым и п-ым отраженным от контролируемой поверхности импульсом и числа отражений от контролируемой поверхности.

16

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ : ЛИНЕЙНЫХ ВЕЛИЧИН, содержащий два ультразвуковых преобразователя, генератор и времяизмерительный блок отличающийся тем, что с целью повьшения точности он снабжен последовательно соединенными первым ключом, первый вход которого соединен с выходом генератора, а выход - с его вторым входом, входами первого ультразвуко- воГо преобразователя и времяизмерительного блока, и первым счетчиком, вторым ключом, первый и второй входы которого соединены с выходом генератора, третьим ключом, первый вход которого соединен с выходом первого ключа, последовательно соединенными четвертым ключом, первый вход которого соединен с выходом второго ультразвукового преобразователя, а второй вход - с выходом второго ключа, усилителем, пятым ключом, выход которого соединен с вторым входом времяизмерительного блока, шестым ключом, выход которого Соединен с третьим входом четвертогоключа, и вторым счетчиком, выход которого соединен с вторым входом пятого ключа и с третьими входами первого, второго и третьего ключей, мультиI вибратором, первый вход которого соединен с выходом шестого ключа, (Л второй вход - с выходом второго счетчика, третий вход - с выходом времяизмерительного блока, а выход - с входом первого счетчика, седьмым ключом, первый вход которого соединен с выходом усилителя, второй вход - с выходом втоOD О Од рого счетчика, выход - с его.треtьим входом, входом генератора и третьим входом пятого ключа, а OD второй ультразвуковой преобразователь вьшолнен двухлучевым.

71/ 17

iJZT

П

4

г

Фиг.1