Устройство для ультразвукового контроля затяжки резьбовых соединений Советский патент 1985 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к устройствам для измерения физических параметров тел, в частности к ультразвуковому контролю напряжения (усилия) затяжки в резьбовых соединениях, Целью изобретения является повышение быстродействия. На чертеже приведена блок-схема устройства для ультразвукового контроля затяжки резьбовых соединений. Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, пьезопреобразователь 2, усилитель 3, первый формирователь 4, линию 5 задержки и второй формирователь 6, подключенный к первому входу генератора 1, последовательно соединенные демодулятор 7, входом подключенный к выходу усилителя 3, и блок 8 автоматичес кой регулировки усиления (АРУ), выходом подключенный к второму входу усилителя 3, последовательно соединение блок 9 управления, вторым выходом подключенный к второму входу первого формирователя 4, а третьим - к второму входу генератора 1, индикатор 10, последовательно соединенные кварцевьй генератор 11, преобразователь 12 время - число импульсов, вторым входом подключенный к выходу второго формирователя 6, а вторым выходом - к входу блока 9 управления, реверсивный счетчик 13, вторым входом подключенный к четвертому выходу блока 9 управления, а вторым выходом - к второму входу индикатора 10, и регистр 14, вторым входом подключенный к пятому выходу блока 9 управления, а выходом - к второму входуреверсивного счетчика 13 Устройство работает следующим образом. Блок 9 управления в начальный момент запускает генератор 1, который вырабатывает электрический зондирующий импульс, которым возбуждается пьезопреобразователь 2. Пьезообразователь 2, акустически связанный с контролируемой деталью, например бол том, преобразует электрический импульс в акустический и вводит ультра звуковые колебания (УЗК) в болт. УЗК, отражаясь от противоположного торца болта, поступают вновь на пьезообразователь, 2, где преобразуются в электрические колебания и поступают на усилитель 3. Здесь они усиливаются до определенного уровня за счет охвата усилителя обратной связью, состоящей из демодулятора. 7 и блока 8 АРУ. Усиление до определенного уровня позволяет исключить дополнительную погрешность измерения. Усиленный отраженный импульс по ступает на первый формирователь 4, который настроен блоком 9 управления на срабатывание от переднего фронта первого отраженного импульса. Срабатывая, первый формирователь 4 возбуждает линию 5 задержки, с выхода которой через время задержки Тд на втором формирователь 6 поступает им-г пульс, от которого он срабатывает и сформированньм импульсом запускает генератор 1. Генератор 1 вновь возбуждает пьезопреобразователь 2 и далее процесс повторяется аналогично. При этом в системе устройство - контролируемый болт создается непрерывная импульсная циркуляция с перио--. дом, определяемым временем прохождения УЗК тела болтаи временем задержки в схеме устройства Тц TS + t,, где Т - период непрерывной импульсной циркуляции; tg - время прохождения УЗК тела болта; t. -.задержка, осуществляемая в устройстве. Если первый формирователь 4 на- .. строен блоком 9 управления на срабатывание от переднего фронта зондирующего импульса, то в системе устройство - контролируемый болт теми же элементами устройства создается непрерывная импульсная циркуляция с периодом Тц t-j, т.е. определяемым временем задержки в схеме устройства. В первом цикле работы устройства первый формирователь 4 настроен на срабатывание от переднего фронта зондирующего импульса, т.е. период : непрерывной импульсной циркуляции Тц равен tj. Преобразователь 12 формирует импульс длительностью (в зависимости от необходимой точности) 10 Тц, 100 -Гц или 1000 Тц, и т.д. Этот импульс в преобразователе 12 заполняется импульсами кварцованной частоты, поступающими с кварцевого генератора 11. Таким образом, с преобразователя 12 на реверсивный счетчик 13 поступают импульсы, количестBQ которых определяется длительноетью периода Тц t-, Реверсивный . счетчик 13, сброшенный блоком 9 управления в начальный момент в ноль и настроенный на сложение, считает поступающие на него импульсы, тем самым преобразует длительность Тц t, в число в двоично-десятичном коде. По окончании пачки импульсов, формируемой преобразователем 12, . блок 9 .управления по команде с прео разователя 12 перестраивает реверсивный счетчик 13 на вычитание, а первый формирователь 4 на срабатыва Аие от переднего фронта первого отраженного импульса. В этом случае в системе устройство - контролируемый болт возникает непрерывная импульсная циркуляция с периодом Тц t + tg (определяемым задержкой Б схеме и временем прохождения УЗК тела болта). Преобразователь 12, как и в описанном реткиме, преобразу ет длительность Тцзколичество импульсов кварцованной частоты. Ревер сивный счетчик 13, работая в режиме вычитания, производит вычитание дво ично-десятичного числа, определяющего длительность Тц -- t- + t из двоично-десятичного числа, записанного на реверсивном счетчике 13 при измерении длительности периода Тц to в первом режиме. После окончания вычитания на реверсивном счетчике 13 останется число, определяющее разность t- - (t + tj) tj - t - tg -t. Таким образом, на реверсивном счетчике 13 после вычитания .получается число, характеризу ющее длительность времени распростр нения УЗК в болте. Это число с реве сивного счетчика 13 по команде блока 9 -управления зацисывается в регистр 14 (знак не записывается). Каждый последующий цикл работы устройства начинается с того, что по команде блока 9 управления в реверсивный счетчик 13 записывается число, записанное в регистр 14. Бло 9 управления вновь перестраивает пе вый формирователь 4 на срабатывание от переднего фронта зондирующего импульса, а реверсивный счетчик 13 переключает на сложение. При этом период непрерывной импульсной циркуляции Тц вновь равен t-. Устройство работает аналогично описанному, но на реверсивном счетчикр 13 в результате сложения получается число, определяемое суммой длительностей tg + t,. Индекс О в tj говорит о том, что это значение времени распространения УЗК в теле болта измерено в начальном цикле. После окончания сложения блок 9 управления по команде от преобразователя 12 вновь переключает-реверсивный счетчик 13 ria вычитание, а первый формирователь 4 - на срабатыва-чг ние от переднего фронта первого отраженного импульса. При этом на реверсивном счетчике 13 происходит вычитание(tso + Ч) - (t + t) tg -bt. - Ч S tSo - tB , где t г. - время прохождения УЗК тела болта; t,. - задержка. Т.е; после окончания вычитания на реверсивном счетчике 13 получается число, характеризующее измене-i; ние времени распространения УЗК в теле болта. По команде преобразователя 12 блок 9 управления переносит это число с реверсивного счетчика 13 в индикатор 10. Записи в регистр 14, производимой в начальном цикле, не происходит, и в нем продолжает храниться значение tj . Блок 9 управления вновь устанавливает в реверсивном счетчике 13 число, записанное в. регистре 14, перестраивает реверсивный счетчик 13 на сложение, а первый формирователь 4 на срабатывание от переднего фронта зондирующего импульса, и далее процесс повторяется циклически по описанному принципу. Индикатор Ю индицирует изменение времени прохождения УЗК тела болта. Если к болту не приложены внешние воздействия, то длина болта и скорость распространения будут постоянны, а значит время ty будет одним и тем же. Индикатор 10 в этом случае будет индицировать О, получающийся каждый раз на рэверсивном счетчике J3;. Если болт начать затягивать, то он будет подвержен растяжению. В результате этого происходит удлинение болта и изменение скорости распространения УЗК., Следствием этих изменений является увеличение, времени распространения УЗК в теле болта tj по сравнению с tj, в незатянутом болте. При этом реверсивный счетчик 13, уменьшая в режиме вычитания число, записанное в режиме сложения, дойпет

511886396

до О, переключится блоком 9 управле- с помощью тарировочных таблиц или

ния на режим сложения и таким обра-графиков очень точно измерить напрязом сосчитает разность Aty, отличнуюжение в болте или усилие затяжки, от 0. Как известно, &ty связано с Таким , устройство позвонапряжением в болте (усилием затяж- sляет совместить во времени процесс

ки) нелинейной зависимостью. Исполь-измерения и вычисления и тем показания индикатора 10, можноповысить быстродействие.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ЗАТЯЖКИ РЕЗЬБОВЬК СОЕДИНЕНИЙ, содержащее последовательно соединенные генератор, пьезопреобразователь, усилитель, первый формирователь, линию задержки и второй формирователь, подключенный к первому входу генератора, последовательно соединенные демодулятор, входом подключенный к выходу усилителя, и блок автоматической регулировки усиления, выхрдом подключенный к второму входу усилителя, последовательно соединенные, блок управления, вторым выходом подключенный к второму входу первого формирователя, а третьим выходом - к второму входу генератора и индикатор, о тлич ающе еся тем, что, с целью повьшения быстродействия , оно снабжено последовательно соединенными кварцевым генератором, преобразователем время число импульсов, вторым входом подключенным к выходу второго формирователя, вторым выходом - к входу блока управления, реверсивным счетчиком, вторым входом подключенным к четвертому выходу блока управле е ния, а вторым выходом - к второму (Л входу индикатора, и регистром, втос рым входом подключенным.к пятому выходу блока управления, а выходом к второму входу реверсивного счетчи ка. со 00 05 со со