Способ бесконтактного измерения толщины металлических изделий из электропроводящих и ферромагнитных материалов Советский патент 1986 года по МПК G01B17/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении геометрических размеров изделий.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности.

На чертеже изображено устройство, реализующее способ бесконтактного измерения толщины металлических изделий из электропроводящих и ферромагнитных материалов.

Устройство содержит ускоритель 1 электронов с коллиматором 2, предназначенный для локализации электронов определенной точке поверхности контролируемого изделия 3, последовательно соединенные электромагнитно-акустический (ЭМА) преобразователь 4 и измерительный блок 5,

Устройство работает следующим образом.

Возбуждают ускоритель 1 электронов, излучающий электроны, которые при взаимодействии с веществом контролируемого изделия 3 теряют часть своей энергии, идущей на образование в контролируемом изделии 3 зоны повышенной температуры. Образование в контролируемом изделии 3 зоны повьппенной температуры приводит к формированию поли нестационарных, термоупругих механических напряжений, разгрузки которых, учитывая локальный, импульсный характер облучения контролируемого изделия 3, идут путем излучения акустических волн. Ускоритель 1 электронов позволяет формировать пучки электронов с длительностью до единиц наносекунд. Наносекундная длительность импульсов обеспечивает практически мгновенный процесс формирования зоны повьшенной температуры, что позволяет повысить эффективность преобразования энергии частиц пучка в акустическую энергию за счет снижения влияния диффузионных эффектов, связанных с диффузией тепла из зоны возбуждения в необлученные области изделия, i

Для электропроводящих и ферромагнитных материалов длительности диффузионных тепловых эффектов, возникающих при облучении ускорителями электронов, не превьшают нескольких микросекунд.

Значительные величины амплитуд генерируемых и, соответственно.

26058

величины отраженных акустических импульсов позволяют существенно повысить значение сигнала с ЭМА-преобразо- вателя,работающего только в режиме при5 ема,снижают требования к величине и стабильности зазора между преобразователем и контролируемым изделием 3 и обеспечивают надежную дистанционную регистрацию ультразвуко10 вых колебаний при зазорах не менее 10 мм. Большая крутизна фронтов возбуждаемых акустических импульсов обеспечивает высокую точность измерения толщины изделий. Кроме того,

t5 ярко выраженный подповерхностный характер формирования ультразвука приводит к снижению требований к состоянию поверхности контролируемого изделия 3 и, соответственно, к по20 вьщ1ению точности измерений.

Вьтолнение условия полного поглощения излученных электронов в материале контролируемого изделия 3 обеспечивает возможность эффективного

25 измерения толщин изделия, так как длительность возбуждаемых (зондирующих) импульсов в данном случае определяется глубиной проникновения частиц с максимальной энергией в веще30 ство контролируемого изделия, деленной на скорость продольных звуковых волн. Фактически выполнение данного условия исключает попадание зондирующего импульса, генерируемоJJ го пучком электронного излучения, в мертвую зону ультразвукового контроля. Выбор диаметра пучка электронов выбирается из соотношения

d -i2-5i5 1,

40 Р

где R - глубина проникновения импульсного излучения электронов;

Р- плотность контролируемого изделия, которое обеспечивает мирование акустических импульсов с плоскими волновыми фронтами, что важно для повьшения точности измерений .

Величина R для различных типов

50 излучения: электронов, протонов, ионов и т.д., либо табулируется, либо рассчитывается с высокой степенью точности .(до 0,5%) по эмпирическим формулам для соответству55 ющего диапазона энергии (Е ) излучения.

Сущность способа заключается в следующем.

3

Пучок электронов ускорителя I электронов через отверстие коллиматора 2 и соосного с ним электрома - нитно-акустического преобразователя 4 падает на поверхность изделия 3, толщину которого необходимо определить . При поглощении пучка электронов в материале контролируемого изделия 3 в нем возбуждаются акустические колебания, которые принимаются электромагнитно-акустическим преобразователем 4, усиливаются и обрабатываются с выделением временного интервала между отраженными импульсами в измерительном блоке 5.

Формула изобретения

Способ бесконтактного измерения толщины металлических изделий из электропроводящих и ферромагнитных материалов, заключающийся в возбуждении и приеме прошедшего через из26058

делие ультразвукового импульса и из- мерении временного интервала между первым и вторым отраженными импульсами, отличающийся тем,

5 что, с целью повьштения точности и чувствительности, прием ультразвуковых колебаний осуществляют электромагнитно-акустическим преобразователем с отверстием в центре, возбуж10 дение ультразвукового импульса осуществляют путем направленного импульсного излучения электронов наносе- кундной длительности через отверстие электромагнитно-акустического

15 преобразователя, а диаметр d пучка электронов выбирают из соотношения

d

10 R

где

R - глубина проникновения импульсного излучения электронов;Р- плотность изделия.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь:зовано при измерении геометрических размеров изделий. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности. .В устройстве возбуждают ускоритель электронов, который излучает поток электронов. Поток электронов через отверстие коллиматора и соосного с ним электромагнитно-акустического преобразователя падает на поверхность изделия, толщину которого необходимо определить. При поглощении пучка электронов в материале контролируемого изделия в нем возбзгж- даются акустические колебания, которые принимаются электромагнитно-акустическим преобразователем, усиливаются, обрабатываются с выделением временного интервала между отраженными импульсами в измерительном блоке. Диаметр d излученного пучка электронов выбирают из соотношения 1 OR d --, где R - глубина проникнбвения импульсного излучения электронов; Я- плотность изделия. 1 ил. кп

Составитель Г.Рыжакова Редактор О.Юрковецкая Техред И.Попович Корректор Л.Патай

Заказ 2111/29 Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий II3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4