Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к устройствам контроля ультразвуковым эхоимпульсным методом толщины различных сред, преимущественно для измерения трлщины кавитационных каверн, возникающих на различных конструкциях при обтекании ихпотоком жидкости с большими скоростями.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения размера кавитационных каверн на поверхности тел в водных потоках путем задания определенного расстояния между преобразователем и поверхностью тела.

На фиг. 1 представлена блок-схема ультразвукового эхоимпульсного толщиномера; на фиг. 2 - временные эПюры, поясняющие его работу.

Ультразвуковой эхоимпульсный толщиномер содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, декадный делитель 2 частоты, генератор 3 зондирующих импульсов, акустический преобразователь 4, усилитель-формирователь 5, элемент 6 совпадения и счетчик 7. В толщиномере имеется также регистр 8 памяти с блоком 9 ввода, подключенным к входам его разрядов. Между входами одноименных декад делителя 2 и разрядов регистров 8 включены элементы 10-12 совпадения, выходы которых соединены с входами элемента 13 совпадения Выход элемента 13 совпадения подключен к третьему входу счетчика 7. Между выходами одноименных декад делителя 2 и разрядов второго регистра 14 с устройством 15 ввода включены элементы 16-18 совпадения, выходы которых подключены к входам второго элемента 19 совпадения. Выход последнего соединен с входом триггера 20, второй вход которого подключен к выходу делителя 2.

Толщиномер работает следующим

(Ьбразом.

Перед проведением измерений с по.мощью предложенного толщиномера в регистр 8 памяти с помощью блока 9 вводится величина расстояния акустического преобразователя до поверхности обтекаемого тела, в регистр 14 - расстояние, величина которого близка к величине расстояния от преобразователя до поверхности каверны но заведомо меньше ее. В процессе работы толщиномера синхронизатор 1, вырабатывает импульсы сх.(фиг. 2),

частота которых понижается делителем 2. С вькода последнего синхроимпульсы /подаются на генератор 3 зондирующих импульсов, который возбуждает акустический преобразователь 4. Акустический импульс проходит через слой воды и, отразившись от поверхности кавитационной каверны, принимается преобразователем 4 и формируется усилителем-формирователем 5 в о,строконечныеимпульсы - . Эти импульсы проходят через элемент 6 совпадения и открывают счетчик 7, которьй начинает подсчитывать им пульсы наполнения, поступающие на его второй вход с выхода синхронизатора 1 - ось г. . Одновременно с этим элементы 10-12 совпадения сравнивают показания декад счетчика 7 и 0 разрядов регистра 8. При равенстве чисел в декадах и разрядах на выходе элемента 13 совпадения появляется импульс, эквивалентный отраженному от обтекаемого тела эхосигналу 5 ось . Этот импульс поступает на третий вход счетчика 7 и закрывает его, вследствие чего подсчет импульсов синхронизатора 1 счетчиком 7 прекращается и на индикаторе счетчика 7 0 появляется значение толщины кавитационной каверны, выраженное в линейных единицах.

Элемент 6 совпадения управляется следующим образом.

5 С выхода делителя 2 синхроимпульс «подается на второй вход триггера 20 и переводит его в состояние О ось t , закрывая тем самым элемент 6 совпадения, вследствие чего на счет40 чик 7 не проходят ложные эхосигналы. Поскольку в памяти регистра 14 содержится расстояние, меньшее величины расстояния от преобразователя до поверхности каверны, то импульс А, 45 возникающий на выходе элемента 19 совпадения, появляется раньше, чем отраженный от каверны импульс . Импульс с- переводит триггер 20 в состояние 1, открывая тем самым эле50 мент 6 совпадения, который пропускает на первьй вход счетчика 7 импульс .

Толщина кавитационной каверны

может быть измерена также путем посев / тепенного увеличения Величины рас-

стояния, которое содержится в памяти регистра 14. Как только это расстоя-, ние станет равным расстоянию от преобразователя до свободной поверхности каверны, элемент 6 совпадения пропустит отраженный импульс на вход счетчика 7 и последний покажет О. Толщина кавитационной каверны может быть определена путем вычитания дру из друга расстояний, содержащихся .в памяти регистров 8 и 14. Для проведения калибровки прибора необходимо создать докавитационный режим обтекания и после этого 1 изменять частоту синхронизатора 1, ;фиксируя момент перехода показаний счетчика 7 от нуля к первой значащей единице, что соответствует сов падению по времени прихода отраженного от поверхности тела импульса и эквивалентного ему импульса на выходе элемента 13 совпадения. Посколь ку появление эквивалентного импульса обусловлено совпадением количества импульсов, поступивших с синхронизатора 1 на делитель 2, с величиной расстояния от преобразователя 4 до поверхности обтекаемого водным потоком тела, которая хранится в памяти регистра 8, то после проведения калибровки значение одного импульса синхронизатора 1 совпадает с едини-цей младшего разряда регистра 8, благодаря чему показания счетчика 7 дают толщину каверны в единицах длины. Использование предлагаемого толщиномера позволяет расширить област применения ультразвуковых толщиномеров и дает возможность измерения толщины газовых прослоек кавитацион ных каверн, возникающих в водных по токах на поверхности обтекаемых тел что приносит ценную информацию о ха рактеристиках кавитационных режимов обтекания. Формула изобретения Ультразвуковой эхоимпульсный толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор и счетчик, последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, акустический преобразователь и усилительформирователь, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения размера кавитационных каверн на поверхности тел в водных потоках, он снабжен N-декадным делителем частоты следования импульсов, включенным между синхронизатором и входом генератора зондирующих импульсов, двумя N-разрядными регистрами памяти, двумя блоками ввода, подключенными к входам разрядов соответствующих регистров памяти, 2N элементами совпадения, каждый из которых включен между выходами одноименных декад декадного делителя . частоты следования импульсов и соответствзтощих разрядов регистров памяти, первым и вторым N-входовым элементом совпадения, к входам каждого из которых подключень входы соответствующих из 2N элементов совпадения, последовательно соединенных триггером, вход которого соединен с выходом первого N-входового элемента совпадения, и дополнительным элементом совпадения, второй вход которого подключен к выходу усилителяФормирователя, а .выход подключен к второму входу счетчика, третий вход которого соединен с выходом второго N-входового элемента совпадения.

Изобретение относится к устройствам контроля ультразвуковым эхои шyльcным методом толщины различных сред. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения размера кавитационных каверн на поверхности тел в водных потоках путем задания определенного расстояния между преобразователем и поверхностью тела. На первый регистр памяти с помощью устройства ввода заносится информация о расстоянии от преобразователя до поверхности обтекаемого потоком тела. На второй регистр памяти заносится число, которое заведомо меньше, чем расстояние от преобразователя до поверхности каверны. Акустический импульс проходит через слой воды и, отразившись от поверхности кавитационной каверны, принимается преобразователем. Пройдя через усилитель-формирователь, эти импульсы открьшают счетчик, который подсчитывает импульсы заполнения. При равенстве числа, записанного в регистре памяти и разрядов декадного делиi теля, появляется импульс, эквивалентньй отраженному от обтекаемого тела (Л эхосигналу и закрывает счетчик. Поскольку начало счета было задано импульсом, отраженным от границы каверны, то число подсчитанных импульсов будет пропорционально ее толщине. 2 ил. ю ч N3 о О :л