Ультразвуковой толщиномер Советский патент 1987 года по МПК G01B17/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при ультразвуковом контроле геометрических размеров из- делий.

Цель изобретения - снижение энергопотребления за счет уменьшения частоты зондирующих импульсов без снижения точности.

На чертеже представлена принципиальная схема ультразвукового толщиномера.

Ультразвуковой толщиномер содержит последовательно соединенные кварцевый генератор 1, синхронизатор 2, генератор 3 зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь 4, усилитель 5, формирователь 6, второй вход которого связан с выходом синхронизатора 2, и ключ 7, задатчик 8 кода, соединенньш с вторьпм входом ключа 7, и индикатор 9, последовательно соединенные умножающий цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП) 10 и интегрирующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11, включенные между выходом ключа 7 и входом индикатора 9, и -источник 12 опорного напряжения, соединенньш с ЦАП и АЦП 10, 11, выход кварцевого 1 енератора

1и синхронизатора 2 соединены с входами АЦП 11.

Ультразвуковой толщиномер работает следующим образом.

Каждый интервал .измерения состоит из двух чередующихся циклов. В первом цикле по сигналам, поступающ11м с первого выхода синхронизатора 2, запускается генератор 3 зондирующих импульсов и устанавливается в состояние 1 формирователь 6. Ультразвуковой преобразбватель 4 при этом возбуждает в исследуемрм материале акустические колебания, эхо-сигна лы от которых через время, равное

2d/C, где d - толщина изделия; С - скорость ультразвука, им же принимаются, усиливаются усилителем 5

до амплитуды логических сигналов и сбрасывают формирователь 6 в состояние О.

Логические сигналы информационных интервалов времени поступают на стробируклций вход ключа 7 в виде ш-разрядной ключевой схемы, на выходах которой в течение информационных интервалов присутствует цифровой код, устанавливаемый вручную

или автоматически задатчиком 8 кода, и О - в остальное время. Амплиту- да выходного сигнала умножающего т-разрядного ЦАП 10 в течение информационных интервалов определяется произведением ,rp,e Vo - значение опорного напряжения источника 12, N - десятичньй эквивалент кода, поданного на его цифровые входы, т.е.

O N

-2

5

0

5

0

..+ а где: а,- - логические значения разрядных .коэффициентов. За пределами информационных интервалов амплитуда выходного сигнала ЦАП 10 равна О. В первом цикле измерения интегрирующий АЦП 11 работает в режиме интегрирования входного сигнала, таким образом величина заряда, накопленного за первый цикл, составит: 2V Ndn/CR, где п - количество информационных интервалов, поступивших за цикл на вход усилителя 5, определяемое синхронизатором 2; R - . коэффициент пропорциональности между амплитудой входного сигнала АЦП 11 и током заряда. Во втором цикле измерения синхронизатор 2 прекращает формирование зондирующих импульсов, а АЦП 11 переходит в режим разряда до исходного состояния, обычно до нуля, током, равным . При этом подсчитывается внутренним счет- чиком АЦП 11 число периодов тактовых импульсов кварцевого генератора 1, 5 равных 1/f, укладьшающихся в цикл разряда. Это число определяется, следовательно, выражением:

D 2Nnfd/C,

где D - пропорционально толщине исследуемого изделия и может, корректироваться оператором для подстройки результата измерения по скорости ультразвука с помощью изменения N, значение D фиксируется на выходах АЦП 11 в виде цифрового кода -и индицируется цифровым индикатором 9.

0

5

К источнику 12 опорного напряжения не предъявляется высоких требований по его долговременной температурной стабильности, достаточно, чтобы за интервал измерения нестабильность опорного напряжения V находилась в пределах требуемой точности

измерения. Синхронизация АЦП 11 осуествляется импульсом начала измерения, поступающим с второго выхода синхронизатора 2, и тактовыми импульсами кварцевого генератора 1.

3

В описанной схеме измерение длительности информационного интервала осуществляется с помощью АЦП 11 двоного интегрирования с коррекцией результатов на умножающем ЦАП 10, что позволяет отказаться от быстродействующих пересчетных устройств и снизить тактовую частоту звукового генератора 3 зондирующих импульсов, не снижая точности измерений, так как не используется накопление сигналов в серии тактовых импульсов. Это позволяет снизить энергопотреблние прибора.

Формула изобретения

Ультразвуковой толщиномер, содержащий последовательно электроакустически соединенные кварцевый rejiepaРедактор М.Товтин Заказ 370/41

Составитель А.Олохтонов

Техред Л.Сердюкова Корректор И. .-Эрдейи

Тираж 678Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

тор, синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, преобразователь, усилитель, формирователь, второй вход которого связан с выходом синхрони

затора, и ключ, задатчик кода.

соег и

диненныи с вторым входом ключа, индикатор, отличающийся тем, что, с целью понижения энергопотребления, он снабжен последовательно соединенными умножающим циф- роаналоговым преобразователем и интегрирующим аналого-цифровым преобразователем, включенными между выходом ключа и входом индикатора, и источником опорного напряжения, соединенным с цифроаналоговым и аналого-цифровым преобразователями, выходы кварцевого генератора и синхронизатора соединены с входами аналого- цифрового преобразователя.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при ультразвуковом контроле геометрических размеров изделий. Целью изобретения является снижение энергопотребления за счет уменьшения частоты зондирующих импульсов без снижения точности. Ультразвуковой толщиномер осуществляет измерение информативного временного интервала с помощью АЦП 11 двойного интегрирования с коррекцией результата на умножающем ЦАП 10, не используя накопление сигналов в серии тактовых импульсов, что позволяет снизить S тактовую частоту генератора 3 зонди- рующнх импульсов и тем самым уменьшить энергопотребление прибора. 1 ил.