Ультразвуковой толщиномер Советский патент 1987 года по МПК G01B17/02 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при измерении толщин грубообработанных или сильно корродированных изделий.

Целью изобретения является повыщение надежности контроля за счет отбраковки заведомо неверных показаний при непрохождении зондирующего сигнала.

На чертеже изображена структурная схема ультразвукового толщиномера.

Ультразвуковой толщиномер содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2, преобразователь 3, усилитель 4, первый селектор 5, первый мультивибратор 6, схему 7 антисовпадений, интегратор 8 и индикатор 9, генератор 10 строба, включенный между синхронизатором 1 и первым селектором 5, последовательно соединенные второй селектор 11 и второй мультивибратор 12, включенные между первым селектором 5 и входом схемы 7 антисовпадений, второй вход второго селектора 11 соединен с выходом первого мультивибратора 6, две цепи, каждая из которых содержит диод 13 (14) и соединенные с ним дополнительный индикатор 15(16) и конденсатор 17 (18), а также переключатели 19 и 20, в первой цепи соединенные последовательно с конденсатором 17, а во второй - с конденсатором 18 параллельно, два ключа 21 и 22, первый вход первого ключа 21 соединен с выходом первого мультивибратор.а 6, второй вход первого ключа 21 - с выходом интегратора 8, выход первого ключа 21 - с входом первого диода 13, а первый вход второго ключа 22 - с выходом второго мультивибратора 12, второй вход второго ключа 22 - с выходом интегратора 8, выход второго ключа 22 - с входом второго диода 14.

Ультразвуковой толщиномер работает следующим образом.

Синхронизатор 1 запускает генератор 2 и генератор 10 стробирующих импульсов. Импульс генератора 2 возбуждает преобразователь 3 совмещенного типа, который излучает ультразвуковые колебания через слой контактной жидкости в изделие. Ультразвуковые колебания распространяются в толще изделия и многократно отражаются от его противоположны Х поверхностей. Отраженные от противоположных поверхностей изделия импульсы принимаются преобразователем 3 и преобразуются в электрические импульсы, которые усиливаются и детектируются усилителем 4. После усиления и детектирования эхоимпульсы поступают на вход первого временного селектора 5. Временным селектором 5 управляет генератор 10 стробирующих импульсов, который определяет интервал пропускания первого временного селектора 5 на время действия на его входе только эхоимпуль- сов.

На выход первого временного селектора 5 проходят только эхоимпульсы, отраженные от наружной и внутренней поверхностей изделия. Первый импульс, отраженный от

наружной поверхности изделия, запускает первый мультивибратор 6 и одновременно поступает на первый вход второго временного селектора 11. При запуске мультивибратор 6 генерирует импульс прямоугольной формы, длительность которого

превышает длительность посучедовательности эхоимпульсов, многократно отраженных в толще изделия. Это исключает возможность повторного запуска мультивибратора 6 от одной и той же последовательности многог кратно отраженных в толще изделия эхо- импульсов.

Импульс прямоугольной формы с выхода первого мультивибратора 6 поступает на один из входов схемы 7 антисовпадений и одновременно этот импульс поступает

0 на второй вход второго временного селектора 11 и на управляющий вход первого электронного ключа 21.

Поскольку импульс на выходе первого ждущего мультивибратора б задерживается относительно эхоимпульса от наружной поверхности изделия на время срабатывания первого ждущего мультивибратора 6, то на выходе второго временного селектора 11 выделяются эхоимпульсы, отраженные от внутренней поверхности изделия. Первый из пос ледовательности эхоимпульсов, отраженных от внутренней поверхности изделия, с выхода второго временного селектора 11 поступает на вход второго мультивибратора 12 и запускает его, в результате чего на его выходе появляется импульс прямоугольной формы, длительность которого превышает

5

5

длительность прямоугольного импульса первого мультивибратора 6.

Импульс прямоугольной формы с выхода второго мультивибратора 12 поступает на

второй вход схемы 7 антисовпадений и на управляющий вход второго электронного ключа 22. В схеме 7 антисовпадений производится сложение двух импульсов прямоугольной формы одинаковой амплитуды и полярности, сдвинутых один относительно другого на время, определяемое временным интервалом между эхоимпульсами от наружной и внутренней поверхностей изделия, который пропорционален измеряемой толщине изделия.

Выработанный в схеме 7 антисовпадений

импульс прямоугольной формы длительностью, равной времени прохождения ультразвуковых колебаний через толщину изделия, поступает на интегратор 8, где происходит его преобразование в напряжение

постоянного тока, величина которого пропорциональна измеряемой толщине изделия. С выхода интегратора 8 11апряжение постоянного тока поступает на индикатор 9 текущего значения толщины изделия.

делия, то на выходе схемы 7 антисовпадений появляется импульс длительностью, равной длительности импульса, 11оступивн1е- го с выхода первого мультивибратора 6. Поскольку длительность этого импульса в несколько раз превышает временной интервал между эхоимпульсами от наружной и внутренней поверхностей изделия, то на выходе интегратора 8 появляется ложное напряжение, величина которого также нреЭто же напряжение поступает на сигнальные входы электронных ключей -21 и 22, которые в исходном состоянии разомкнуты.

С приходом импульса с выхода первого мультивибратора 6 на управляющий вход электронного ключа 21 последний замыкается и в результате на катод диода 13 с выхода интегратора 8 через электронный ключ 21 поступает положительное

напряжение постоянного тока, величина ко- 10 вышает напряжение, пропорциональное ii3- торого пропорциональна текущему значениюмеряемой толщине изделия 1. При появизмеряемой толщины изделий. В момент лении такого импульса с выхода первого замыкания электронного ключа 21 черезмультивибратора 6 на управляющем входе

диод 13 начинает разряжаться конденса-электронного ключа 21 происходит его затор 17, который до начала измерения был мыкание, и с выхода интегратора 8 через

электронный ключ 21 на катод диода 13 поступает ложное напряжение постоянного тока.

Но так как конденсатор 17 был заряжен до напряжения, соответствуюп1его

ду диода 13, через который происходит 20 минимальной толщине изделия, котор ое зна- разряд конденсатора 17. Следовательно,чительно ниже уровня «ложного напряжения на катоде диода 13, то изменения показаний индикатора 15 запоминания минимального значения толщины изделия не происходит.

При пропадании эхоимпульса, отраженного от внутренней поверхности изделия, второй мультивибратор 12 прекращает подачу на управляющий вход электронного ключа 22 разрешающего импульса прямозаряжен от источника положительного напряжения через переключатель 19. Уровень напряжения, до которого разряжается конденсатор 17, определяется величиной постоянного напряжения, приложенного к катоуменьшение постоянного напряжения на катоде диода 13 вызывает уменьщение постоянного напряжения на его аноде, до уровня которого разряжается конденсатор 17, в то время как увеличение постоянного напряжения на катоде диода 13, соответствующее увеличению толщины изделия, сохраняет предыдущий уровень.

Таким образом, информация о мини25

мальном значении толщины изделия запоминается на конденсаторе 17 в виде напряжения постоянного тока, значение которого фиксируется с помощью индикатора 15. С приходом импульса с выхода второго мультивибратора 12 на управляющий вход электронного ключа 22 он замыкается и через него с выхода интегратора 8 поступает положительное напряжение постоянного тока, величина которого пропорциональна текущему значению измеряемой толщины изделия, и через диод 14 и переключаэл угольной формы, и ложное напряжение постоянного тока с интегратора 8 через электронный ключ 22 не проходит, так как последний разомкнут. Поэтому указанное напряжение не вызывает изменения уровня напряжения на конденсаторе 18, до которого он был заряжен в момент запоминания информации о максимальном значении толщины изделия при отсутствии нарушения акустического контакта.

Возможен случай, когда в результате нарущения акустического контакта или на35

тель 20 ( «Сброс) заряжает конденса- дО -тичия сильно корродированных поверхностей

контролируемого изделия происходит кратковременное пропадание обоих эхоимпульсов, т. е. эхоимпульсов, отраженных от наружной и внутренней поверхностей изделия. В этом случае первый и второй мультитор 18. Напряжение, до которого зарядился конденсатор 18, со знаком плюс прикладывается к катоду диода 14 и запирает его. Когда потенциал на конденсаторе становится равным потенциалу на аноде диода 14, заряд конденсатора 18 пре- 45 вибраторы 6 и 12 прекращают генериро- кращается. В то же время уменьщениевать импульсы прямоугольной формы и подавать их на соответствующие входы схемы 7 антисовпадений и электронных ключей 21 и 22. В результате этого электронные ключи 21 и 22 находятся в разомкнутом мальном значении толщины изделия запо- 50 состоянии и, тем самым, исключается воз- минается на конденсаторе 18 в виде на-можность разряда конденсатора 17 и нарупряжения, фиксируемого с помощью индикатора 16.

Если в процессе сканирования поверхности контролируемого изделия преобразователем 3 происходит кратковременное нару- 55 шение акустического контакта, в результате

напряжения на выходе электронного ключа 22 не .может вызвать уменьшения напряжения на конденсаторе 18.

Таким образом, информация о максишение заряда конденсатора 18.

Таким образом, благодаря введению ключей 21 и 22 исключается влияние пропадания акустического контакта на показания индикаторов минимальной и максимальной толщины изделия, что повышает надежность контроля.

чего происходит пропадание эхоимпульса, отраженного от внутренней-поверхности изделия, то на выходе схемы 7 антисовпадений появляется импульс длительностью, равной длительности импульса, 11оступивн1е- го с выхода первого мультивибратора 6. Поскольку длительность этого импульса в несколько раз превышает временной интервал между эхоимпульсами от наружной и внутренней поверхностей изделия, то на выходе интегратора 8 появляется ложное напряжение, величина которого также нревышает напряжение, пропорциональное ii3- меряемой толщине изделия 1. При появэл угольной формы, и ложное напряжение постоянного тока с интегратора 8 через электронный ключ 22 не проходит, так как последний разомкнут. Поэтому указанное напряжение не вызывает изменения уровня напряжения на конденсаторе 18, до которого он был заряжен в момент запоминания информации о максимальном значении толщины изделия при отсутствии нарушения акустического контакта.

Возможен случай, когда в результате нарущения акустического контакта или на35

дО -тичия сильно корродированных поверхностей

контролируемого изделия происходит кратковременное пропадание обоих эхоимпульсов, т. е. эхоимпульсов, отраженных от наружной и внутренней поверхностей изделия. В этом случае первый и второй мультивибраторы 6 и 12 прекращают генериро- вать импульсы прямоугольной формы и подавать их на соответствующие вхо антисовпадений и электронных и 22. В результате этого электр чи 21 и 22 находятся в р состоянии и, тем самым, исклю можность разряда конденсатора

шение заряда конденсатора 18.

Таким образом, благодаря введению ключей 21 и 22 исключается влияние пропадания акустического контакта на показания индикаторов минимальной и максимальной толщины изделия, что повышает надежность контроля.

Формула изобретения Ультразвуковой толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор, нреобразователь, усилитель, первый селектор, первый мультивибратор, схему антисовпадений и индикатор, генератор строба, включенный между синхронизатором и первым селектором последовательно соединенные второй селектор и второй мультивибратор, включенные между первым селектором и входом схемы антисовпадений, второй вход второго селектора соединен с выходом первого мультивибратора, две цепи, каждая из которых содержит диод и соединенные с ним дополнительный индикатор и конденсатор, а также переключатель, соединенный последовательно с конденсатором в первой цепи, а во второй - соединенный с конденсатором параллельно, отличающийся тем, что, с целью

повыщения надежности контроля, он снабжен двумя ключами, первый вход первого ключа соединен с выходом первого мультивибратора, второй вход первого ключа - с выходом интегратора, выход первого

ключа - с входом первого диода, а первый вход второго ключа - с выходом второго мультивибратора, второй вход второго ключа - с выходом интегратора, выход второго ключа - с входом второго диода.

Изобретение относится к области не- разрушающего контроля и может быть использовано при измерении толщин грубооб- работанных или сильно корродированных изделий. Целью изобретения является повышение надежности контроля за счет отбраковки заведомо неверных показаний при непрохождении зондирующего сигнала. При нарущении акустического контакта первый мультивибратор вырабатывает импульс длительностью больщей, чем интервал между эхоимпульсами от наружной и внутренней поверхностей изделий, на интеграторе появляется большее напряжение, которое блокирует при помощи ключа индикатор максимальной толщины. При пропадании эхосигна- лов от обеих поверхностей изделия ключи размыкаются и блокируют индикаторы максимальной и минимальной толщины. Это позволяет сделать индикацию более устойчивой и повысить надежность контроля. I ил. со сд 1чЭ го о