Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер Советский патент 1987 года по МПК G01B17/02 

Изобретение относится к нераэруша- ющему контролю и может быть использовано при измерении толщины различных материалов, уровня в жидкостях, глубины залегания дефектов, измерении скорости УЗ в металлах и жидкостях .тьим входам второй 10 и третьей 13 схем совпадений.|

Толщиномер работает следукшщм образом.

Синхронизатор 1 передним фронтом запускает генератор 2 зондирунвдих импульсов, устанавливает RS-триггеры 6, 9 и 12 и измеритель 14 временных ин- шение надежности контроля и повышение ю тервалов в исходное состояние и запу- точности измерения за счет точного екает первый одновибратор 5. Генера- фиксирования временного положения ам- тор 2 возбуждает пьезопреобразователь

3. УЗ импульс, излученный пьезопре- образователем, вводится нерез согла- 15 сующую среду в контролируемое изделие и, распространяясь в нем, претерпевает многократные отражения от поверхностей. УЗ колебания, возникающие при этом, принимаются пьезопреобра- 2Q зователем 3, преобразуются им в электрические сигналы, которые поступают на усилитель 4. Усиленные сигналы поступают на входы первого 16 и второго 20 компараторов. На один из вхо- 2 зондирующих импульсов, приемо-пере- 25 дов первого компаратора 16 подается дающий преобразователь 3 и усилитель опорное напряжение и , которое выби- 4, последовательно соединенные первые рается несколько большим, чем макси- одновибратор 5, входом подключенный мальная амплитуда шумов. Импульсы на к второму выходу синхронизатора 1, выходе первого компаратора 16 появля- RS-триггер 6, схему 7 совпадений, вы- зо }ются, когда амплитуда сигналов на ходом подключенную к С-входу первого RS-триггера 6, вторые одновибратор 8, RS-триггер 9, схему 10 совпадений, вторым выходом подключенную к S-BXO- ду второго RS-TpH rrepa 9, третьи одновибратор 11, RS-триггер 12, схему 13 совпадений, вторым выходом подключенную к С-входу третьего RS-триггера 12, измеритель 14 временных интервалов, вторым входом подключенньй к первому выходу второй схемы 10 совпадений, и индикатор 15, установочные R-входы первого 6, второго 9 и третьего 12 RS-триггеров и третий вход

45

Целью изобретения является повыплитуд эхо-сигналов при изменении внешних параметров, таких как изменение толщины, шероховатости, кривизны поверхности и т.д., а также исключения перестройки порогов формирователей импульсов и входного усилителя.

На чертеже приведена блок-схема ультразвукового эхо-импульсного толщиномера.

Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор

35

измерителя 14 временных интервалов подключены к второму выходу синхронизатора 1, первьй компаратор 16, первым входом подключенньй к выходу усилителя 4,-вторым входом - к источнику опорного напряжения, а выходом - к вторым входам первой 7, второй 10 и третьей 13 схем совпадений, первый резистор 17, фазосдвигающую цепочку из второго резистора 18 и конденсатора 19 и второй компаратор 20, первым и вторым входами подключенньй соответственно через первьй резистор 17 и фазосдвигающую цепочку 18, 19 к выходу усилителя 4, а выходом - к тревходе будет больше, чем уровень опорного напряжения. Сигналы подаются одновременно и на входы второго компаратора 20. Причем на инвертирунхций вход сигнал подается с задержкой, обусловленной наличием фазосдвигаю- щей цепочки R-18, G 19. В результате сравнения двух сигналов на выходе второго компаратора 20 появляются им- Q пульсы, фронты которых соответствуют переходам через равнопотенциальные состояния входов второго компаратора 20. Эти состояния отстоят от истинного положения амплитуды эхо-сигнала на время, определяемое постоянной времени RC-цепочки. Для вьщеления информационных сигналов из серии импульсов служат одновибраторы 5, 8 и 11, RS- триггеры 6, 9 и 12 и схемы 7, 10 и 13 совпадения.

Длительность выходного импульса первого одновибратора 5 определяется временем переходных процессов в усилителе 4 и толщиной согласующего материала. По заднему фронту импульса взводится первьй триггер 6. На выходе его устанавливается потенциал, разрешающий прохождение импульсов от первого компаратора 16 через первую

50

55

3. УЗ импульс, излученный пьезопре- образователем, вводится нерез согла- 5 сующую среду в контролируемое изделие и, распространяясь в нем, претерпевает многократные отражения от поверхностей. УЗ колебания, возникающие при этом, принимаются пьезопреобра- Q зователем 3, преобразуются им в электрические сигналы, которые поступают на усилитель 4. Усиленные сигналы поступают на входы первого 16 и второго 20 компараторов. На один из вхо- 5 дов первого компаратора 16 подается опорное напряжение и , которое выби- рается несколько большим, чем макси- мальная амплитуда шумов. Импульсы на выходе первого компаратора 16 появля- о }ются, когда амплитуда сигналов на

5

5

входе будет больше, чем уровень опорного напряжения. Сигналы подаются одновременно и на входы второго компаратора 20. Причем на инвертирунхций вход сигнал подается с задержкой, обусловленной наличием фазосдвигаю- щей цепочки R-18, G 19. В результате сравнения двух сигналов на выходе второго компаратора 20 появляются им- Q пульсы, фронты которых соответствуют переходам через равнопотенциальные состояния входов второго компаратора 20. Эти состояния отстоят от истинного положения амплитуды эхо-сигнала на время, определяемое постоянной времени RC-цепочки. Для вьщеления информационных сигналов из серии импульсов служат одновибраторы 5, 8 и 11, RS- триггеры 6, 9 и 12 и схемы 7, 10 и 13 совпадения.

Длительность выходного импульса первого одновибратора 5 определяется временем переходных процессов в усилителе 4 и толщиной согласующего материала. По заднему фронту импульса взводится первьй триггер 6. На выходе его устанавливается потенциал, разрешающий прохождение импульсов от первого компаратора 16 через первую

0

5

схему 7 совпадения. Первый импульс, соответствующий первому эхо-импульсу, пройдя через первую схему 7 совпадения, своим задним фронтом по С-входу сбрасывает первый RS-триггер 6, который запрещает дальнейшее прохождение импульсов через первую схему 7 совпадений. Инвертированньй импульс запускает второй одновибратор 8, по заднему фронту его импульса взводится второй RS-триггер 9. На выходе второго RS-триггера 9 устанавливается потенциал, разрешающий прохождение импульсов через вторую схему 10 совпадения. После сложения импульсов на выходе второй схемы 10 совпадений появляется импульс, соответствующий второму данному эхо-импульсу. Задним фронтом этого импульса второй RS- триггер 9 сбрасывается и запрещает прохождение импульсов через вторую схему 16 совпадения. Инвертированный

Ультразвуковой эхо-импульсньй толщиномер, содержащий последовательно 20 соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемно-пере- дающий преобразователь и усилитель, последовательно соединенные первые одновибратор, входом подключенный

импульс запускает третий одновибратор 11, который генерирует импульс, зад- 25 к второму выходу синхронизатора, RS- ним фронтом которого взводится третий триггер, схему совпадений, выходом RS-триггер 12.подключенную к С-входу первого RSНа вьсходе третьего RS-триггера 12 устанавливается потенциал, разрешаютриггера, вторые одновибратор, RS- триггер, схему совпадений, вторым

щий прохождение импульсов через тре- 30 выходом подключенную к S-входу второтью схему 13 совпадения. После сложения импульсов и на входе третьей схемы 13 совпадений проявляется импульс, соответствуюш 1Й третьему эхо- импульсу. Задним фронтом этого импульса третий RS-триггер 12 сбрасывается и запрещает прохождение импульсов через третью схему 13 совпадения. Таким образом, из всей серии импульсов выбирается два импульса, передние фронты которых соответствуют положению амплитуд второго и третьего эхо-импульсов, а время между ними при любых изменениях амплитуд эхо-импульсов соответствует измеряемой толщине.

Импульсы поступают на измеритель 14 временных интервалов, где длительность , преобразуется в метрические единицы, соответствующие измеряемой толщине, вторая высвечивается индикатором 15.

Использование изобретения позволяет повысить точность контроля

материалов и стабильность измерений при наличии различных возмущающих факторов: переменная толщина, изменяющаяся шероховатость, кривизна поверхности и т.п., приводящих к резкому и непредсказуемому изменению амплитуды сигналов в процессе автомати- зированного контроля крупногабаритных деталей сложной формы. Кроме того, позволяет исключить перестройку порогов формирователей импульсов входного усилителя при контроле материалов с

различными коэффициентами затухания, изменяющейся шероховатости и кривизне поверхности и тем самым упростить настройку прибора и ввод его в эксплуатацию.

Формула изобретения

Ультразвуковой эхо-импульсньй толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемно-пере- дающий преобразователь и усилитель, последовательно соединенные первые одновибратор, входом подключенный

к второму выходу синхронизатора, RS- триггер, схему совпадений, выходом подключенную к С-входу первого RSтриггера, вторые одновибратор, RS- триггер, схему совпадений, вторым

го RS-триггера, третьи одновибратор, RS-триггер, схему совпадений, вторым выходом подключенную к С-входу третьего RS-триггера, измеритель временных интервалов, вторым входом подключенный к первому выходу второй схемы совпадений и индикатор, установочные R-входы первого, второго и третьего RS-триггеров и третий вход измерителя

временных интервалов подключены к второму выходу синхронизатора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности контроля и повьшгения точности измерений, он

снабжен первым компаратором,первым входом подключенным к выходу усилителя, вторым входом - к источнику опорного напряжения, а выходом - к вторым входам первой, второй и тре-

гьей схем совпад-ний, первым резистором, фазосдвигающей цепочкой из второго резистора и конденсатора, и вторым компаратором, первым и вторым входами подключенным соответственно

через первый резистор и фазосдвигаю- щую цепочку к выходу усилителя, а выходом - к третьим входам второй и третьей схем совпадений.

Изобретение относится к неразру- шающему контролю. Целью изобретения является повышение производительности и надежности контроля и повышение точности измерения за счет точного фиксирования временного положения амплитуд эхо-сигналов при изменении параметров контролируемого объекта, а также исключения перестройки порогов формирователей импульсов и входного усилителя. В приемный тракт толщиномера введены два компаратора 16 и 20 и фазосдвигающая цепочка из резистора 18 и конденсатора 19. Первый компаратор 16 позволяет осуществить временную селекцию эхо-импульсов и избави ться от шумов, а совместная работа компараторов 16 и 20 обусловливает выделение из всех импульсов, формируемых вторым компаратором 20, только тех, передний фронт которых соответствует положению амплитудных значений эхо-импульсов во времени. 1 ил. (Л со СП 1 О со