Ультразвуковой резонансный толщиномер Советский патент 1988 года по МПК G01B17/02 

4

00 4

ю

а

Изобретение откоск1 ся :х акустк- ческкм методам нсразрушающего контре-- ;ля и может быть использовано для измерения толщины металлкче-:;ких изделий с односторонним достул1:ом к поверхности

Цель изобр8тени5 - поз-лшакие до- .стоверности контроля и расширение I диапазона из зepeння,

На чертеже прадетавлана блок-сз : ;- ма ультразвуковот о резонс кснс;г о тол- щиномера,.

Толщиномер -содерлснт последовательно соединенные пьезоттреобрэ.зова- тель 1э генератор 2 тсачаклюй:: частоты,. ю поч 3, улра13ЛЯ8;:- о Й ;гте- нюатор 4;, блок 5 обработ;;: : j:--;:v OHai: c- ньж импульсов, делитель 6 и з- гектрс;;- но лучевую трубку . последовательлю соединенные измери ельнь;Л : генератор 85 блок 9 вьщелекия гарнонян, анализатор 10 спектра, ключ li и олок 12 обработки из.мерктельпык шvл:fcGoв. выход которого соединен с х ервьш входом электронно-лучевой трубки,7 5 последователько со единевл-гна делитель 13 и блок 14 цифровой о5и.:,ботки 5 последовательно соедикэнкые - вкератор

операптконный усилитель 11 17 тока 5 модулятор 13 и р обратной связи,, коммутат:: вьй вьпсод которого 2оади:: входом ключа 3,. а второй вторьн4и входами анализатс ра и ключа 11 первый зы: ра-18 соединен с вторьш : ратора 2 качазщейсл чаете входом анализатора 10 второй выход - с резисто; ной связи и вторык зходо/: него усилителя 16, выход 15 линейно изменяющегося соединен с Еторь&1 БХОДО- « аттенюатора 4,, в ходом ко; и вторым входом алек ь рпя: трубки 7,, а Бход делител: ходом измерителько;:: о гв,« Толцдакомер рабся ает с. разок«

Генератор 15 линейно напр йжеккя вырабатывае сигксШ5 поступаюпдай на i-.

205 который

в ор,ин иа :аерв:одов

чает ключ j и закрывает ; через обмотку мазгнитнои: .; 18 начинает меняться ао .. закону. Частота колабательлого контура,, намотанного на сердечнике из asp

o

роматериала и помещенного в поле магнитного модулятора5 также меняется по линейному закону, следовательно, меняется частота генератора 2. В процессе измерения преобразователь 1 установлен на изделии 5 толпщну которого необходимо измерить. При работе генератора 2 качающейся частоты в момент, когда толщина контролируемого образца кратна половине длины волны ультразвуковых колебаний, в изделии воз- ннкаЕот стоячие воды вследствие чего высокочастотный сигнал генератора 2 модулируется по амплитуде резонансными KivfflyjibcaMK изделия, Продетекти- рованные импульсы через ключ 3 поступают на вход аттенюатора 4, на .второй }зход которого подается пилообразное напряжение с генератора 15 линейно кзменяюпдегос-я напряжения. Управление сопротивлением аттенюатора пилооб- разкьм напряжением построено таким образом, что оно возрастает с ростом амплитуды поступающих на вход аттенюатора 4 резонансных имп;з льсово С вьпгода аттенюатора 4 равные по амплитуде резонансные импульсы поступают на вход блока 5 обработки резонансных импульсов, где усиливаются и через делитель 6 поступают на вертикально отклоняющие пластины злектронно-лу- чезой трубки 1,

В ультразвуковых резонансных тол- 1д;иномерах толщина контролируемого изделия определяется путем косвенного измерения частот акустических резо- кансов. Для этой дели в толщиномере слузкит измерительный генератор 8, зьфабатывающий высокочастотные колебания,, поступающие на входы блока 9 вьщеления гармонических составляющих и делителя 13, В блоке 9 выделения гармоник происходит выделение 2-й, З-й, 4-Й8..,5 гармонических составляющих. Во второй период работы коммутатора 20 генератор 2 качающейся частоты прекращает свою работу и открывает анализатор 10 спектра, где гармонические составляющие выделяются в вид.е высокочастотных биений, детектируются и поступают на вход второго ключа 11j который открывает- ся на момент работы анализатора 10. С выхода ключа 11 сигнал поступает на блок 12 обработки измерительных импульсов j усиливаа гся и поступает на вертикально отклоняющие пластины электронно лучевой трубки 7, на экране которой добиваются совмещения

измерительных импульсов с резонанс- ными путем изменения частоты измерительного генератора 8. Частота, при которой происходит совмещение, равна частоте акустического резонанса контролируемого изделия, которая несет информацию о толщине. Сигнал генератора 8 через делитель 13 поступает ка вход блока 14 цифровой обработки, где преобразуется в значение измеряемой толщины.

Линейное перемагничивание магнитного модулятора 18 обеспечивается за счет сравнения сигналов генератора 15 линейно изменяющегося напряжения к самого модулятора 18, снимаемого с резистора 19 обратной связи на операционном усилителе 16, и управления процессом перемагнкчива- нкя разностным сигналом, усиленным с помощью усилителя 17 тока.

.Таким образом, в предложенном ультразвуковом резонансном толщиномере осуществляется линейное перемагничи- ванне модулятора, что приводит к равномерному распределению на экране электронно-лучевой трубки резонансных и измерительных импульсов, обеспечивающему повышение достоверности контроля, а также к.расцтрению диа- гш зона перемагничивания.

Формула изобретения

Ультразвуковой .резонансный толщи- номер, содержащий модулятор, коммутатор, последовательно соединенные пьезопреобразователь, генератор качающейся частоты и первый ключ, последовательно соединенные блок обра

to

15

25

342464.

ботки резонансных импульсов, первый делитель и электронно-лучевая трубка, последовательно соединенные измерительный генератор, блок вьщеления гармоник, анализатор спектра, второй ключ и блок обработки измерительных импульсов, последовательно соединенные второй делитель и блок цифровой обработки, выход модулятора соединен с вторыми входами генератора качающейся частоты и анализатора спектра, первый выход коммутатора соединен с вторым входом первого ключа, а его второй выход - с третьим входом анализатора спектра и вторым входом второго ключа, вход второго делителя соединен с выходом измерительного генератора, а выход блока обработки из- мерительньгх импульсов - с первым входом электронно-лучевой трубки, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля и расширения диапазона измерения, он снабжен управляемым аттенюатором, первый вход крторого соединен с выходом первого ключа, а выход - с входом блока обработки резонансных импульсов, последовательно соединенными генератором линейно-изменяющегося напряжения, операционным усилителем и усилителем тока, выход которого соединен с входом модулятора и резистором обратной связи, соединенным с вторым выходом модулятора и вторым входом операционного усилителя, а, выход генератора линейно изменяющегося напряжения соединен с входом коммутатора, вторым входом управляемого аттенюатора и вторым входом электронно-лучевой трубки.

20

30

40

Изобретение предназначено для исследования материалов с помощью ультразвуковых колебаний, а более конкретно для измерения толщины металла, и может быть применено в химической, нефтяной, авиационной и других областях народного хозяйства. Целью изобретения является повьшение достоверности контроля толщины и расширение, диапазона измерения.Для достижения поставленной в известный ультразвуковой толщиномер, принцип действия которого основан на определении резонансной г}астоты объекта контроля, введены генератор линейно изменяющегося напряжения, операционный усилитель, усилитель тока к резистор обратной связи, обеспечивающие линейное перемагничивание модулятора в процессе формирования зондирующего сигнала, а также управляемый аттенюатор, вьфавнивающий амплитуду резонансных импульсов. 1 ил. с Ф