Устройство для измерения толщины движущихся изделий Советский патент 1989 года по МПК G01B17/02 

45

00

сл

со Сл

Изобретение относится к области ультразвуковых методов неразуршающе- го контроля и может быть использовано для безэталонного измерения толщины движущихся изделий из различных материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение номеклатуры измеряемых изделий„

На фиг. 1 показаны последовательности прихода ультразвуковых импульсов при наличии и отсутствии контролируемого изделия; на фиг. 2 - функциональная схема предлагаемого устройства; на фиго 3 - временные диаграммы его работы.

Устройство для измерения толщины движущихся изделий содержит излучающий 1 и приемный 2 электроакустический преобразователи, расположенные один напротив другого, генератор 3 высокой частоты, соединенный с излучающим электроакустическим преобразователем 1, последовательно соединенный усилитель 4, вход которого соединен с приемным электроакустическим преобразователем 2, дискриминатор 5, триггер 6, схему 7 выделения временных интервалов, первую схему И .8, схему 9 измерения временных интервалов, регистр 10, схему 11 с переменным коэффициентом деления, схему 12 вычитания и регистратор 13, а также схему 14 умножения, последовательно соединенные тактовый генератор 15S схему 16 деления и вторую схему И 17, выход которой подключен к второму входу схемы 9 измерения временных интервалов, причем второй выход схемы 7 выделения временных интервалов соединен с первым входом схемы 14 умножения и с вторым входом второй схемы схемы И 17, выход схемы 1 4 умножения подключен к второму входу схемы 11с переменным коэффициентом деления, второй выход генератора 3 высокой частоты соединен с вторым входом триггера 6, вторым входом схемы 7 выделения временных интервалов, третьим входом схемы 9 измерения временных интервалов, вторым входом схемы 14 умножения, третьим входом схемы 11 с переменным коэффициентом деления и вторым входом схемы 12 вычитания, выход усилителя 4 соединен с третьим входом схемы 7 выделения временных интерва0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

лов, выход схемы 9 измерения временных интервалов подключен к третьему входу схемы 14 умножения, выход тактового генератора 15 соединен с вторым входом первой схемы И 8 и четвертым входом схемы 14 умножения, а выход триггера 6 подключен к второму входу регистра 10„

Устройство работает следующим образом.

Генератор 3 высокой частоты возбуждает излучающий преобразователь 1. В иммерсионной жидкости распространяются импульсы упругих колебаний. Возможны два варианта: когда между преобразователями 1 и 2 контролируемое изделие отсутствует (фиг. 1а) и когда контролируемое изделие находится между преобразователями 1 и 2 (фиг. 16).

Когда контролируемое изделие отсутствует (фиг. 1а), импульс III (фиг. Зв), прошедший через слой иммерсионной жидкости, принимается приемным преобразователем 2, усиливается усилителем 4 и поступает на вход амплитудного дискриминатора 5 и схемы 7 выделения временных интервалов о Последняя выделяет временной интервал между зондирующим импульсом (фиг о За) и первым импульсом III (фиг. Зв), прошедшим через слой иммерсионной жидкости, и выдает на первом выходе импульс (фиг. Зг). Так как импульс III (фиг. Зв), прошедший через слой иммерсионной жидкости, имеет большую амплитуду, то срабатывает амплитудный дискриминатор 5, и триггер 6 переключается в единичное состояние. Сигнал (фиг. Зе) с выхода триггера 6 запирает схему 7 выделения временных интервалов и не дает ей формировать второй временной интервале На втором выходе сигнал (фиго Зд) отсутствуете Триггер 6 приводится в начальное состояние импульсом (фиго 36) с второго выхода генератора 3 высокой частоты. Если в следующем тракте контроля изделие отсутствует между преобразователями 1 и 2, то повторяется аналогичная ситуация С первого выхода схемы 7 выделения временных интервалов сигнал (фиго Зг), длительность которого t3 равна времени прохождения импульса упругих колебаний через слой иммерсионной жидкости, поступает на L первый вход первой схемы И 8 На вто

148

рой вход первой схемы И 8 поступают импульсы (фиг. Зж) с выхода тактового генератора 15 с частотой f0. На выходе первой схемы И 8 появляются импульсы (фиг0 Зэ) тактовой частоты f , количество которых равно n t3 f0i пэ. Это количество импульсов п5 с выхода первой схемы И 8 поступает на первый вход схемы 9 измерения временных интервалов„ Последняя считает количество импульсов, поступающих на ее первый суммирующий вход, и вычитает количество импульсов, поступающих на ее второй (вычитающий) вход. Так как схема 7 выделения временных интервалов заперта сигналом (фиго Зе) с выхода триггера 6, то на втором выходе схемы 7 выделения

1481595

Эти импульсы (фиг о Зв), принятые приемным преобразователем 2 и усиленные усилителем 4, поступают на вход амплитудного дискриминатора 5 и схемы 7 выделения временных интервалов Так как при наличии изделия полученные сигналы (фиг о Зв) существенно меньше по амплитуде, чем при его отсутствии, то амплитудный дискриминатор 5 не срабатывает. Схема 7 выделения временных интервалов выдает сигналы на первом выходе (фиг. Зг) и на втором выходе (фиг. 36), которые соответствуют временным промежут

5

кам t4 и tia (фиго 16). Эти сигналы поступают соответственно на первый вход первой схемы И 8 и на второй вход второй схемы И 17. На второй

Изобретение относится к ультразвуковым методам неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение номенклатуры измеряемых изделий. Устройство содержит электроакустические преобразователи 1,2, генератор 3 высокой частоты, усилитель 4, амплитудный дискриминатор 5, триггер 6, схему 7 выделения временных интервалов, первую схему И 8, схему 9 измерения временных интервалов, регистр 10, схему 11 с перемещенным коэффициентом деления, схему 12 вычитания, регистратор 13, схему 14 умножения, тактовый генератор 15, схему 16 деления и вторую схему И 17. Устройство работает по методу сквозного прозвучивания в иммерсионном варианте и требует задания только одного параметра - расстояния между преобразователями. 3 ил.

временных интервалов импульс (фиг. Зд) 20 вход первой схемы И 8 поступают сигналы (фиго Зж) тактовой частоты f 0 , а на первый вход второй схемы И 17 - сигналы с частотой f0/2 с выхода схемы 16 деления.

25 Таким образом, на выходах первой 8 и второй 17 схем И формируются сигналы (фиго Зз,и), соответствующие временным промежуткам t , и , заполненным тактовой частотой Ј0

30 и f0/2. Эти сигналы поступают на схему 9 измерения временных интервалов, причем сигнал с выхода первой схемы И 8 (фиг, Зз) приходит первым и поступает на первый (суммирующий)

,- вход, а сигнал (фиг Зи) с выхода второй схемы И 17 всегда приходит вторым и поступает на второй (вычитающий) вход. Схема 9 измерения временных интервалов определяет раз40 ность n,- n,2 fot,- t,2f0/2, где n, f0-t, - количество импульсов такотсутствует, вторая схема И 17 остается закрытой и на вычитающем входе схемы измерения 9 временных интервалов нет импульсов (фиг„ Зи). На выходе схемы 9 измерения временных интервалов в момент окончания импульса (фиг Зг) появляется цифровой код, соответствующий количеству импульсов n j. Этот цифровой код поступает на вход регистра 10 и передним фронтом импульса (фиго Зе) с выхода триггера 6 записывается в него и хранится до прихода следующего импульса (фиг. Зе) с выхода триггера 6, который появляется только тогда, когда контролируемое изделие отсутствует. Таким образом, количество импульсов запоминается и хранится в регистре 10о Схема 14 умножения запускается задним фронтом импульса (фиг„ 36) с второго выхода схемы 7 выделения временных интервалов„ Когда между преобразователями 1 и 2 изделие отсутствует, этого импульса нет и схема 14 умножения не работает

Последовательность прихода импульсов на приемный преобразователь 2 в случае, когда контролируемые изделия находятся между преобразователями 1 и 2, показана на фиг 1б„ Необходимая последовательность прихода импульсов выполняется при величине задержек в иммерсионной жидкости

С0

, ГД6 HXmax

- макситовой частоты f0 за промежуток времени tn-f0/2 - количество импульсов тактовой частоты f0/2 за

45 промежуток времени . Эта разность (и,, - п12) в виде цифрового кода поступает на схему 14 умножения„ Задним фронтом импульса (фиг. Зд) с второго выхода схемы 7 выделения временных

gQ интервалов запускается схема 14 умножения в которую предварительно занесена информация о расстоянии L между преобразователями 1 и 2 в цифровом кодео Схема 14 умножения умноcg жает два цифровых кода и выдает на выход (фиг. Зк) количество импульсов Р L(n,- п,„) с частотой f , которые

0

Се мальная толщина изделия, С скорость звука в иммерсионной жидкости и изделии.

товой частоты f0 за промежуток времени tn-f0/2 - количество импульсов тактовой частоты f0/2 за

промежуток времени . Эта разность (и,, - п12) в виде цифрового кода поступает на схему 14 умножения„ Задним фронтом импульса (фиг. Зд) с второго выхода схемы 7 выделения временных

интервалов запускается схема 14 умножения в которую предварительно занесена информация о расстоянии L между преобразователями 1 и 2 в цифровом кодео Схема 14 умножения умножает два цифровых кода и выдает на выход (фиг. Зк) количество импульсов Р L(n,- п,„) с частотой f , которые

поступают на второй вход схемы 11 с переменным коэффициентом деления.

На первый вход схемы 11 подается цифровой код числа п з с выхода регистра 10. Схема 11 делит поступающее на ее второй вход количество импуль- сов (фиг. Зк) на п} и выдает на выход (фиг„ Зл) количество импульсов

N

HS-iZ-S Ј

п.

п,

. Это количество

11э импульсов (фиг. Зл) поступает на схе му 12 вычитания, в которую заранее заведена информация в цифровом коде о расстоянии L между преобразователями 1 и 20 Схема 12 вычитает из L то количество импульсов N (фиг. Зл), которое поступает со схемы 11 деления и выдает информацию в цифровом коде на регистратор 13, который отображает и фиксирует ее„ Таким образом реализуется алгоритм

н, L n(n V

Положительный эффект предлагаемого устройства состоит в возможности измерения толщины движущихся изделий большей номенклатуры и с большей точностью. Результат измерения толщины не зависит от скорости распространения упругих волн в иммерсионной жидкости. Кроме того, при использовании одной пары преобразователей снимают- ся ограничения на скорость распространения упругих волн в материале кон тролируемого изделия, поэтому устройство пригодно для измерения толщины изделий из материалов с любой скоростью распространения упругих волн. Устройство обеспечивает контроль изделий из металлов с большей максимальной толщиной, а также изделий с изменяющейся в широких пределах толщиной, тем самым расширяется номенклатура измеряемых изделий„

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины движущихся изделий, содержащее излу чающий и приемный электростатические преобразователи, расположенные по разные стороны относительно изделия

,

JQ 1520

25

30

35

40

45

50

один напротив другого, генератор вы сокой частоты, соединенный с изучаю щим электроакустическим преобразователем, усилитель, соединенный с приемным электроакустическим преобразователем, схему измерения временных интервалов, схему деления и последовательно соединенные схему вычитания и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения номенклатуры измеряемых изделий, оно снабжено последовательно соединенными амплитудным дискриминатором, триггером, схемой выделения временных интервалов и первой схемой И, выход которой подключен к первому входу схемы измерения временных интервалов, второй схемой И, первый вход которой подключен к выходу схемы деления, второй вход - к второму выходу схемы выделения временных интервалов, а выход - к второму входу схемы измерения временных интервалов, последовательно соединенными регистром и схемой с переменным коэффициентом деления, выход которой подключен к первому входу схемы вычитания, схемой умножения, первый вход которой соединен с вторым выходом схемы выделения временных ин- интервалов, а выход - с входом схемы с переменным коэффициентом деления, второй выход генератора высокой частоты соединен с вторыми входами триггера, схемы выделения временных интервалов, схемы вычитания и схемы умножения и третьлми входами схемы измерения временных интервалов и схемы с переменным коэффициентом деления, выход усилителя подключен к входу амплитудного дискриминатора и третьему входу схемы выделения временных интервалов, выход схемы измерения временных интервалов соединен с третьим входом схемы умножения и первым входом регистра, второй вход которого подключен к выходу триггера, и генератором тактовой частоты, выход которого соединен с вторым входом первой схемы И, входом схемы деления и четвертым входом схемы умножения

a

U

Изделие отсутствует I jИ Изделие присутствует

L

I j

L