Способ ультразвукового измерения толщины движущегося изделия и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК G01B17/02 

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может использоваться для автоматизированного непрерывного измерения толщины движущихся изделий в процессе их обработки или транспортирования на конвейере.

Цель изобретения - повышение точности измерения толщины движущегося изделия путем исключения влияняи флуктуации траектории движения изделия на точность измерения.

На чертеже представлена структурная схема автоматического ультразвукового толщиномера, реализующего предлагаемый способ.

Способ ультразвукового измерения толщины движущихся изделий заключается в следующем.

Исключение влияния флуктуации траектории движения изделия на точность измерения толщины предлагаемым способом достигается за счет приближения к синхронизму моментов отражения ультразвуковых импульсов от противоположных сторон контролируемого изделия, несмотря на имеющуюся в момент озвучивания асимметрию расположения ультразвуковых преобразователей измерительных каналов относительно поверхностей изделия. Формируется задержка возбуждающего импульса в измерительном канале, содержащем ближний к поверхности изделия ультразвуковой преобразователь, эквивалентная центровке изделия относительно ультразвуковых преобразователей путем отодвигания ближнего к поверхности изделия ультразвукового преобразователя на расстояние

3

00

со

СП

ю

где i и Xj - соответственно расстояния от поверхности изделия до дальнего и ближнего ультразвуковых преобразователей измерительных каналов в момент озвучивания.

Значения xi и х2 определяются временем зондирования xi и Х2 и связаны с ними известным соотношением

.-J.

(2)

где V - скорость распространения звука в среде, через которую ведется озвучивание.

С учетом (2) время задержки

определяется

рительных каналов 2 и 3 относительно контролируемого изделия 4 и отсутствии флуктуации траектории его движения толщиномер работает обычным способом; при , этом на блок 7 вычитания поступают отраженные сигналы, принятые преобразователями осноных измерительных каналов 2 и 3 - (ti и t2), и отраженный сигнал дополнительного измерительного канала 5 - (Т), соответствующий двойному расстоянию Ю L до рефлектора 6. В результате определяется толщина изделия в соответствии с выражением:

у Т- (1,4-12)

2Т(4)

15

, .

(3)

V2

В зависимости от знака выражения

ка времени линией 9 задержки также равна 0. Одновременно на втором и третьем выходах дополнительного блока 8 вычитаЗначение измеренной толщины изделия отображается регистратором 1.

В этом случае время зондирования в обоих основных измерительных каналах 2 и 3 равны () и на первом выходе

(3) определяют измерительный канал, со-20 дополнительного блока 8 вычитания фордержащий ближний к поверхности изде-мируется сигнал логического нуля. Задерж- лия ультразвуковой преобразователь, в котором и осуществляют задержку возбуждающего импульса.

Автоматический ультразвуковой толщине-ния формируются сигналы логической едини- мер содержит регистратор 1, два основныхцы, и оба основных измерительных кана- измерительных канала 2 и 3 с ультра-ла 2 и 3 продолжают управляться синхро- звуковыми преобразователями, расположен-низатором 10.

ных с противоположных сторон контроли-При нарушении симметрии эхо-лока- руемого изделия 4 на некотором расстоя-ционных времяизмерительных каналов отно- нии L, дополнительный измерительный ка-™ сительно изделия 4 срабатывает дополни- нал 5 с рефлектором 6, основной блок 7тельный блок 8 вычитания На его пер- вычитания, входы которого подключены квом выходе появляется сигнал, равный no- соответствующим выходам основных 2 и 3луразносги времен зондирования в первом и дополнительного 5 каналов, а выход - ки втором каналах 2 и 3 и выставляю- регистратору 1, последовательно соеди-щий на управляемой линии 9 задержки ненные дополнительный блок 8 вычитания,ос соответствующее время задержки, осуществляющий выполнение операции t,-ta,Так, например, при наличии на втором и управляемая линия 9 задержки, синхро-выходе дополнительного блока 8 вычитания низатор 10, четыре ключа 11, 12, 13, 14,сигнала логической единицы () с за- два элемента ИЛИ 15 и 16, причемдержкой работает измерительный канал 2. входы дополнительного блока 8 вычитанияКанал 3 в это время работает от синх- подключены к выходам основных измери-40 ронизатора 10 и, наоборот, при с тельных каналов 2 и 3, входы перво-задержкой работает измерительный канал 3, го 11 и четвертого 14 ключей соединеныа канал 2 работает от синхронизатора 10. со вторым выходом дополнительного блокаПри следующем такте озвучивания процесс вычитания, а второго 12 и третьего 13повторяется, и так до тех пор, пока не ключей - с его третьим выходом, управ-будет выполнено условие ti t2±t3- ляющие входы второго 12 и четвертого 14Использование предлагаемого способа ключей соединены с выходом управляющей линии 9 задержки, входы первого элемента ИЛИ 15 подключены к выходам соответственно первого 11 и второго 12

ключей, а входы второго элемента ИЛИ 16-„ колебаний положения контролируемого изк выходам третьего 13 и четвертого 14делия в зазоре между преобразователями

ключей. Выходы элементов ИЛИ 15 и 16измерительных каналов, флуктуации траекподключены соответственно к управляющимтории движения изделия на процесс форвходам основных каналов 2 и 3. Управ-мирования измерительной информации и тем

ляющие входы дополнительного измеритель-самым увеличить точность измерения толного канала 5, управляемой линии 9 за-55 щины изделий.

измерения толщины движущегося изделия и конструкция автоматического ультразвукового толщиномера позволяет по сравнению с известным резко снизить влияние

держки, второго 12 и третьего 13 ключей подключены к синхронизатору 10.

При симметричном расположении ультразвуковых преобразователей основных измеФормула изобретения

1. Способ ультразвукового измерения толщины движущегося изделия, заключаюрительных каналов 2 и 3 относительно контролируемого изделия 4 и отсутствии флуктуации траектории его движения толщиномер работает обычным способом; при этом на блок 7 вычитания поступают отраженные сигналы, принятые преобразователями осноных измерительных каналов 2 и 3 - (ti и t2), и отраженный сигнал дополнительного измерительного канала 5 - (Т), соответствующий двойному расстоянию L до рефлектора 6. В результате определяется толщина изделия в соответствии с выражением:

у Т- (1,4-12)

2Т(4)

5

Значение измеренной толщины изделия отображается регистратором 1.

ка времени линией 9 задержки также равна 0. Одновременно на втором и третьем выходах дополнительного блока 8 вычитамируется сигнал логического нуля. Задерж-

При нарушении симметрии эхо-лока- ционных времяизмерительных каналов отно- сительно изделия 4 срабатывает дополни- тельный блок 8 вычитания На его пер- вом выходе появляется сигнал, равный no- луразносги времен зондирования в первом и втором каналах 2 и 3 и выставляю- щий на управляемой линии 9 задержки соответствующее время задержки, Так, например, при наличии на втором выходе дополнительного блока 8 вычитания сигнала логической единицы () с за- держкой работает измерительный канал 2. Канал 3 в это время работает от синх- ронизатора 10 и, наоборот, при с задержкой работает измерительный канал 3, а канал 2 работает от синхронизатора 10. При следующем такте озвучивания процесс повторяется, и так до тех пор, пока не будет выполнено условие ti t2±t3- Использование предлагаемого способа

колебаний положения контролируемого изизмерения толщины движущегося изделия и конструкция автоматического ультразвукового толщиномера позволяет по сравнению с известным резко снизить влияние

Формула изобретения

1. Способ ультразвукового измерения толщины движущегося изделия, заключающиися в том, что с помощью двух измерительных каналов, образованных по разные стороны изделия, излучают и принимают отраженные от его поверхности ультразвуковые импульсы, излучают и прини- мают ультразвуковые импульсы в эталонном канале и по времени распространения ультразвуковых импульсов в измерительных и эталонном каналах определяют толщину изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения толщины дви- жущегося изделия путем исключения влияния флуктуации траектории движения изделия, сравнивают времена распространения ультразвуковых импульсов в измерительных каналах и при их неравенстве в следующем такте измерений излучают ультразвуковой импульс в одном из измерительных каналов с задержкой относительно другого измерительного канала, равной половине разности времен.

2. Устройство для ультразвукового изме- рения толщины движущегося изделия, содержащее регистратор, два основных измерительных канала, предназначенных для установки с противоположных сторон контролируемого изделия, дополнительный измерительный канал, блок вычитания, входы кото- рого подключены к выходам основных и дополнительного измерительных каналов, а вы

,- 0

20 5

5

ход - к регистратору, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения толщины движущегося изделия путем исключения влияния флуктуации траектории движения изделия на точность измерения, он снабжен последовательно соединенными дополнительным блоком вычитания, входы которого соединены с выходами основных измерительных каналов, и управляемой линией задержки, синхронизатором, четырьмя ключами, первым элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого и второго ключей, а выход - с входом одного из основных измерительных каналов, и вторым элементом ИЛИ, входы которого соединены с выходами третьего и четвертого ключей, а выход - с входом другого основного измерительного канала, входы первого и четвертого ключей соединены с вторым выходом дополнительного блока вычитания, входы второго и третьего ключей - с его третьим выходом, управляющие входы второго и четвертого ключей соединены с выходом управляемой линии задержки, а управляющие входы дополнительного измерительного канала, управляемой линии задержки, первого и третьего ключей - с выходом синхронизатора.

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может использоваться для автоматизированного непрерывного измерения толщины движущихся изделий в процессе их обработки или транспортировки на конвейере. Целью изобретения является повышение точности измерения толщины движущегося изделия. Эта цель достигается за счет исключения влияния флуктуации траектории движения изделия на точность измерения путем задержки возбуждающего импульса в основном измерительном канале, содержащем ближний к поверхности изделия ультразвуковой преобразователь, в каждом последующем такте озвучивания на время, равное половине разности времен прихода отраженных сигналов в основных измерительных каналах в предыдущем такте озвучивания, причем указанный измерительный канал определяют по знаку этой полуразности. Устройство для реализации этого способа содержит дополнительно блок вычитания и управляемую линию задержки, синхронизатор, четыре ключа и два элемента ИЛИ. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.