Ультразвуковой толщиномер Советский патент 1989 года по МПК G01B17/02 

учакщий yjii, i-разБу кояые импульсы чеен иммерсионную жидкость 4 в контолируемое изделие 5 и принимающий траженш.1е сигналы, и усилитель 6, г ервый компаратор 7 отраженного эхо- мпульса и его стробирования , состоящую из первого одновибратора

8,вход которого подключен к выходу синхронизатора 1, первого триггера IQ

9,второй вход которого подключен к выходу первого одновибратора 8, и первой схем, 10 совпадения, первый вход которой соединен.с первым вхоом первого триггера 9 и выходом ком- 15 тара гор а 7, второй вход - с выходом первого триггера 9, второй компаратор 11 второго отраженного.импульса анллог ичную схему стробирования, состоящую из второго одновибратора 20 12, вход которого подключен к выхоу cxeNbi 10 совпадения, второго триггера 13 и второй схеьы 14 сов- паднния, третий компаратор 15 третьего отраженного импульса и аналогии- 25 иую схему его стробирования, состоящую из третьего одновибратора 16, вход которого подключен к выходу второй cxeNbi 14 совпадения, третьего триггера 17 и третьей cxeNfci 18 совпа- зо дения, последовательно соединенные генератор 19 импульсов заполнения, интерполяционный измеритель 20 вре- Менн1 1х интервалов (ИИВИ) , второй вход которого подютючен к выходу второй „ cxeNW 14 совпадения, третий вход - к выходу третьей схем 18 совпадения, четвертый вход - к входам Установка О первого, второго и третьего триггеров 9, 13 и 17 соответственно и в ы- 40 ходу синхронизатора 1, и цифровой индикатор 21, псследовательно соединенные четвертый одновибратор 22, вход которого подключен к выходу второго одновиОратора 12, коммутатор 23,45

пиювой детектор 24, усилитель 25 П(;стоянного тока, четвер тый компгра- тор 26, четвертый триггер 27, четвертую схему 28 совпадения и пятый одно- вибратор 29, последовательно соеди- gg ненные блок 30 .управления, пятый трип ер 31 и учел 32 сканирования, механически связанньп с приемно-пе- редающим преобразователем 3, и регистр,ггор 3. , вход которого ПОДКЛЮ- gg чек к 1ЫХ(1ду ИИВИ 20, второй вход | комму т пч)) а 23 подключен к выходу усплип ля 6, В1( вход пикового де- ги;; 1ч)р.ч 2Д попк.:почен к в 1 орому выходу блока 30 управления, второй вход четвертого компаратора 26 подключен к 1зыходу коммутатора 23, вход Установка О четвертого триггера 27 подключен к выходу синхронизатора 1, второй вход четвертой 28 совпадения подключен к выходу пятого три1- гера 31 , третий вход - к второму выходу ИИВИ 20, выход - к вторым входа рг.гистратора 33 и цифрового индикатора 21, выход пятого одновибратора 29 подключен к входу Установка 1 пятого триггера 31.

Позициями а-п (фиг. 2) обозначены вы ходь сигналов с блоков ультразвукового толщиномера.

УлЬ тразвуковой толщиномер работает следующим образом.

Синхронизатор 1 (б) запускает генератор 2 зон/ц1рующих импульсов и одновибратор 8 устанавливает триггеры 9, 13 17 и 27 в нулевое состояние, а ИИВИ 20 - в исходное состояние. Генератор 2 зондирующих импульсов возбуждает тгьезообразователь 3. Ультразвуковой импульс, излучаемый преобразователем 3, вводо{тся через слой иммерсионной жидкости 4 в измеряемое изделие 5 и, распрострянясь я нем, претерпевает многократш е отражения от поверхностей. Ультразвуковые (УЗ) колебания, возникающие при этом, принимаются пьезообразователем 3 и преобразуются им в электрические сигналы (в), которые поступают на усилитель 6, Усиленные сигналы поступают на компараторы 7, И и 15, каждый из которых имееет свое опорное напряжение UQ .

Выделение импульсов СТАРТ и СТОП производится следующим образом,

Одновибратор 8 задним фронтом выходного импульса, длительность которого выбирается больше длительности переходных процессов в пьезопреобра- зователе 3, возникающих под воздействием зондирующего импульса, переводит триггер 9 в единичное состояние, разрешая прохождение импульсов от компаратора 7 через схему 10 совпадения. При этом первый импульс, отраженный от внешней поверхности изделия 5, сравнивается с L oni i которое выбирается равным половине амплитуды первого отраженного импульса.На выходе компаратора 7 появляется импульс (г), который проходит через схему 1 О совпадения. Задним фронтом этого импульса триггер 9 возвращается в исходное состояние, запрещая прохождение импульсов через схему 10, Единственный импульс (г), прошедший через схему 10, соответствующий первому отраженному эхоимпульсу, запускает одновиб- ратор 12, длительность выходного импульса которого выбирается несколько меньшей времени, соответствуЕоще- го минимальной измеряемой толщине. По заднему фронту этого импульса триггер 13 переводится в единичное состояние, разрешая прохождение им10

овально исходному, и подаются на вход пикового детектора 24, Величин его выходного сигнала (и) в процесс изменения угла наклона преобразователя 3 относительно нормгли к повер ности изделия сложного профиля в дискретной точке замера растет до максимального значения амплитуды вторых эхоимпульсов (з) и заполните ля. Сигнал (и) с выхода пикового д тектора 24 через усилитель 25 посто янного тока подается на вход компаратора 26, на второй вход которого

пульсов от компаратора 11 через схему g подаются вторые эхоимпульсы (з) с 14 совпадения, для компаратора 1 1 выбирс1ется равным половине амплитуды второго отраженного от внутренней поверхности изделия 5 импульса. Импульс (д) от компаратора 11, соответствующий второму отраженному, проходит через схему 14 совпадения и, кроме того, своим задним фронтом возвращается триггер 13 в исходное состояние, запрещающее прохождение импульсов через схему совпадения, Импульс (д), прошедший через схему 14 совпадения, является импульсом СТАРТ для ИИВИ 20, Этот же импульс запускает схему стрОбирования и выделения импульса СТОП (е), которая состоит из компаратора 15, одновиб- ратора 16, триггера 17, cxeNbi 18 совпадения и работает аналогично предыдущим. Опорное напряжение UopjA компаратора 15 устанавливается равным половине амплитуды третьего эхо- импульса. Импульсы СТАРТ и СТОП, временной интервал между которыми соответствует измеряемой толщине, поступают на ИИВИ 20, куда поступает также частота заполнения с выхода генератора 19 импульсов заполнения. Измеренное значейие толщины выводитвыхода коммутатора 23,

При превьппении амплитуды вторых эхоимпульсов (з) над сигналом с вы хода пикового детектора 24 на выход

20 компаратора 26 формируются импульсы (к), по которым инверсный выход триггера 27 устанавливается в нулевое состояние и запрещает прохождение импульсов (м) конца одного изме

25 рения с ИИВИ 20 через схему 28 совп дения. Когда амплитуда вторых эхоим пульсов (з) начнет уменьшаться и станет ниже сигнала с вь хода пиково го детектора 24, то на выходе компа

30 ратора прохождение импульсов (к) пр кратится. Триггер 27 остается в пер воначальном состоя1ши (л), которое установлено (б) с выхода синхронизатора I, и совместно с налом с выхода триггера 31 разрешае прохождение импульсов (м) конца одного измерения через схему 28 совпадения, на выходе которой формируется сигнал (н) Разрешение, Этот сигнал

40 поступает на вторые входы цифрового индикатора 21 и регистратора 33 и формирует команду на вывод-информации. Кроме того, задержанный одно- вибратором 29 сигнал (о)

овально исходному, и подаются на вход пикового детектора 24, Величина его выходного сигнала (и) в процессе изменения угла наклона преобразователя 3 относительно нормгли к поверхности изделия сложного профиля в дискретной точке замера растет до максимального значения амплитуды вторых эхоимпульсов (з) и заполнителя. Сигнал (и) с выхода пикового детектора 24 через усилитель 25 постоянного тока подается на вход компаратора 26, на второй вход которого

подаются вторые эхоимпульсы (з) с

выхода коммутатора 23,

При превьппении амплитуды вторых эхоимпульсов (з) над сигналом с выхода пикового детектора 24 на выходе

компаратора 26 формируются импульсы (к), по которым инверсный выход триггера 27 устанавливается в нулевое состояние и запрещает прохождение импульсов (м) конца одного изме-.

рения с ИИВИ 20 через схему 28 совпадения. Когда амплитуда вторых эхоимпульсов (з) начнет уменьшаться и станет ниже сигнала с вь хода пикового детектора 24, то на выходе компаратора прохождение импульсов (к) прекратится. Триггер 27 остается в первоначальном состоя1ши (л), которое установлено (б) с выхода синхронизатора I, и совместно с сигналом с выхода триггера 31 разрешает прохождение импульсов (м) конца одного измерения через схему 28 совпадения, на выходе которой формируется сигнал (н) Разрешение, Этот сигнал

поступает на вторые входы цифрового индикатора 21 и регистратора 33 и формирует команду на вывод-информации. Кроме того, задержанный одно- вибратором 29 сигнал (о)

Изобретение относится к области неразрушающего контроля ультразвуковым методом и может быть использовано для измерения толщины различных сложнопрофилированных изделий в машиностроении, авиастроении и судостроении. Целью изобретения является повышение достоверности контроля, автоматизация процесса измерения и повышение производительности за счет автоматического фиксирования результата измерений в момент совпадения положения акустической оси приемно-передающего преобразователя с нормалью к поверхности изделия в течение одного цикла качания. Использование узла сканирования и схемы формирования сигналов разрешения вывода информации на индикацию и регистратор и управления углом наклона приемно-передающего преобразователя, состоящей из двух одновибраторов, коммутатора, пикового детектора, усилителя постоянного тока, компаратора, двух триггеров, схемы совпадения и блока управления, позволяет для крупногабаритных сложнопрофилированных изделий регистрировать в каждой точке измерений только одно значение толщины, которое является наиболее достоверным, т.к. получено при нормальном вводе ультразвуковых колебаний в изделие. 2 ил.

50

ся на цифровой индикатор 21 и регис- g ние сбрасывает триггер 31, который тратор 33 по сигналу Разрешение,запрещает дальнейшее прохождение

который формируется следующим образом, сигналов (н) с выхода схеьла 28 совСигнал с выхода одновибре/гора 12 поступает на вход одновибратора 22, который формирует импульс (ж) длительностью, соответствующей диапазону измерения толщины контролируемого изделия. Импульс (ж) поступает на первый вход аналогового коммутатора 23, На второй его вход подаются отраженные сигналы с усилителя 6, С выхода коммутатора 23 снимаются вы- , деленные вторые эхоимпульсы (з), амплитудное значение когорых пропорци55

падения и падает управляющий сигнал на узел 32 сканирования для перевода преобразователя 3 в следующую , точку измерения.

Блок 30 управления, в состав которого входит генератор частоты с периодом колебаний, соответствующим длительности полного цикла качания угла наклона преобразователя 3 в одной контролируемой точке, и одновиб- ратор, формирующий узкие импульсы (а) по переднему фронту колебаний генера

падения и падает управляющий сигнал на узел 32 сканирования для перевода преобразователя 3 в следующую , точку измерения.

Блок 30 управления, в состав которого входит генератор частоты с периодом колебаний, соответствующим лительности полного цикла качания угла наклона преобразователя 3 в одной контролируемой точке, и одновиб- ратор, формирующий узкие импульсы (а) по переднему фронту колебаний генератора частоты, осуществляет подготов к следующему циклу измерения путем сброса пикового детектора 24 и установки триггера 31 в единичное состояние (п) после окончания прудадуще го цикла замера толщины и перевода преобразователя 3 к следующей контролируемой точке. Наклон преобразователя 3 осуществляется в пределах сектора максимально возможных отклонений профиля детали и определяется в основном особенностями технологического процесса формообразования по толщине, например для раскатки

f 1 S - 1 ,J

Таким образом, толгциномер позво- ляет при измерении толщины -сложнопр илированного изделия автоматически регистровать в каждой точке контроля одно значение толщины, которое является наиболее достоверным, так как получено при нормальном вводе ультразвуковых колебаний в изделие.

Фор м у ла изобретени

Ультразвуковой толщиномер по авт, ев, № 1249329, отличающийся тем, что, с целью повыще- ния достоверности контроля, автоматизации процесса измерения и повышения производительности, он снабжен

последовательно .соединенными четвертым одновибратором, коммутатором, пиковым детектором, усилителем постоянного тока, четвертым компаратором, четвертым триггером, четвертой схемой совпадения и пятым одновибратором, последовательно соединенным блоком управления, пятым триггером и узлом сканирования, механически

связанным с приемно-передагадим преобразователем, и регистратором, вход которого подключен к выходу интерполяционного измерителя временных интевалов, вход четвертого одновиб- ратора подключен к выходу второго одновибратора, второй вход коммутатора подключен к выходу усилителя, второй вход пикового детектора под- ключен к второму выхбду блока управления, второй вход четвертого ком паратора подключен к выходу коммутатора, четвертого триггера подключен к выходу синхронизатора, второй вход четвертой cxeMii совпадения подключен к выходу пятого триггера, третий вход - к второму выходу интеполяционного измерителя временных интервалов, выход - к вторым входам регистратора и цифрового индикатора, а выход пятого одновибратора подключен к S-входу пятого триггера.

а S

ж 5 у

л

м

н о

п