Ультразвуковой толщиномер Советский патент 1990 года по МПК G01B17/02 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля толщины изделий ультразвуковым методом при одностороннем доступе к их поверхности Цель изобретения - повышение надежности измерения за счет автоматической блокировки ложного измерения.

На чертеже изображена структурная схема ультразвукового толщиномера.

Толщиномер содержит последовательно электроакустически соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь 3 и усилитель-формирователь 4, первый счетчик 5, последовательно соединенные второй счетчик 6, регистр 7 хранения и индикатор 8 генератор 9 счетных импульсов, задатчик 10 кода, первый И и второй 12 одновибраторы выход задатчика 10 кода подключен к ин- формационному входу второго счетчика 6 выход усилителя-формирователя 4 подклю- чен к входу разрешения счета первого счетчика 5, к входу первого одновибратора 11

(Л

и к вычитающему входу второго счетчика 6, выход первого одновибратора 1 1 подключен к (/-входам подготовки приема информации первого 5 и второго 6 счетчиков, вход второго одновибратора 12 подключен к выходу второго счетчика 6, выход - к / -входу пе рвого счетчика 5, к входу установки информации второго счетчика 6 и к входу синхронизатора 1, счетный вход первого счетчика 5 подключен к выходу генератора 9 счетных импульсов, а выход - к информационным входам регистра 7 хранения.

Толщиномер работает следующим образом.

Синхронизатор 1 периодически запускает генератор 2 зондирующих импульсов Выходной импульс генератора 2 от каждого запуска возбуждает преобразователь 3 который излучает в контролируемое изделие короткий УЗ-импульс. Последний, отразившись от противоположной поверхности изделия, принимается этим же преобразователем 3 и преобразуется в электрический С. по.мощью импульсов синхронизатора I

ел

;о

4

со ел

(старт-сигнал) и преобразователя 3 (стоп- сигнал) усилитель-формирователь 4 выраба- Тывает на своем выходе прямоугольный им 2Л

пульс с длительностью 1 , где с - скорость распространения ультразвукового импульса в материале изделия; h - толщина изделия. Задний фронт этого импульса запускает первый одновибратор 11, на выходе которого устанавливается логический сигнал высокого уровня, разрешающий работу счет- Никам 5 и 6.

Первый одновибратор 11 вырабатывает йа выходе логический сигнал высокого уров- йя только тогда, когда преобразователь 3 Принимает отраженный от противоположной Поверхности изделия УЗ-импульс, служащий усилителю-формирователю 4 стоп-сигналом для формирования импульса с длительностью Th. При этом одновибратор 11 имеет следующую особенность в работе. При периодическом, с частспюй работы синхрони- атора 1, формировании импульсов с длительностью Th он постоянно поддерживает йа своем выходе логический сигнал высокого уровня. При отсутствии за период зондирования запускающего сигнала (отраженный УЗ-импульс) одновибратор 11 переходит в устойчивое состояние с низким уровнем и запрещает работу счетчиков 5 и 6. В этом случае длительность выходного сигнала одновибратора 11 от последнего запуска устанавливается чуть более периода следования зондирующих импульсов. Таким образом, одновибратор 11 в толщиномере служит блоком контроля приема преобразователем 3 импульса, отраженного от противоположной поверхности изделия. В качестве такого одновибратора может быть использована микросхема К155АГЗ.

После получения разрешения на работу счетчиков 5 и 6 от одновибратора 11 длительность Гл каждого импулЕ са усилителя- формирователя 4 измеряется квантованием счетными импульсами генератора 9 (например, кварцевого), следующих с частотой fo.

и результат

т

Пн 1 (}

записывается

в режиме вычитания, начиная с числа

в счетчик 5 в режиме сложения. В толи,ино- мере параллельно работе счетчика 5 производится подсчет числа сформированных импульсов с длительностью Т в счетчике 6

.ociiii: 2fo

записанного в этот счетчик от задатчика 10 кода, где - размерный коэффициент; г - целое положительное число, определяющее точность и вес младшего разряда результата измерения. Причем счет числа импульсов в счетчике 6 осуществляется по их заднему фронту, т. е. после полного измерения длительности 7/, каждого из них в счетчике 5. А число

асЮг

1/0

в задатчик 10 кода

заносится перед измерени ем толщины изделия.

Такой периодический процесс запуска генератора 2 зондирующих импульсов измерения длительностей Th в счетчике 5 квантованием импульсами генератора 9 и подсчет числа измеренных длительностей Тн в счетчике 6 в режиме вычитания продолжается до достижения в последнем счетчике нулевого состояния, т. е. в толщиномере произвоасЮг

дится -7Г7кратное измерение длитель2fo

НОСТИ ThПри достижении нулевого состояния счетчик 6 вырабатывает импульс заема, который переписывает содержимое счетчика 5 в регистр 7 хранения и запускает одновибратор 12. Последний формирует на своем выходе прямоугольный импульс низкого уровня. Выходной импульс одновибратора 12 дает запрет на работу синхронизатора 1. Измерение толщины изделия заканчивается. Содержимое регистра 7 хранения, являющееся результатом измерения толщины изделия, выводится на индикатор 8. Индикатор 8 регистрирует число

0

5

0

5

0

5

Л л

асЮг

Гл/оас Юг 2/г

/o a/ilOr.

2fo 2/0 с

Требуемая размерность результата измерения (см. мм и т. д.) обеспечивается переносом запятой в индикаторе 8.

Длительность выходного импульса одно- вибратора 12 определяет время индикации результата Л//, измерения в толщиномере. По истечении времени индикации на выходе этого одновибратора устанавливается вновь логический сигнал высокого уровня. Задний фронт импульса одновибратора 12 производит сброс содержимого счетчика 5 (очистка счетчика от результата предыдущего из,асЮл

мерения толщины) и перепись числа -:г:-

2fo

от задатчика 10 кода в счетчик 6. Так счетчики приводятся в начальное положение. Кроме того, логический сигнал высокого уровня с выхода одновибратора 12 дает разрешение на работу синхронизатора 1 для нового измерения толщины изделия.

После снятия преобразователя 3 с поверхности изделия прекращается прием ультразвукового импульса, отразившегося от противоположной поверхности. В усилитель-формирователь 4 перестает поступать стоп-сигнал, он прекращает формирование импульсов с длительностью Th. В этом случае кода отсутствует периодическое подтверждение приема стоп-сигнала, одновибратор переключается в устойчивое состояние с низким уровнем выходного логического сигнала.

Этот сигнал закрывает счетчики 5 и 6 - в тсшщиномере блокируется ложное измерение.

Кроме блокировки ложного измерения в толщиномере также сохраняется результат последнего измерения после снятия преобразователя 3 с поверхности изделия что требуется при контроле толщины изделий в труднодоступных местах.

Формула изобретения

Ультразвуковой толщиномер, содержащий последовательно электроакустически соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь и усилитель-формирователь первый счетчик, последовательно соединен- ные второй счетчик, регистр хранения и индикатор, генератор счетных импульсов и задатчик кода, выход которого подключен к информационному входу второго счетчика, выход усилителя-формирователя подключен к вычитающему входу второго счетчика отличающийся тем, что, с целью повышения надежности измерения, он снабжен первым и вторым одновибраторами, вход первого одновибратора подключен к входу разрешения счета первого счетчика и к выходу усили- те я-формирователя, выход - к 1/-входам подготовки приема информации первого и второго счетчиков, вход второго одновиб- ратора подключен к выходу второго счетчика выход - к / -входу первого счетчика, к входу установки информации второго счетчика и входу синхронизатора, счетный вход первого счетчика подключен к выходу генератора счетных импульсов, а выход - к информационным входам регистра хранения.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля толщины изделий ультразвуковым методом при одностороннем доступе к их поверхности. Цель изобретения - повышение надежности измерения за счет автоматической блокировки ложного измерения. Для этого в толщиномер введены два одновибратора. Первый одновибратор осуществляет контроль наличия эхо-сигнала от противоположной поверхности изделия и дает разрешение на измерение в толщиномере. В случае отсутствия эхо-сигналов он блокирует работу счетчиков. Второй одновибратор обеспечивает необходимую паузу между двумя измерениями и приводит в состояние готовности всю схему толщиномера перед каждым измерением. 1 ил.