Устройство выборки акустических сигналов Советский патент 1992 года по МПК G01N29/00 

а v4

ГО ГО

Изобретение относится к измеритель- Ц4ай технике и может быть использовано в yW-развуковых толщиномерах, дефекто- крпах, в измерителях скорости ультразвуку

Известны устройства выборки акустических сигналов, применяемые в ультразвуковых толщиномерах, в которых с целью повышения точности измерения последовательно соединены: преобразователь, соединенный с генератором и усилителем, пиковый детектор, подключенный своим входом к выходу усилителя, дифференциальная цепочка, усилитель-ограничитель, регистр памяти, связанный с усилителем-ограничителем управляющим входом, дешифратор, связанный с индикатором, генератор счетных импульсов и счетчик.

Недостатком таких устройств является низкая точность измерений в силу значи- . тельных биений амплитуд эхо-сигналов ультразвуковых преобразователей и возможной смешанной регистрации эхо- импульсов сдвиговых и продольных волн.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство выбора информации для бесконтактных ультразвуковых эхо-импульсных толщиномеров. В устройстве содержащем электромагнитно-акустический преобразователь (ЭМАП), генератор, усилитель, два временных селектора, эмиттерный повторитель, одновибратор, триггер, фазо- инвертор, схему обработки и регистрации сигнала, применена схема плавающей амплитудной отсечки импульсов акустических помех, обеспечивающая выделение информационных импульсов. Усиленные эхо-сигналы поступают на вход первого временного селектора, управляемого одно- вибраторами. Временной селектор выполнен по схеме линейного диодного ключа, управляемого генератором тока на транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером.

Пары эхо-импульсов, несущие информацию о толщине контролируемого изделия с частотой следования, равной частоте следования зондирующих импульсов генератора, с выхода первого временного селектора, поступают через эмиттерный повторитель на вход второго схемно аналогичного временного селектора. На выход временного селектора пары информационных импульсов пропускаются лишь через такт. Возмож- ность черезтактового пропускания сигналов вторым временным селектором обеспечивается тем, что им управляет триггер со счетным входом, запускаемый генератором зондирующих импульсов. Эхо-импульсы с выхода второго временного

селектора поступают через фазоинвертор на сигнальный вход схемы отсечки. На его управляющий вход подается постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде

эхо-импульсов.

Недостатком устройства является че- резтактовое пропускание информационных пар импульсов. Если акустические помехи в этих двух тактах окажутся различными, что

0 весьма вероятно вследствие спонтанных помех в электроакустическом такте, то устройство допустит ошибку в измерениях. В связи с этим указанное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью

5 измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерения информационных параметров акустических сигналов.

Цель достигается тем, что устройство

0 выборки акустических сигналов, содержащее последовательно соединенные синхро- генератор, генератор зондирующих импульсов, электромагнитно-акустический преобразователь, усилитель и ключ, генера5 тор строб-импульса, включенный между выходом синхрогенератора и управляющим входом ключа, и последовательно соединенные компаратор и схему обработки и регистрации результатов, снабжено пиковым

0 детектором, включенным между выходами синхрогенератора и ключа и управляющим входом компаратора, и последовательно соединенными триггером, подключенным к выходам синхрогенератора и ключа, и вто5 рым ключом, второй вход которого подключен к первому ключу, а выход второго ключа соединен с входом компаратора.

В известных устройствах не применялось совмещение в одном такте получения

0 информации и обработки сигнала с целью устранения помех, которые возникают, в частности при колебаниях зазора между ЭМА преобразователем и объектом контроля. В предлагаемом устройстве ключами выделя5 ется первый эхо-импульс, самый большой по амплитуде, для установки уровня сравнения компаратора. Уровень сравнения вырабатывается пиковым детектором. В зависимости от величины зазора между преО образователем и изделием амплитуды эхо- импульсов изменяются, соответственно изменяется и уровень сравнения компаратора, т.е. появляется плавающая отсечка акустических шумов в каждом такте измере5 ния. Это позволяет автоматически исключать в некотором диапазоне влияние величины зазора, синхронно меняя уровень сравнения компаратора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство выборки акустических сигналов содержит ЭМА преобразователь 1, соединенный с генератором 2 и усилителем 3, синхрогенератор 4 с генератором строб- импульса 5, первый ключ 6, триггер 7, вто- рой ключ 8, пиковый детектор 9, компаратор 10 и схемы 11 обработки и регистрации результата.

Устройство выборки акустических сигналов толщиномера работает следующим образом.

Импульс синхрогенератора 4 запускает генератор 2 зондирующих импульсов, генератор 5 строб-импульса и производит сброс триггера 7. пикового детектора 9 и схем 11 обработки и регистрации результата. Генератор 2 зондирующих импульсов возбуждает с помощью ЭМА преобразователя 1 ультразвуковую волну в объекте. Отраженные от дна объекта эхо-импульсы регистри- руются тем же ЭМА преобразователем 1, усиливаются предварительным усилителем 3 и поступают на вход ключа 6, который с помощью генератора 5 строб-импульса освобождает последовательностьэхо-импуль- сов от переходного процесса в начале развертки и пропускает эхо-импульсы, начиная с первого.

Первым эхо-импульсом опрокидывается триггер 7 в состояние 1 и устанавлива- ется пороговый уровень на выходе пикового детектора 9. Ключ 8, управляемый триггером 7 пропускает на выход все эхо-импуль- сы, за исключением первого. Последовательность эхо-импульса, начиная с второго, поступает на первый вход компаратора 10, а на второй вход компаратора поступает переменный уровень с пикового детектора 9, который формируется последовательностью эхо-импульсов. С выхода ком- паратора нормализованные сигналы, -соответствующие эхо-импульсам, поступают на схемы 11 обработки и регистрации толщиномера.

В ЭМА толщиномерах используются, в основном, сдвиговые волны, применение которых обеспечивает увеличение точности измерения и расширение диапазона измеряемых толщин в сторону минимальных толщин, Однако на практике сигналы ЭМА преобразователей наряду с отраженными от дна объекта сдвиговыми волнами, содержат продольные волны, которые в этом случае являются помеховь/ми. Соотношение амплитуд сдвиговых и продольных волн Ut/UP определяют пороговый уровень крмпаратора;формирующего временной интервал, соответствующий толщине изделия и составляет в большинстве конструкций преобразователей величину Ut/U( 5-8.

При уменьшении амплитуды полезного сигнала Ut вследствие увеличения зазора между преобразователем и объектом контроля это соотношение почти не меняется. Последнее обстоятельство позволяет использовать плавающую отсечку акустических шумов для расширения функциональных возможностей ЭМА преобразователей, в частности для увеличения предельно допустимого рабочего зазора между ЭМАП и объектом контроля. Применение плавающей отсечки обеспечивает, кроме того, уменьшение погрешностей измерения временных интервалов между эхо- импульсами, связанную с изменением крутизны фронта эхо-импульсов вследствие воздействия мешающих факторов (колебания зазора, амплитуды зондирующего импульса, физических свой ств поверхностного слоя объекта контроля). Преимуществом предлагаемого устройства является то, что получение информации для коррекции уровня отсечки (порогового уровня компаратора) производится в том же такте, что и измерение параметррв полезных сигналов. Таким образом, предлагаемое устройство прзво- ляет повысить достоверность выборки акустических сигналов и точность измерений в ультразвуковых толщиномерах и дефектоскопах. . Фор мула изобретения

Устройство выборки акустических сигналов, содержащее последовательно соединенные синхрогенератор, генератор зондирующих импульсов, электромагнитно- акустический преобразователь, усилитель и первый ключ, генератор строб-импульса, включенный между выходом синхрогенератора и управляющим входом ключа, и последовательно соединенные компаратор и схему обработки и регистрации результатов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено пиковым детектором, включенным между выходами синхрогенератора и ключа и управляющим входом компаратора, и последовательно соединенными триггером, подключенным к выходам синхрогенератора и ключа, и вторым ключом, второй вход которого подключен к первому ключу, а выход второго ключа соединен с входом компаратора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых толщиномерах, дефектоскопах, в измерителях скорости ультразвука. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет плавающей отсечки акустических шумов. Генератор 2 « зондирующих импульсов возбуждает электромагнитно-акустический преобраэова- тель 1, который возбуждает в контролируемом объекте акустические волны. Отраженные волны регистрируют- ся и поступают на .ключ 6, выделяющий первый отраженный импульс. Полученный импульс опрокидывает триггер 7, который отсекает первый импульс и пропускает все последующие. Последовательность эхо-импульсов поступает на первый вход компаратора 10, на второй вход которого поступает сигнал с пиково- го детектора 9, нормализуя тем самым амплитуду. 1 ил. СО С