Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер Советский патент 1977 года по МПК G01B17/02 

1

Изобретение относится к устройствам для замера толщины изделий ультразвуковым эхо-импульсным методом контроля и может найти широкое применение в промышленности..

Известно ультразвуковое устройство для измерения толщины изделий, содержащее генератор радиочастотных импульсов, подключенный к входу ждущего мультивибратора и к пьезодатчику, подключенные к нему и последовательно связанные между собой усилитель, детектор, видеоусилитель, нормализатор амплитуды, каскад антисовпадений, измеритель ный блок, интегратор и гальванометр, а выходы ждущего мультивибратора подключены соответственно к вторым входам каскада антисовпадений и измерительного блока l.

Известное устройство неудобно тем, что в нем при проведении контроля у оператора отсутствует информация о правильности произведенного измерения, а также то, что прибор не позволяет оперативно производить измерение толщины с грубо обработанными или сильно корродированными поверхностями изделий, а в некоторых случаях измерение толщины изделий с указанными поверхностями оказывается невозможным.

Наиболее близким к предложенному техническим решением ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний и пьезодатчик , подключенные к нему и последовательно связанные между собой усилитель, детектор, фильтр, селектор, умножитель, генератор стабильной частоты и счетчик, подключенный к второму выходу селектора, блок защиты, исполнительное рале и сигнализатор.

Однако это устройство не позволяет измерять толщину изделий с грубо обработаннытчи или сильно корродированными поверхностями. Целью изобретения является устранение.этого недостатка, что расширяет функциональные возможности устройства.

с этой целью устройство снабжено последов ате.льно соединенными первым элементом ИЛИ, входы которого подключены к контрольным выходам счетчика, триггером, другой вход которого связан с синхронизатором, вторым элементом или , подключенным другим входом к выходу блока защиты, генератором пилообразного напряжения, пороговым блоком и ждущим мультвибратором выходн которого подключены к сигналй- затору и исполнительному реле , и управляемым частотным модулятором, сов циненным с пьеэЬдатчиком и исполнительным реле. На чертеже изображена структурная схема толщиномера. Структурная схема толщиномера содер жит последовательно соединенные синхр низатор 1, генератор 2 ультразвуковых колебаний и пьеэодатчик 3, подключенные к нему и последовательно связанны между собой усилитель 4 детектор 5, фильтр б, селектор 7, умножитель 8,ге нератор 9 стабильной частоты и счетчи 10; подключенный к второму выходу селектора, блок И защиты; последовательно соединенные первый элемент 12 ИЛИ, входы которого подключены к контрольным выходам счетчика 10, триггер 13, другой вход которого связан с синхронизаторо 1, второй элемент 14 ИЛИ, подключенный другим входом к выходу блока защиты, герера тор 15 пилообразного напряжения, пороговый блок 16 и ждущий мультивибра тор 17, выходы которого подключены к СИгнгшизатору 18 и,исполнительному реле 19 и управляемый частотный модулятор 20, соединенный с пьезодатчиком 3 и исполнительным реее 19. Частотный модулятор 20, -можно выпол нить, например, в виде вариометра,ось которого кинематически связана с вало электродвигателя, цепь питания которо го проходит через контакты реле 19, при этом; катушки вариометра соединены с пьеэодатчиком 3. Устройство работает следующим образом . Синхронизатор 1 запускает генератор 2, возбуждающий пьезодатчик 3. Ультра звуковые колебания, введенные в изделие, претерпевают многократные отражгния от поверхностей изделий. Пьеэодатчик 3 воспринимает последовательность импульсов многократных отражений, интервал времени между которым пропорционален толщине изделия. Усиленные усилителем 4 и продетектирован ные детектором 5 импульсы проходят че рез фильтр 6, отделяющий зондирующий импульс, и поступает на вход селектор 7. Одновременно от такта к такту происходит изменение частоты заполнения зондирующего импульса, обусловленное изменением индуктивности вариометра. ьа счет вращения его катушки электродвигателем, -При достижении оптимально частоты, т.е. частоты, при которой внешняя контактирующая с пьезодатчиком 3 грубо обработанная или сильно корродированная поверхность изделия будет достаточно прозрачной, а противоположная (также грубо обработанная или корродированная) - будет иметь не обходимый коэффициент отражения, амплитуда отраженных импульсов возрастет и позволит открыть селектор. На первом выходе селектора 7 выделяется прямоугольный кмпульс, длительность которого равна интервалу времени между 2-м и эхо-сигналш-ли . Этот импульс поступает нв. умножитель 8 и на выходе его возникает прямоугольный импульс с длительностью, увеличеннсй в К раз, где К - кос ффициент умножения умножителя 8, Импульс с выхода умножителя 8 управляет работой генератора 9 стабильной чг1стоты, число импульсов генерируемы : этим генератором пропорциональное длительности выходного импульса умножителя 8, считается десятичным счетчиком 10, Результат выделяется на цифровом индикаторе, градуированном в адиницах толщины изделий. При показаниях цифрового индикатора, отличных от нуля, при счете числа имЛульсов счетчиком 10 на его контроль;ных выходах возникают импульсы которые пройдя элемент 12 ИЛИ запускают триггер 13.Прямоугольный положительный и У1пульс с выхода триггера 13, пройдя элемент 14 ИЛИ, запускает генератор 15 пилообразного напряжения. Пороговой блок 16 срабатывает пси достижении амплиту.цы импульса пилообразного напряжения порогового значения блока 16, Сфор 1крозс1ннь:й последним импульс запускает ждущий мультивибратор 17, В этот момент срабатывает сигнал--затор 18, сигнализируя о правильности произведенного измерения толщины изделия, и срабатывает исполнительное реле 19, разрывая цепь питания обмоток электродвигателя управляемого частотного модулятора 20. С целью защиты от ложных показаний, вызванных акустическими шумами и неодкородностями в материале, изделия, в прибор введен блок 11 защиты, который сравнивает интервал времени между 2-м и 3-м и между 3-м и 4-м импульсами.Если интервалы одинаковь;, что соответствует правильному измерению, на выходе блока 11 защиты сигнал не возникает. При неодинаковых интервалах блок 11 защиты выдает отрицательный прямоугольный импульс по амплу.туде и приблизительно по длителы- ости равный выходному импульсу триггера 13. Б результате чего к а выходе элемента 14 ИЛИ образуется остаточный импульс, длительности которого недостаточно для достижения амплитуды импульса генератора 15 пилообразного напря хения порогового значения порогового блока 16. В этом случае сигнализатор 18 не сработает, а вращение электродвигателя частотного модулятора 20 будет продолжаться до момента получения правильного измереьия . По окончании выходного тактовсго импульса синхронизатора 1 происходит