Способ контроля толщины ленточного материала и устройство для его осуществления Советский патент 1978 года по МПК G01B17/02 

1

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля качества материалов и может найти применение на заводах по обработке металлов.

Известен способ, согласно которому производится двусторонняя эхо-локация материала, предусматривающая сравнение времени распространения эхо-сигналов с опорным эхо-сигналом 1. Недостатком такого способа (который включает температурные погренлности) является низкая чувствительность в диапазоне толщин пленочных материалов вследствие крайне малого изменения времени распространения эхо-сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ контроля толщины ленточного материала, заключающийся в том, что носредством электрически возбуждаемого электроакустического преобразователя в воздухе в зоне, прилегающей к контролируемому материалу, излучают по направлению к материалу ультразвуковые колебания, принимают прошедшие через материал колебания в воздухе в другой зоне, примыкающей к материалу, и по их амплитуде судят о контролируемом параметре {2.

Недостатком этого способа является появление погрешностей, возникающих при изменении температуры воздуха.

Способ контроля толщины ленточного материала осуществляют с помощью устройства, содержащего излучающий и приемный электроакустические преобразователи, устанавливаемые по сторонам контролируемого ленточного материала, генератор возбуждающих импульсов, соединенный выходом с излучающим преобразователем, и электронный измерительный блок, входами соединенный с приемником и дополнительным выходом генератора.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что регистрируют изменения температуры в одной из зон, формируют дополнительный сигнал, пропорциональный этим изменениям, и регулируют с его помощью интенсивность возбуладения согласно соотношению;

dl4 d2

I dt г dt

где N - дополнительный сигнал относительного регулирования интенсивности /;

dl

первая производная интенсивности

dt

возбуждения излучения от температуры t; Z - акустический импеданс воздуха.

Такой способ контроля толщины ленточного материала может быть осуществлен устройством, содержащим излучающий и приемный электроакустические преобразователи, генератор возбуждающих импульсов, соединенный с ним и с приемным преобразователем согласующий трансформатор, электронный измерительный блок, входами соединенный с приемным преобразователем и дополнительным выходом генератора, и установленный в корпусе излучающего преобразователя терморезистор, включенный между его потенциальной обкладкой и выходной обмоткой согласующего трансформатора, при этом отношение между величиной Rt терморезистора и величиной Ri электрического сопротивления излучающего преобразователя выбирают возможно близким к значению

-I

2(г.:К,Щ-2 dt ) J

dRt

-первая производная от величины dt терморезистора по температуре /;

dz dt

-первая производная от акустического импеданса г воздуха по температуре.

Устройство для осуществления способа изображено на чертел е.

Оно содержит излучающий электроакустический преобразователь 1 и приемный электроакустический преобразователь 2, устанавливаемые по сторонам контролируемого ленточного материала 3, генератор 4 возбуждающих импульсов, соединенный выходом с электроакустическим преобразователем 1, и электронный измерительный блок 5, входом соединенный с электроакустическим преобразователем 2 и дополнительным выходом генератора 4 возбуждающих импульсов.

Излучающий электроакустический преобразователь 1 помимо пьезоэлемента 6, входящего и в приемный электроакустический преобразователь 2, включает согласующий трансформатор 7, входная обмотка 8 которого через коаксиальный кабель 9 соединена с генератором 4, а выходная обмотка 10 через терморезистор 11 подключена к потенциальной обкладке пьезоэлемента 6.

В электронный измерительный блок 5 входят последовательно соединенные усилитель 12, селекторный усилитель 13 и измерительно-регистрирующий блок 14, а также генератор 15 «строб -импульсов, входом соединенный с генератором 4, а выходом - с управляемым входом селекторного усилителя 13.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 4 вырабатывает электрические импульсы стабилизированной амплитуды, которые по кабелю 9 подаются в излучающий преобразователь 1 на входную обмотку 8 согласующего трансформатора 7. С выходной обмотки 10 трансформатора импульсы через терморезистор 11 подаются на пьезоэлемент

6. Возбуждаясь поступивщими на него импульсами, пьезоэлемент 6 излучает в воздух по направлению к контролируемому материалу импульсы акустических колебаний.

Благодаря тому, что на ньезоэлемент 6 импульсы поступают через терморезистор 11, имеющий отрицательное значение температурного коэффициента сопротивления, с увеличением температуры напряжение импульсов на обкладках пьезоэлемента 6 возрастает, перекрывая изменение давления, вызываемое изменением импеданса воздуха.

Однако простая взаимная компенсация изменения давления, вызываемого изменением

импеданса, неэффективна. Это объясняется тем, что при уменьшении импеданса пропорционально уменьшается акустическая прозрачность контролируемого материала, поэтому для увеличения стабилизации амплитуд

прошедших через металл акустических импульсов отношение электрических сопротивлений излучающего преобразователя и терморезистора подбираются возможно близкими к значению

/ М

dt - dt ) J

с тем, чтобы давление акустической посылки росло пропорционально изменению температуры и тем самым выполнялось условие

J dl4 dz

I

dt

dt

Импульсные сигналы приемного электроакустического преобразователя 2 через усилитель 12 подаются в селекторный усилитель 13, на другой вход которого поступают стробимпульсы с генератора 15, управляемого импульсами возбуждающего генератора 4. В усилителе 13 информативные импульсы преобразователя 2 отделяются от акустических помех и подаются в измерительно-регистри-. рующийблок 14, шкала которого проградуирована в единицах толщины контролируемого материала.

Формула изобретения

1. Способ контроля толщины ленточного материала, заключающийся в том, что посредством электрически возбуледаемого электроакустического преобразователя в воздухе в зоне, прилегающей к контролируемому материалу, излучают по направлению к материалу ультразвуковые колебания, принимают прошедшие через материал колебания в воздухе в другой зоне, примыкающей к материалу, и по их амплитуде судят о контролируемом параметре, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, регистрируют изменения температуры в одной из зон, формируют дополнительный сигнал, пропорциональный этим изменениям, н регулируют с его помощью интенсивность возбуждения излучения согласно соотношению:

1 dl4 ds

Л

/ dt г dt

где Л - дополнительный сигнал относительного регулирования интенсивности /;

dl

первая производная интенсивности

dt

возбуждения излучения от температуры i;

Z-акустический импеданс воздуха. 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содерл ащее излучающий и приемный электроакустические преобразователи, устанавливаемые по сторонам контролируемого ленточного материала, генератор возбуждающих импульсов, согласующий трансформатор, подключенный к выходу генератора и приемному электроакустнческому нреобразователю, электронный измерительный блок, входами соединенный с приемным электроакустическим преобразователем и дополнительным выходом генератора, терморезистор, установленный в корпусе излучающего электроакустического преобразователя и включенный между его потенциальной обкладкой и выходной обмоткой согласующего трансформатора, при этом отнощение между величиной Ri терморезистора и величиной /, электрического сопротивления излучающего преобразователя выбирают возможно близким к значению:

,rf dt

dz

Rt

TTj

dRt

где

-первая производная от величины dt

терморезистора по температуре t,

dz dt

-первая производная от акустического импеданса

Z воздуха по температуре t. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №393667, кл. G 01N 29/00, 1971.

2.Авторское св11детел15ство СССР №266404, кл. G 17/02, 1968.