Электромагнитно-акустический толщиномер Советский патент 1980 года по МПК G01N29/04 

(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ ТОЛЩИНОМЕР

Изобретение относится к области контрольно -измерительной техники и может быть использовано для ультразвукового контроля толщины металлических изделий в металлургии, машиностроении и других отраслях. Известен ультразвуковой ахо-импульсный толщиномер, в котором возбуждение и прием упругих колебаний производится с помощью пьезоэлектрических преобразователей 13 . Недостатком его является необходимость в жидкостном акустическом контакте между тфеобразователем и изделием, что резко ограничивает его эксплуатацн- онвые воеможности, в частности скорость ксштропя.. Наиболее близким по т(;хпической сущности к изобретению явя1гется электромаг нитно-акустический (ЭМА) толщиномерах содержащий синхронизатор, генератор зон дирующих импульсов, ЭМА преобразователь, усилитель, индикатор результатов изкгерения. Благодпря отсутствию акустичес КОГО контакта между ЭМА. преобразователем и контролируемь м изделием он обеспечивает более высокие скорости контроля, позволяет измерять толщину металлических изделий, покрытых слоем краски или окалины. Недостатком известного устройства является повыщенныв расход энергии, поскольку каждый замер толщины требует нескольких циклов работы прибора, т.е. нескольких посылок. Кроме того, в известном измерителе возможно возникновение дополнительной погрещности из-за наличия дополнительных импульсов, которые имеются в паузе между основными. Дополнительные импульсы являются специфическими для ЭМА толщиномеров, работающих на сдвЕГоеых .упругих колебаниях. Целью изобретения является снижение потребляемой энергии н повышение точности измерения. Эта цель достигается тем, что толщиномер снабжен послидовап- льно coinHnniiными пиковым apTf., noлк l lч lпlым своим входом к выходу усилителя, диф(1еренцирующей, цепочкой, усилителем-ограничителем, регистром памяти, связанным с усилителем-ограничителем своим управляющим входом, и дешифратором, связанным с индикатором, а также соединенными последовательно генератором счетных импулЕзСов и счетчиком, выходы которого подключены к информационным входам регистра памяти, а его установочный вход подключен к синхронизатору. На чертеже изображена функциональная блок-схема толщиномера. Толщиномер содержит синхронизатор, соединенный с генератором 2 зондирующих импульсов, к выходу которого подключен элБКтромагнитно-акустический преобразователь 3, соединенные последовательно усилитель 4 принятых сигналов и пиковый детектор 5, дифференцирующую цепочку 6, усилитель-ограничитель 7, регистр 8 памяти. К выходу регистра 8 памяти присоединен дешифратор 9, связанный по выходу с индикатором 1О результатов измерения. Толщиномер содержит также последовательно соединенные генератор 11 счетных импульсов и счетчик 12. Установочный вход счетчика 12 подключен к синхронизатору 1, а его выходы - к информационным входам регистра 8. В качестве источника магнитного поля может использоваться постоянный маг нит или импульсный электромагнит. В последнем случае синхронизатор 1 должен включать в себя блок задержки, включенный перед выходом на генератор 2 зондирующих импульсов, и счетчик 12, Усилитель 4 может иметь запираемый каскад, связанный с синхронизатором 1. Толщиномер работает следующим образом. Синхронизатор 1 запускает генератор 2, зондирующий импульс которого, воздействуя на преобразователь 3, приводит к возбуждению ультразвука. Принятые эхо-импульсы усил«таются усилителем 4 и подаются на пиковый детектор 5. Одно временно с зондирующим импульсом счет чик 12 сбрасьшается на нуль и начинает счет ихтульсов хх нератора 11, Пиковый детектор 5 обеспечивает запоминание ам : плитуды максимального из ранее пришедших отраженных импульсов, диффере1щирующая цепь 6 дает выходной сигнал во время нарастания напряжения пришедщето импульса нпд оагюкпгенным ранее пикопы детектором хройнем, усилитель-огрвничпель 7 нормализует импул1:;сы с цепочки по амплитуде для управления регистром амяти. Таким образом, момент последнего ропадания сигнала на выходе дифференирующей цепи 6 соответствует наибольшему максимуму сигнала на выходе усилителя 4, т.е. моменту прихода основного импульса. Сброшенный на нуль в начале посылки зондирующего импульса счетчик 12 непрерывно считает импульсы, поступающие .с генератора 11 счетных импульсов. При поступлении на регистр 8 памяти сигнала с дифференцирующей цепи 6, усиленного и ограниченного по амплитуде усилителем-ограничителем 7, в него переписываются текущие показания счетчика. Последняя запись будет соответствовать времени прихода основного эхо-импульса, и, следовательно, записанное в регистр 8 памяти число будет пропорционально толщине изделия. Выделение наибольщего максимума сигнала обеспечивает устранение влияния дополнительных импульсов, возникающих при больщих колебаниях зазора между алектромагнитноакустическим преобразователем и контролируемым изделием. Дополнительные импульсы имеют в несколько раз меньщую амплитуду, чем основной, но выделение последнего возможно только по максимуму относительной амплитуды по отнощению к дополнительным импульсам, так как абсолютная амплитуда при изменениях зазора между электромагнитно-акустическим преобразователем и контролируемым изделием претерпевает значительные колебания. Записанное в регистр 8 памяти число дешифрируется дешифратором9 иподается Hat индикатор 10. Поскольку весь цикл измерения происходит за одну посылку зондирующего импульса, энергопотребление снижено до минимума. Работа толщиномера может быть построена по принципу одиночных замеров, В этом случае синхронизатор 1 представляет собой генератор одиночных импульсов, запускаемый, например, с помощью кнопки. Это- позволяет дополнительно увеличить Максимальное значение рабочего зазора. Формула изобретения Электромагнитио-акустический толп1иномер, содержащий последовательно со динеииые синхрокизатор, генератор зондирующих импульсов, преобразователь, имеющий также ивдикатор результатов измерения, отличающийся тем, что, с целью снижения потребляемой энергни и повышения точности измерения, он снабжен последовательно соединенными пиковым детектором, подключенным своим входом к выходу усилителя, дифференцирующей цепочкой, усилителем-ограничителем, регистром памяти, связанным с уснлителем-ограничителем своим управляющим входом, и дешифратором, связанным с индикатором, а также соедннйнными по7246 следовательно генератором счетных импульсов и счетчиком, выходы которого подключены к информационным входам регистра памяти, а его установочный вход подключен к синхронизатору. Источники информации, принятые во ввиманне при экспертизе 1. для неразрущакмцего контроля материалов и изделий. Справочник „ под ред. В. В. Клюева, М Машиностроение, 1976. 2. Сборник трудов Челябинского политехнического института М 150 Челя бинск, 1974, с. 178 (прототип)