Ультразвуковой способ контроля размеров и перемещений объекта Советский патент 1980 года по МПК G01B17/02 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАЗМЕРОВ И ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться для бесконтактного контроля размеров и перемещений деталей, механизмов и затотовок в условиях повышенной затрязненности среды, например в условиях шинного производства. Известен ультразвуковой способ контроля размеров и перемещетшй объекта по которому по времени прихода эхо-сигналов определяют размеры и перемещения объекта 1. Однако этот способ не обеспечивает вы( точности измерения из-за влияния температуры влажности и содержания различных ингредиентов воздуха на скорость ультразвука. Наиболее близким к описываемому изюбретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой способ кон роля размеров и перемещений объекта, заключающийся в том, что контролируемый объект облучают с помощью ультразвукового излучателя, размеры которого соизмеримы с габаритами контролируемого объекта, фиксируют с помощью точечного приемника отраженные сигпапы и оггределяют их параметры 12). Озв)Швание контролируемого изделия и прием отраженного сигнала осуществляют через струйные жидасостньге звукопроводы. Однако в некоторых технологических процессах, например на шинном производстве, контактирование контролируемых объектов, с жидкостью по условиям технологического процесса недопустимо, что сш1жа;ет точность контроля. Целью изобретения является повыщение точности контроля. Целъ достигается тем, что точечный приемник располагают между непо1движным излучателем и контролируемым изделием, перемещают его по заданному закону в направлении измеряемого разМера, объекта, регистрируют местоположения приемника в которых происходит изменение частоты отраженных сигналов, и по координатам этих, местоположений судят о размере объекта и его перемещении. На фиг. 1 показана схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 - зависимость частоты V отраженного сигнала от местоположения приемника, фиксирующего этот сигнал.

В ультразвуковое поле излучателя 1 помеают контролируемый объект 2. Между ними вижется приемник 3 ультразвуковых сигналов, оследовательно попадающий в зоны 4, 5 и 6. Способ реализуют следующим образом. Между ультразвуковым излучателем 1 и онтролируемым объектом 2, двйжу1димся направлении п, перемещают по определенному закону приемник 3 ультразвуковых колебаний с относительной скоростью V, параллельной на- Q равлению перемеще1шя контролируемого объекта, фиксируют частоту отраженного от объекта сигнала. При этом частота принимаемых сигналов зависит от местоположения приемника относительно исследуемого объекта. Это связано 5 как с характером отражения ультразвуковых волн от исследуемого объекта, так и с акустическим эффектом Допплера. В зоне 4 отражений частота отраженного сигнала выше частоты излучаемого, поскольку приемник воспринима- 20 ет ультразвуковые колебания, отраженные от кромки объекта и найравленные ему навстречу. После того, как звукоприемник помещают в зону 5, направление отраженньгх от объекта ультразвуковых колебаний перпендикулярно 25 к направлению перемещения приемника, и поэтоМу частоты отраженных и излучаемых колебаний совпадают. В зоне 6 из-за совпадений направления движения приемника и направления отраженных от объекта ультразвуковых зо колебаний их частота уменьщается. Следовательно, местоположения, в которых происходит изменение частоты отраженных сигналов, позволяют судить о размере объекта и его перемещении. Поскольку перемещение при1гмника осу- 35 ществляют по заданному закону, то можно определить координаты Xi и Ха этих местоположений и по ним рассчитать длину исследуемого объекта L Xj -Xj. Многократное проведе. ние подобнь1х измерении позвойяет определить 40 и перемещение объекта.

ТочностК определения размеров и перемещений по описьшаемому способу обусловлена размерами входного отверстия звукоприемного усфойства. Если звукоприемник, например j микрофон, помещен в корпус, имеющий окно для входа ультразвуковых колебаний в виде щели щириной 0,5 мм, то достигаемая погрешность измерения будет ±0,5 мм. Перемещение звукоприемного устройства можно осуществлять, установив его в качестве сканирующего элемента на известную сканирующую систему, например виброударную.

В качестве датчика перемещений звукоприемного устройства может служить, например, пьезозлемент, наклеенный на пружину-якорь сканирующей системы, или металлический сердечник, жестко связанный со сканатором и помещенный в магнитное поле катуШки индуктивности. Контроль изменения частоты ультразууковых колебаний, воспринимаемых звукоприемным устройством, можно осуществлять одним из известных способов, например преобразуя частоту воспринимаемых ультразвуковых колебаний в напряжение и затем сравнивая полученное напряжение с напряжением, соответствующим частоте источника ультразвука.

Использование предлагаемого способа существенно повышает точность измерений, так как он не чувствителен к помехам, связанным с изменением температуры среды и характерным для некоторых производств (например, для шинного производства).

Формула изобретения

Ультразвут овой способ контроля размеров и перел ещений объекта, заключающийся в том, что контролируемый объект облучают с помощью ультразвукового излучателя, размеры которого соизмеримы с габаритами контролируемого объекта, фиксируют с помощью точечного приемника отреченные сигналы и определяют их параметрь, отличающийся тем, что, с целью повьпйения точности контроля, точечный приемник располагают между неподвижным излучателем и контролируемым объектом, перемещают его по заданному закону в направлении измеряемого размера объекта, регистрируют местоп6ло:Чсенйя приемника, в которых происходит изменение частоты отраженных сигналов, и по координатам этих местоположений судят о размере объекта и его перемещении. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Xt

Хг