Ультразвуковой толщиномер Советский патент 1981 года по МПК G01B17/02 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОЛЩИНОМЕР

1

Изобретение относится к неразрушгиощим испытаниям ультразвуковым ме ходом и может быть использовано для контроля толщины стенок в машиност- . роении.

Известен ультразвуковой толщиномер, содержащий генератор зондирующих импульсов/ раздельно-совмещенный преобразователь, усилитель, мультивибратор,|д измерительный блок и индикатор .

Недостатком данного толщиномера является низкая точность измерений ввиду того, что при измерении температуры изменяется и время прохождения ультразвука в призмах преобразовате- 5 ля в то время, как временная задержка остается постоянной.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой 20 толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, основной генератор зондирующих и яIyльcoв, раздельно-совмещенный преобразователь и усилит(эль, аналого-цифровой преобрйзователь., генератор импульсов индикации, счетчик и индикатор, вход которого подключен к выходу счетчика 2.

Недостатком такого толщиномера является низкая точность измерений 30

ввиду того, что на сигнал, отраженный от задней поверхности детали, накладывается паразитный сигнал.

Цель изобретения - .повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой толщиномер снабжен последовательно соединенными первым триггером, вход которого подключен к выходу синхронизатора, а выход - ко входу основного генератора зондирующих импульсов, вторым три ге|ром и дополнительным генератором зондирующих импульсов, выход которого подключен ко входу раздельно-совмещенного преобразователя, инвертором, вход которого подключен к выходу синхронизатора, первой схемой ИЛИ, включенной между генераторами зондирующих импульсов и ансшого-цифровым преобразователем, первой схемой И, первый вход которой подключен к выходу основного генератора зондирующих импульсов, второй-схемой И, первый вход которой подключен к выходу допол-. нительного генератора зондирующих импульсов и второму входу первой схекы И, третьей схемой И, первый вход которой подключен к выходу усилителя, четвертой схемой И, первый вход которой

подключен ко вторым, входам первой и второй схем И и первому выходу второго триггера, пятой схемой И, первый вход которой подключен ко второму входу третьей схемы И, второму выходу торого триггера и входу генератора импульсов индикации, второй схемой ИЛ входы которой соединены с выходами первой, второй и третьей схем И, а выход подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, и делителем частоты, включенным между четвертой схемой И и счетчиком, третьи входы первой, второй и третьей схем И подключены к выходу инвертора, вторые входы четвертой и пятой схем И подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, а третьи входы к выходу генератора импульсов индикации , выход последнего соединен со вторыми входами счетчика и -двух триггеров, выход пятой схемы И подключен к третьему входу счетчика.

Кроме того, счетчик выполнен реверсивным.

На чертеже представлена блок-схема ультразвукового толщиномера.

Ультразвуковой толщиномер содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, основной генератор 2 зондирующих импульсов, раздельно-совмещенный преобразователь 3 и усилитель 4, аналого-цифровой преобразователь 5, генератор 6 импульсов индикации, счетчик 7, индикатор 8, вход которого подключен к выходу счетчика 7, последовательно соединенные первый триггер 9, вход которого подключен к выходу синхронизатора 1, а выход - ко входу основного генератора 2 зондирующих импульсов, второй триггер 10 и дополнительный генератор 11 зондирующих импульсов, выход которого подкдючен ко входу раздельно-совмещенного преобразователя 3, инвертор 12, вход которого подключен к выходу синхрониjaTOpa 1, первую схему 13 ИЛИ, включенную между генераторс1ми 2 и 11 зондиругсь их импульсов и аналого-цифровым преобразователем 5, первую схему 1-4 И, первый вход которой подключен к выходу генератора 2 зондирукяцих импульсов, вторую схему 15 И, первый вход которой подключен к выходу дополнительного генератора 11 зондируквдих импульсов и второму входу первой схемы 13, ИЛИ, третью схему 16 И, первый вход которой подключен к выходу усилителя 4, четвертую схему 17 И, первый рхрд которой подключен ко вторым входам первой и второй схем 14 h 15 И и первому выходу второго триггера 10, пятую схему 18 И, первый вход которой подключен ко второму входу третьей cxeivffij 16 И, второму выходу второго триггера 10 и входу генератора б импульсов индикации,

Кроме того, толщиномер содержит вторую схему 19 ИЛИ, входы которой

соединены с выходами схем 14 - 16 И, а выход подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя 5, и делитель 20 частоты, включенный между четвертой схемой 17 И и счетчиком 7. Третьи входы схем 14 - 16 И подключены к выходу инвертора 12,вторые входы схем 17 и 18 И подключены К выходу аналого-цифрового преобразователя 5, а третьи входы - к выходу генератора 6 импульсов индикации. Выход генератора 6 импульсов индикации соединен со вторыми входами счетчика 7 и двух триггеров 9 и 10. Выход пятой схемы 18 И подключен к третьему входу счетчика 7.

Раздельно-совмещенный преобразователь 3 состоит из призм 21 и 22 с пьезопластинами.

Ультразвуковой толщиномер работает следующим образом.

Синхронизатор 1 формирует импульсы запуска, длительность которых должна быть больше длительности зондирующих импульсов, но -меньше времени прохождения ультразвуковых импульсов в призме 22 сменьшей высотой. С выхода синхронизатора 1 импульсы подаются на входы триггера 9 и инвертора 12. Импульсы инвертора закрывают схемы 14 16 И на время формирования зондирующих импульсов. С приходом первого синхроимпульса триггер 9 переключается и запускает генератор 2 з.ондирующих иютульсов, который формирует зондирующий импульс, возбуждающий пьезопластину на призме 21 преобразователя 3. Одновременно с этим зондирующий импульс через схему 13 ИЛИ поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 5. Пьезопластина излучает ультразвуковые импульсы в призму 21. Им-.:, пульс, соответствукиций отражению части колебаний от дна призмы 21, не влияет на работу схемы, так как схемы 14 и 15 И закрыты нулевым потенциалом на вторых входах. Импульс, соответствующий отражению колебаний от дна измеряемой детали, проходит через призму 22 и поступает через усилитель 4 на вход открытой схемы 16 И и через схему 19 ИЛИ на вход аналогоцифрового преобразователя 5, который формирует временной интервал, равный времени прохождения ультразвуковых колебаний через призмы 21 и 22 и измеряемую деталь (на чертеже не показана) и преобразуют этот интервал в пропорциональное количество импульсов Эти импульсы подаются на первые входы схем 17 и 18 И. Импульсы с выхода аналого-цифрового преобразователя 5 проходят через схему 18 И на суммирующий вход счетчика 7. С приходом второго синхроимпульса триггер 9 возвращается в исходное состояние и одновременно перекл;эчает триггер 10, которыЗ открьавает схемы 14,15,17 И, закрывает схемы 16,18 И и запускает генератор 11 зондирующих импульсов. -С его выхода зондирующий импульс возбуждает пьезопластину на призме 22 и и через схему 13 ИЛИ поступает на вход аналого-цифрового преобразовате ля 5 .VОтраженный от дна призмы 22 эхо-сигнал амплитуда которого составляет несколько вольт, поступает на схему 15 И. Так как на остальных входах этой схемы имеется высокий потенциал, то на ее выходе появляется сигнал, который через схему 19 ИЛ поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 5, где происходит формирование временного интервала,ра ного двойному времени прохождения ультразвуковых колебаний в призме 22 Импульсы с выхода аналого-цифрового преобразователя 5 поступают через от крытую схему 17 И и делитель 20 частоты с коэффициентом деления, равным двум, на вычитающий вход счетчика 7. Деление частоты импульсов на два необходимо, чтобы получить число импул сов, соответствуквдее однократному пр хождению ультразвуковых импульсов в призмах 21 и 22 преобразователя 3. С приходом третьего синхроимпульса сра батывает триггер 9 и запускает генератор 2 зондирукяцих импульсов. Зондирукаций импульс проходит через схему 13 ИЛИ на вход аналого-цифрового преобразователя 5, а также возбуж.цает пьезопластину на призме 21. Эхосигнал, отраженный от дна призмы 21, амплитудой в несколько вольт проходит через схему 14 И и схему 19 ИЛИ на вход ансшого-цифрового преобразов теля 5. Эхо-сигнал с пьезопластины на призме 22 не влияет на работу схемы, так как уровень его мал. Схе.ма 16 И закрыта нулевым потенциалом на втором входе. Счетные импульсы с выхода аналого-цифрового преобразователя 5 поступают через открытую схему 17 И, делитель 20 частоты на вычитающий вход счетчика 7. С приходом четвертого синхроимпульса оба триггера 9 и 10 возвращаются в исход ное состояние и происходит срабатыва ние генератора 6 импульсов индикации который формирует импульс большой. длительности, достаточный для визуаль ной индикации показаний счетчика 7. В этот момент на выходе генератора 6 импульсов индикации будет нулевой потенциал, закрывагаций схемы 17,18 И для счетных импульсов. Поэтому при поступлении новых счетных импульсов на входы схем 17,18 И на счетчик 7 они не пойдут. По окончании импульса индикации на выходе генератора 6 импульсов индикации появляется высокий потенциал. Одновременно задний фронт импульса индикации устанавливает-в исходное состояние счетчик 7 и триггеры 9,10. Затем цикл измерения повторяется. , Данный ультразвуковой толщиномер позволяет повысить точность измерения толщины за счет устранения погрешности, возниканнцей из-,за температурной зависимости скорости ультразвуковых колебаний в призмах преобразователя 3. Формула изобретения 1. Ультразвуковой толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, основной генератор зондирующих импульсов, раздельно-совмещенный преобразователь и усилитель, аналого-цифровой преобразователь, генератор импульсов индикации, счетчик и индикатор, вход которого подключен к выходу счетчика, отличающийся тем, что,, с целью повышения точности измерений, он снабжен последовательно соединенными первым триггером, вход которого подключен к выходу синхронизатора, а выход ко входу основного генератора зондирующих импульсов, вторым триггером и дополнительным генератором зондирукщих импульсов, выход которого подключен ко входу раздельно-йовмещенного преобразователя, инвертором, вход которого подключен к выходу синхронизатора, первой схемой ИЛИ, включенной между генераторами зондирующих импульсов и аналого-цифровым преобразователем, первой схемой И, первый вход которого подключен к выходу основного генератора зондирующих импульсов, второй схемой И, первый вход которой подключен к выходу дополнительного генератора зондирующих импульсов и второму входу первой схемы ИЛИ, третьей схемой И, первый вход которой подключен к выходу усилителя, четвертой схемой И, первый вход которой подключен ко вторым входам первой и второй схем И и первому выходу второго триггера, пятой схемой И, первый вход которой подключен ко второму входу третьей схемы И, второму выходу второго триггера и ВХОД5/ генератора импульсов индикации, второй схемой ИЛИ, входы которой соединены с выходами первой, второй и третьей схем И, а выход подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, и делителем частоты, включенным между четвертой схемой И и счетчиком, третьи входы первой, второй и третьей схем И подклйчены к выходу инвертора, вторые входы четвертой и пятой схем И подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, а третьи входы - к выходу генератора импульсов индикации, выход последнего соединен со вторыми входами счетчика и двух триггеров, выход пятой схемы И подключен к третьему входу счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Патент США 3624812, кл. 73-679, 1971 (прототип).