Ультразвуковое устройство для контроля толщины изделий Советский патент 1982 года по МПК G01B17/02 

I

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для контроля толщины нагретых изделий.

Известно устройство для измерения толщины движущихся объектов, содержащее генератор зондирующих импульсов и подключенные к нему два эхо-локационных канала, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные приемно-излучающий преобразователь, усилитель, селектор,формирующий каскад и времяизмерительный блок, а также генератор селекторных импульсов, соединенный с генератором зондирующих импульсов, селектором и времяизмерительным блоками, вход формирующего каскада соединен с выходом усилителя одного из эхо-локационных каналов 1 .

Недостатком известного устройства является ограничение размера контролируемого изделия размерами приемноизлучающих преобразователей. В случае

увеличения размера контролируемого изделия свыше размера приемно-излучающих преобразователей точность измерения понижается.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое устройство для контроля толщины изде- ЛИЙ, содержащее первый и второй приемно-излучающие каналы, каждый

10 из которых включает в себя последовательно соединенные генераторзондирующих импульсов, первый выход которого соединен с первым выходом приемно-излучающего канала, и преобра15зователь, второй выход генератора зондирующих импульсов первого канала соединен со вторым выходом первого приемно-излучающего канала, а вход генератора зондирующих импульПсов второго приемно-излучающего канала - со входом второго приемноизлучающего канала, два компенсирующих канала, каждый из которых включает в себя преобразователь и рефлектор, и измерительный блок 2j.

Недостатком устройства является погрешность измерения толщины нагретых изделий, поскольку благодаря разнесенности, приемно-излучающего и компенсационного каналов не происходит полного выравнивания температур, и по мере повышения температуры в приемно-излучакнцем канале появляется разница скоростей распространения ультразвука.

Цель изобретения - повыиюние точ- ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено блоком коммутации, первый и второй входы которого соединены с первыми выходами первого и второго приемно-излучающих каналов.третий вход - со вто{Н)«м выходом первого приемно-излучающего канала, первый выход - со входом второго приемно-излучающего кана ла, а второй и третий выходм - с первым и вторым входами измерительного блока, третий вход которого соединен со вторым выходом первого приемно-иалучающего канала, а рефлекторы компенсируюцих каналов размещены между преобразователем приемно-излучающего канала и контролируемым изделием.

Кроме того, блок коммутации выполнен в виде последовательно соединенных формирователя импульсов и распределителя импульсов, три выхода которого соединены с первым,вторым и третьим выходами блока коммутации,первый и второй входы которого соединены с двумя входами формирователя импульсов, а третий вход со вторым входом распределителя импульсов.

При этом измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных генератора счетных импульсов, реверсивного счетчика и индикатора, первый, второй и третий входы измерительного блока подключены ко второму, третьему и четвертому входам реверсивного счетчика.

. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит первый приемно-излучающий канал 1, включающий в себя последовательно соединенные генератор 2 зондирующих импульсов, первый выход которого соединен с

первым выходом первого приемноизлучающего канала 1, и преобразователь 3, второй выход генератора 2 зондирующих импульсов первого ка; нала 1 соединен со вторым выходом первого приемно-излучающего канала, второй приемно-излучающий канал , включающий в себя последовательно соединенные генератор 5 зондирующих

импульсов, первый выход которого соединен с выходом второго приемно-излучающего канала k, и преобразователь 6, вход генератора 5 зондирующих импульсов соединен со входом второго

S ориемно-излучающего канала А, первый компенсирующий канал 7, включающий в себя преобразователь 3 и рефлектор 8, второй компенсирующий канал 9 включающий в себя преобразователь 6

и рефлектор 10,и измерительный блок 11, а также блок 12 коммутации, первый и второй.входы которого соединены с первым выходом первого приемно-излучающего канала 1 и первым входом второго приемио-излучающего канала , третий вход - со вторым выходом первого приемно-излучающего канала 1, первый выход - со входом второго приемно-излучающего канала j, а второй и третий выходы - с первым и вторым входами измерительного блока 11, третий вход которого соединен со вторым выходом первого приемно-излучающего канала 1, кроме того, блок 12 коммутации выполнен в виде последовательно соединенных формирователя 13 импульсов и распределителя 1t импульсов, три выхода которого соединены с первым, вторым и третьим выходами блока 12 коммутации, первый и второй входы которого соединены с двумя входами формирователя 13 импульсов, а третий вход со вторым эходом распределителя 1 импульсов, а измерительный блок 11 выполнен в виде последовательно соединенных генератора 15 счетных импульсов, реверсивного счетчика 16 и индикатора 17, первый,второй и третий входы измерительного блока 11 подключены соответственно ко второму, третьему и четвертому входам реверсивного счетчика 16, рефлектор 8 первого компенсирующего канала 7 размещен между преобразователем 3 первого приек,но-излучающего канала 1 и контролируемым изделием 18,а рефлектор 10 второго компенсирующегсз канала 9 размещен между преобразователем 6 второго приемно-излучающего канала t и контролируемым изделием 18. Преобразователь 3 и преобразователь 6 размещены на расстоянии друг от друга. Расстояние между рефлекторами должно быть фиксирован ным и составлять известную долю от расстояния (. Для простоты аппаратурной реализации расстояние между рефлекторами устанавливается равным 1/2. Это расстояние соответствует выражению р « .л .. где X - толщина изделия 18; д - расстояние между рефлектором В первого компенсирующего канала 7 и левой (по фиг.1) гранью изделия 18; ACj - расстояние между рефлектором 10 второго компенсирующего канала Ц и правой гранью изделия 18. Вычисление толщины изделия произ водится в соответствии с выражением х {ле -део+{де -А«, где . - расстояние между преобразователем 3 первого приемно-излучающего канала 1 и рефлектором 8 компенсирующего канала 7; (Ац - расстояние между преобразователем 6 второго приемно-излучающего канала k и рефлектором 10 компенси рующего канала 9. Устройство работает следующим стразом. Генератор 2 зондирующих импульсов, работающий в автоколебательном режиме, импульсом 19 (см.фиг.2) воз буждает преобразователь 3 и произво дит сброс в исходное состояние распределителя И импульсов в блок 12 коммутации и реверсивного счетчика 16 в измерительном блоке 11. Излуче ные преобразователем 3 ультразвуков колебания отражаются от рефлектора изделия 18 и возвращаются обратно. На первом выходе первого приемно-иа лучакйцего канала 1 появляются после довательно импульсы, которые проходят через первый вход блока 12 коммутации на вход формирователя 13 им пульсов . Последний нормирует их по амплитуде и подает в виде последовательности из трех импульсов 20, 21 и 22 на первый вход распределителя 1 импульсов. В течение временного интервала от импульса 20 до импульса 21, соответствующего расстоянию от преобразователя 3 до рефлектора 8, на первом выхода распределителя I импульсов формируется управляющий потенциал 23, который через второй выход блока 12 коммутации и второй вход измерительного блока 11 подается на третий вход реверсивного счетчика 16. В счетчике 16 при этом устанавливается режим прямого счета. Масштабирующие импульсы с выхода генератора 15 счетных импульсов начинают суммироваться в счетчике 16. После прихода на вход распределителя Н импульса 21 управляющий потенциал 23 на выходе распределителя прекращается и появляется управляющий потенциал 2k на втором выходе распределителя k импульсов, который переключает счетчик 16 по четвертому входу на режим обратного счета, В течение временного интервала между импульсами 21 и 22, соответствующего расстоянию, от рефлектора 9 до грани изделия 18, счетчик 16 производит последовательное уменьшение накопленной суммы, и к моменту окончания управляющего потенциала 2 в счетчике остается код, соответствующий разности . Одновременно с прекращением потенциала распределитель 1( импульсов с третьего выхода выдает короткий импуяьс, который,п0оходя через первый выход блока 12 коммутации и вход второго приемноизлучающего канала поступает на вход генератора 5 зондирующих импульсов и с некоторой задержкой запус.кает его. Генератор 5 возбуждает преобразователь 6, и на выходе канала k аналогично первому выходу канала 1 появляются поочередно три импульса, которые поступают через второй вход блока 12 коммутации на второй вход формирователя 13 импульсов. С его выхода нормированные по амплитуде импульсы 25, 26 и 27 подаются на первый вход распределителя }Ц импульсов. В интервале между импульсами 22 и 25 распределитель не управляет работой счетчика, и счетчик сохраняет код разности , . По приходе импульсов 25, 26 и 27 распределитель 1 аналогичным образом форми78рует потенциалы управления 23 и 2, с помощью которых в счетчике 16 производится вычисление разности , и суммирование с разностью AEjA i- итоге после прихода после него импульса 26, отраженного от грани изделий 18, счетчик останавливается, и в нем остается код измеренной толщины изделия. Значение измеренной толщины отображается индикаторами в линейных единицах,например в миллиметрах. Таким образом, благодаря размещению рефлекторов компенсирующих каналов в непосредственной близости ,от нагретого изделия не возникает разницы в физических состояниях приемно-излучающего и компенсирующего каналов, в результате чего осу.ществляется точное измерение толщимы нагретого изделия,не зависящее от его температуры, благодаря применению этого устройства повышается качество обрезинеиного полотна и уменьшается количество отходов. Формула изобретений 1. Ультразвуковое устройство для контроля толщины изделий, содержащее первый второй приемно-излучающие каналы, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов,первый выход которого соединен с первым выходом приемно-излучающего канала, и преобразователь7 второй выход генератора зондирующих импульсов первого канала соединен со вторым выходом первого приемно-излучающего ка нала , а вход генератора зондирующих импульсов второго приемно-излучающего канала - со входом второго приемно-излучающёго канала, два компенси рующих канала, каждый из которых включает в себя преобразователь и рефлектор, и измерительный блок. 3 8 отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено блоком коммутации,первый и второй входы которого соединены с первыми выходами первого второго приемно-излучающих каналов, третий вход - со вторым выходом первого и приемно-излучающего канала, первый выход - со входом второго приемно-излучающего канала, а второй и третий выходы - с первым и вторым входами измерительного блока, третий вход которогр соединен со вторым выходом первого приемно-излучающего канала, а рефлекторы компенсирующих каналов размещены между преобразователем приемно-излучающего канала и контролируемым изделием. 2.Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что блок коммутации выполнен в виде последовательно соединенных формирователя импульсов и распределителя импульсов, три выхода которого соединены с первым, вторым и третьим выходами блока коммутации, первый и второй входы которого соединены с двумя входами формирователя импульсов,а третий вход - со вторым входом распределителя импульсов. 3.Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных генератора счетных импульсов, реверсивного счетчика и индикатора, первый, второй и третий входы измерительного блока подключены ко второму, третьему и четвертому входам реверсивного счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР К 560139, кл. G 01 В 17/02, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № бОЗб З, кл. G Q1 В 17/02, G 01 N , 1976 (прототип).