Ультразвуковой толщиномер Советский патент 1982 года по МПК G01B17/02 

(Б) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОЛЩИНОМЕР

Изобретение относится к неразрушаю щим испытаниям ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля размеров изделий. Известен ультразвуковой толщиномер, содержащий три измерительных ка нала, каждый из которых состоит из по следовательно соединенных генератора зондирующих импульсов, приемно-пер дающего преобразователя, рефлектора и блока управления 1. Недостатком известного толщиномера является низкая точность измерений, так как на результаты влияют параметры воздушной среды. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой толщиномер, содержащий эталонный канал, состоящий из последовательно соединенных генератора зондирующих инпульсов, излучающего и приемного преобразователей, два измерительных кана ла, каждый из которых состоит из излу чающего и приемного преобразователей, генератор зондирующих импульсов, выход которого соединен с излучающими преобразователями измерительных каналов, три счетчика, блок управления и рефлектор 2. Недостатком известного толщиномера является низкое быстродействие- и его сложность, так как в каждом измерительном канале происходит многократное генерирование, а значит увеличивается время измерений. Цель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой толщиномер снабжен первым триггером, первый вход которого соединен с выходом генератора зондирующих импульсов эталонного канала, . а второй вход - с приемным преобразователем эталонного канала, вторым триггером, два входа которого подключены к приемным преобразователям измерительных каналов, двумя генерато3.91

рами стандартной частоты, входы кото рых подключены к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен со входом генератора зондирующих импульсов эталонного канала, первой схемой И, первый вход которой соединен с выходом генератора зондирующих импульсов эталонного канала, второй вход - с выходом первого триггера, а выход - со входом первого счетчика, второй схемой И, включенной между вторыми триггером и счетчиком, параллельно соединенными между собой и подключенными ко второму входу второй схемы И, нуль-органом, вход которого подключен к выходу третьего счетчика, и блоком перезаписи, вход которого подключен к выходу первого счетчика, а выход - ко второму входу третьего счетчика, второйвход третьего счетчика соединен с выходом первого генератора стандартной частоты,, а вход генератора зондирующих импульсов подключен к приемному преобразователю эталонного канала.

На чертеже представлена блок-схема ультразвукового толщиномера.

Толщиномер содержит эталонный канал, состоящий из последовательно соединенных генератора 1 зондирующих импульсов, излучающего преобразователя 2 и приемного преобразователя 3Первый измерительный канал состоит из излучающего преобразователя и и . приемного преобразователя 5- Второй измерительный канал состоит из излучающего преобразователя 6 и приемного преобразователя 1, Выход генератора 8 зондирующих импульсов подключен к излучающим преобразователям и 6.

Кроме того, толщиномер содержит первый триггер 9 первый вход которого соединен с выходом генератора 1 зондирующих импульсов, а второй вход - с приемным преобразователем 3 второй триггер 10, два входа которо го подключены к приемным преобразователям 5 и 7, два генератора 11 и 12 стандартной частоты, входы которых подключены к первому выходу блока 13 управления, второй выход которого соединен со входом генератора 1 зондирующих импульсов, первую схему 1 И, первый вход которой соединен с выходом генерато| а 1, второй вход - с выходом первого триггера 9, а выход - со входом первого счетчика 15, вторую схему 16 И включенную между вторым триггером 10.и вторым

1554

счетчиком 17, параллельно соединены между собой и подключены ко второму входу второй схемы 16 И, нуль-орган 18, вхрд которого подключен к выходу третьего счетчика 19, и блок 20 перезаписи, вход которого подключен к выходу первого счетчика 15, а выход - ко второму входу третьего счетчика 19. Второй вход третьего счетчиO ка 19 соединен с выходом первого генератора 11 стандартной частоты, а вход генератора 8 зондирующих импульсов подключен к приемному преобразователю 3. Толщиномер содержит

5 также рефлектор 21.

Толщиномер работает следующим образом.

Блок 13 управления запускает генератор 1 зондирующих импульсов этаQ лонного канала и генераторы 11 и 12 стандартной частоты, которые вырабатывают импульсы, частоты следования которых равны f и ffj соответственно. Генератор 1 зондируюидих импульсов запускает излучающий преобразователь 2, ультразвуковой импульс с которого, отражаясь от поверхности рефлектора 21, принимается приемным преобразователем 3- Одновременно сигнал с генераQ тора 1 поступает на единичный вход тр иггера 9 на выходе которого появляется единичный сигнал, который открывает схему 1 М, и импульсы с генератора 12 начнут поступать на счетчик 15, который их считает..Сигнал с приемного преобразователя 3 поступит на нулевой вход-.триггера 9, который перебросится в нулевое состояние и закроет схему 1f И, и счет импульсов счетчиком 15 прекратится. В счетчике 15 зафиксируется число N/; , пропорциональное эталонному расстоянию

N, ,.{,,

5 где f - время распространения ультразвукового импульса в эталонном канале; С- - скорость распространения

ультразвука в воздухе. 0 Число N блоком 20 перезаписи запишется в счетчик 19, который работает на вычитание. Это число будет считываться импульсами с генератора 11, следующими с частотой г . Когда счетчик 1$ сосчитает .до нуля, нуль-орган 18 выдаст сигнал на схему 16 И и блок 20 перезаписи,- который вновь запишет число из счетчика 15 в счет5чик 19 и т.д. Таким образом, с выхо да нуль-органа 18 на вход схемы 16 будут поступать импульсы, следующие с частотой з . X - - л л где 1 - время, за которое число N считывается в счетчике 19 до нуля. Сигнал с приемного преобразовате ля 3 поступает на вход генератора 8 зондирующих импульсов, который запустит излучающие преобразователи 4 6. Ультразвуковые импульсы, отраж и ясь от поверхностей изделия и опоры принимаются приемными преобразовате лями 5 и 7- Излучающие и приемные преобразователи k-J установлены на одинаковом расстоянии ij от опоры. Сигнал с приемного преобразователя поступит на единичный триггера 10, на выходе которого появится сигнал, который поступит на вход.сх мы 16 И. Сигнал с приемного преобра вателя 7 поступит, на нулевой вход триггера и перебросит его в нулевое состояние и закроет схему 1б И. Таким образом, схема;16 И будет откры та в течение времени нальному толщине изделия (у ) ,i время распространения ультразвуковых колеба ний до поверхностей опоры и изделия соответственно;1 , -1 расстояния до поверхностей опоры и изделия соответственно. Подставляя в формулу 3 значение частоты л из формулы (.2), получим W.%.- , откуда V rДля того, чтобы число NX выражало расстояние в мм, необходимо, чтоб где Cj берется в мм. 5 Таким образом, счетчик 17 показывает толщину изделий. Использование изобретения позволяет повысить быс.тродействие устройства и упростить его за счет/однократг ного генерирования ультразвуковых импульсов в измериГельных каналах. Формула изобретения Ультразвуковой толщиномер, содёр-« чий эталонный канал, состоящий из последовательно соединенных генератора зондирующих импульсов, излучающего и приемного преобразователей, два измерительных канала, каждый из которых состоит из излучающего и приемного преобразователей, генератор зондирующих импульсов, выход которого соединен с излучающими преобразователями измерительных каналов, три счетчика, блок управления и рефлектор, отличающийся, тем,, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, он снабжен первым триггером, первый вход которого соединен с выходом генератора зондирующих импульсов эталонного канала, а второй вход - с приемным преобразователем эталонного канала, вторым триггером; два входа которого подключены к приемным преобразовате лям измерительных каналов, двумя генераторами стандартной частоты, входы которых подключены к пеовому выходу ; блока управления, второй выход которого соединен со входом генератора зондирующих импульсов эталонного .канала, первой схемой И, первый вход которой соединен с выходом генератора зондирующих импульсов эталонного канала, второй вход - с выходом первого триггера, а выход - со входом первого счетчика, второй схемой И, включенной между вторыми триггером и счетчиком, параллельно соединенными между собой и подключенными ко второму входу второй схемы И, нуль-органом, вход которого подключен к выходу третьего счетчика, и блоком перезаписи, вход которого подключен к выходу первого счетчика, а выход - ко второму входу третьего счетчика,, второй вход третьего счетчика соединен с выходом первого генератора стандарт-, ной частоты,,а вход генератора зондирующих импульсов подключен к приемному преобразователю эталонного канала. Источники информации. 9 X/ г tr t j принятые BO внимание при экспертизе 5 1,Авторское свидетельство CttP tr 384005, кл. G 01 В 17/02, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2603701/28, -...., , , кл. G 01 В 17/02, 1978 (прототип).