Ультразвуковой толщиномер Советский патент 1982 года по МПК G01N29/04 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОЛЩИНОМЕР Изобретение относится к методам неразруш ющего контроля и может быть использовано, для измерешш толшины покрытий или стенок изделий. Известен ультразвуковой толщинометр. содержащий синхронизатор, генератор, преобразо ватель, усилители принятых и зондирующих импульсов формирователи и индикатор Ц. Недостатками этого устройства являются ограниченность применения и низкая точность контроля. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой толщиномер, содержащий соединен 1ые последовательно синхронизатор, генератор, формирова тель, усилитель, преобразователь и приемноусилнтельный канал, выполненный в виДе соединенных последовательно предварительного усилителя, вход управления которого соединен с синхронизатором, усилителя и измерителя времени залержки (УЗ) волн, опорный вход которою соелингн с выходом синхрониэаторз. и иимикят р У. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения толщины из-за зависимости скорости распространения УЗ вопны от структуры материала. Цель изобретения - повыщение точности контроля. Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой толщиномер снабжен соединенными последовательно вторым преобразователем, вторым приемно-усилительным каналом и функщюнальным блоком определения толщины контролируемого изделия, выполненйым в виде соединенных последовательно блока вычитания, входы которого подключены к выходам приемно-усилительных каналов, блока умножения, блока извлечения квадратного корня и блока деления, выход которого подключен к индикатору второго блока умножения, включенного между выходом первого приемно-уснлительного канала и вторым входом блока деления, и блока суммирования, включенного между выходами приемно-усилительных каналов и блоком умножения. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства. Ультразвуковой толщиномер содержит соед ненные последовательно синхронизатор 1, гене ратор 2, формирователь 3, усилитель 4 и пре образователь 5, устанавливаемый на поверхности контролируемого изделия 6. На базовом расстоянии 1о установлен второй преобразователь 7. Выходы преобразователей 5 и 7 подключены соответственно к первому и второму приемно-усилительным каналам 8 и 9, состоящих из соединенных последовательно предварительных усилителей 10 и 11, входы управления которых соединены с синхронизатором 1, усилителей 12 и 13 формирователей 14 и 15 и измерителей 16 и 17времени задержки УЗ волны. К выходам приемно-усилительных каналов 8 и 9 подключен функциональный блок 18 измерения, состоящий из соединенных последовательно блока 19 вычитания, входы котор го подключены к выходам приемно-усилитель ных каналов, блока 20 умножения, блока 21 извлечения квадратного корня и блока 22 деления. Кроме того, функциональный блок 18измерения содержит блок 23 суммирования, включенный между выходами приемноусилительных каналов 8 и 9 и вторым входом блока 20 умножения, и второй блок 24 змножения, включенный между выходом первого приемно-усилительного канала 8 и вторым входом блока 22 деления. К выходу блока 22 деления подключен индикатор 25. Устройство работает следующим образом. Импульсом с выхода синхронизатора 1 запускается генератор 2. Зондирующий импульс с крутым фронтом после формирователя- 3, усиленный усилителем 4, возбуждает преобразователь 5, одновременно блокируются предварительные усилители 10 и 11 тсриемно-усилительных каналов 8 и 9 и начинается отсчет временной задержки импульсов УЗ волн Волны, отразивишсь от противоположной грани изделия, воспринимаются приемными пре образователями 5 и 7, усиливаются предварительными усилителями 10 и 11 и усилителями 12 и 13, формируются по амплитуде и длительности формирователями 14 и 15 и подаются на вход измерителей 16 и 17 времени задержки УЗ волны, после чего поступа ют на первый и второй вход функционального блока 18 определения толщины изделия обработка сшнала в котором производится из следующих соотношений. Для преобразователя 5 время распространения ультразвуковой волны в изделии равно ,, О) 24 где I - толщина изделия; V - скорость распространения ультразву- ка в материале. Поскольку скорость распространения ультразвука зависит от физико-химических свойств материала, введен второй преобразователь 7, позволяющий посредством измерений времени распространения ультразвукового колебания (tj) исключить необходимость точного определения скорости ультразвука для данного материала , (ег-мо V где I - толщина изделия; 1о - базовое расстояние; V - скорость распространения ультразвука в материале. Решая совместно уравнения (I) и (2) v-.|i- получим 4(е g/ 4E4-t|4)eH -bi Измеряемая толщина изделия определится из уравнения е €ot. Таким образом, функциональный блок 18 определения толщины изделия выделяет информацию согласно уравнению (3). Результаты измерений выводятся на выходной индикатор 25,. За счет использования в предлагаемом устройстве второго приемно-усилительного канала повышается точность измерения толщины исследуемого материала при одностороннем доступе к поверхности. Формула изобретения Ультразвуковой толщиномер, содержащий |соединенные последовательно синхронизатор, генератор, формирователь, усилитель, преобразователь и приемно-усилитепьный канал, выполненный в виде соединенных последовательно предварительного усилителя, вход управления которого соединен с синхронизатором, усилителя и измерителя времени задержки (УЗ) волн, опорный вход которого соединен с выходом синхронизатора, и индикатор, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен соединенными последовательно вторым преобразователем, вторым приемно-усилитсльным каналом и функциональным блоком определения