Ультразвуковой измеритель линейных величин Советский патент 1983 года по МПК G01B17/02 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в машиностроении для контроля диаметра, преимущественно крупногабаритных изделий, обрабатываемых на токарных станках, например, валов турбин энергетических установок.

Известен толщиномер, содержащий импульсный генератор, ультразвуковой преобразователь, усилитель-селектор и схему измерения времени распространения колебаний в изделии l.

Недостатком этого толщиномера является большая погроиность измерений, связанная с нестабильностью скорости звука в изделии при измене-; ниях температуры и состава материала изделия.

Известен ультразвуковой измеритель линейных величин, содержащий измерительный канал-, включающий импульсный генератор, подключенные к одному иэ его выходов.пьезопреобразователь и усилитель-селектор, а к другому его выходу - формирователь селекторных импульсов, выходом подключеннь к второму вхЬду усилителяселэктора, опорный канал, размещенный в зоне измерений, и включающий обрат-.

ЗУЮЩИе СИНХРОКОЛЬЦО второй HMnyJlbC-.

ный генэратор, соединенный с ним второй пьезопреобразователь, усилитель-селектор, входом соединенный со вторым пьезопреобразователем, а выходом - со вторым импульсным генератором, и рефлектор, времяизмерительный блок, подключенный входом к . выходу усилителя-с алектора измерительного канала и соединенный с вре10мяизмерительным блоком, и регистратор 2.

Недостатком известного измерителя является невысокое качество коррекций температурной погрешности, обус.-

15 ловленное значительным удалением акустического тракта опорного канала от акустических трактов основных ка- . налов, особенно при контроле крупно- габаритных изделий. Кроме того, в нем

20 имеется аппаратурная погрешность, обусловленная низкой крутизной переднего фронта импульсов, поступецодих на вход времяизмерительного блока и на запуск импульсного генератора ос25 новного канала.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Для достижения поставленной цели в ультразвуковом измерителе линей30ных величин, содержащем йзмерительный канал, включающий импульсный генератор, подключенные к одному из его выходов пьезопреобраэователь и усилитель-селектор, а к другому его выходу - формирователь селекторных импульсов, выходом подключенный ко второму входу усилителя-селектора, опорный канал, размещенный в зоне измерений, и включанмций образующие синхрокольцо второй импульсный генератор, соединенный с ним второй пьезопреобразователь, усилитель-селектор входом соединенный со вторым пьезопреобразователем, а выходом - со вторым импульсным генератором, и рефлек тор, времяизмерительный блок, подключенный- входом к выходу усилителя селектора измерительного канала и соединенный с времяизмерительным бло ком, и регистратор, второй выход импульсного генератора опорного кана ла подключен к управляющему входу им пульсного генератора измерительного канала, а выход усилителя-селектора опорного, канала - к втором входу времяизмерительного блока, а расстояние L между рефлектором и пьезопреобразователем опорного канала определено соотношением Ь Q т Ь 7/Lo Rmin где LО расстояние от оси. .изделия до пьезопреобразователя измерительно го канала, 1 гпт минимальное значение, которо может принимать радиус контролируе- мого изделия 11. На чертеже представлена стуруктурная схема изделия. Ультразвуковой измеритель линейных величин содержит измерительный канал, включающий импульсный генератор 1, подключенные к одному из ег выходов пьезопреобразователь 2 и уси литель-селектор 3, а к другому его %ыходу - формирователь 4 селекторных импульсов,выходом подключенный ко второму входу усилителя-селектора 3, опорный канал, размещенный в зоне измерений, включакщий образуквдие син хрокольцо второй импульсный генерато 5, соединенный с ним второй пьезопреобразователь 6, усилитель-селекто 7, входом соединенный со вторым пье зопреобразователем, а выходом - вторым импульсным генератором 5, .и рефлектор 8,: времяизмерительный блок 9, подключенный к выходу усилителяселектора 3 измерительного канала и соединенный с времяизмерительным бло ком 9, и регистратор- 10. Второй выхо импульсного генератора 5 опорного канала подключен к управлягацему входу импу;льсного генератора 1 измерительного канала, а выход усилителяселектора 7 опорного канала - к второму входу времяизмерительного блока 9. Расстояние L меядау рефлектором и пьезопреобразователем 6 опорного анала определяется соотношением L7/Lo-R где LQ - расстояние от оси изделия. 11 до пьезопреобразователя 2 измерительного канала/ Ryy,), - минимальное значение, которое может принимать радиус контролируемого изделия 11. Работает измеритель следугадим образом. Ультразвуковой преобразователь б возбуждается импульсным генератором 5 и лоцирует рефлектор 8. Эхо-импульс принимается преобразователем 6 и поступает на. усилитель-селектор 7, в котором производится его.: селекция от импульсов многократного отраже 1ия и формирование импульсов, поступающих на времяизмерительный блок 9. Генератор 5 работает в режиме автоподстройки частоты, в результате формируется сцнхропоследовательность импульсо.в, период которой определяется временем распространения ультразвукового импульса до рефлектора 8 и Обратно. Импульсами с генератора 5 запускается импульсный генератор 1 измери тельного канала, возбуждаклций ул1зтра г звуковой преобразователь 2. Импульсом с генератора 1 запускается также формирователь 4 селекторных импульсов, запирающих усилитель 3 на время, пока на его входе присутствует зондиру ющий импульс. Эхо-импульс от поверх-: ности изделия 11 усиливается, селектируется от импульсов многократного отражения и зондирующего импульса и формируется усилителем-селектором 3 для подачи на времяизмерительный блок 9. . На второй вход времяизмерительного блока 9 поступает эхо-импульс с выхода усилителя-селектора 7, следующий за эхо-импульсом с усилителя 3. За счет отсечки этого эхо-импульса от импульсов мнЬгократного отражения и его усиления обеспечивается высокая крутизна переднего фронта эхо-импульса на втором входеблока 9. Тем самым повышается точность иЗ мерения временного интервала между входными импульсами блока 9, выходной сигнал которого пропорционален .отношению временных интервалов к периоду их следования, задаваемому синхрокольцом. Кроме того, контроль отклонения размера R от некоторой минимальной величины R по сравнению с контролем полного размера также создает возможность повЕЛшения точности измерений. Использование предлагаемого ройства обеспечивает повышенную на°-дежность в эксплуатации, уменьшение стоимости и снижение затрат на реМрнт. Уменьшение габаритов, наличие только одного канала эхо-локации изделия облегчает установку прибора на действующем технологическом оборудовании и создает реальную возможность использования измерителя для контроля таких изделий, как валы турбин, измерение радиуса которых настоящее время осуществляется с помощью несовершенньхх механических измерителёй. Формула изобретения Ультразвуковой измеритель линейных величин, содержащий измерительный канал, включаюгций импульсный генератор, подключенные к одному из его выходов пьезопреобразователь и усилитель-селектор, а к другому его выхо,ду - формирователь селекторных импульсов, выходом подключенный к второму входу усилителя-селектора, ОП9РНЫЙ канал, размещенный в зоне измерений, и включающий образукхцие си хрокольцо второй импульсный генер тор, соединенный с ним второй пьезопреобразователь , усилитель-Селектор входом соединенный с вторым пьезопре образователем, а выходом - с вторым импульсным генератором, и рефлектор, врем.1измерительный блок, подключенный . входом к выходу усилителя-селектора измерительного канала и соединенный с времяизмерительным , и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повьяиения точности, второй выход импульсного генератора опорного канала подключен к управляющему входу импульсного генератора измерительного канала, а выход усилителя-селектора опорного канала - к . второму входу времяизмерительного блока, а расстояние L между рефлектог ром и пьезопреобразователем опорного канала определено соотношением iVL7/Lp-R «; LO расстояниеот оси изделия ДО пьезопреобразователя измерительного канала; минимальное значение, которое может принимать радиус контролируемого изделия. Источники информации, принятые во внимание.при экспертизе 1.Патент США № 3339403, кл. 73-67.9, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР :393667, кл. G 01 N 29/00, 1973 (прототип).