Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер

 

Изобретение относится к средствам измерения ультразвуковым неразрушаюгаим методом и может быть использовано при одностороннем доступе к изделию для измерения его толщины. Цель изобретения - повышение точности за счет повышения помехозащищенности при измерении изделий с грубой неровной поверхностью. После прохождения через изделие 18 зондирующего импульса отраженный сигнал от верхней грани проходит через схему 5 совпадения на индикатор 16, после чего другим входом она блокируется триггером 10 и поэтому многократно переотраженные от верхней грани сигналы не проходят на индикатор 16. Аналогично донный сигнал проходит через схему 7 совпадения, после чего она блокируется сигналом с выхода триггера 11. Временной сдвиг между двумя полученчыми импульсами определяется толщиной изделия 18.Если пропадает донный сигнал, одновибратор 8, подключ еннын к выходу схемы 7 совпадения, не срабатывает и измерительный импульс не попадает на индикатор, что исключает ложные показания. 1 ил. Ј (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5.1)5 С 01 В 17/О?

Й EL1)k 1

4A Й. .БИБЛл

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHHM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4705367/28 (22) 14 ° 06,89 (46) 30.05.91. Бюл. Р 20 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) В.И.Чистяков и П.Я.Криничный (53) 620.1 79.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1352204, кл. 0 01 В 17!02, 1986. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЭХОИЫ1УЛЬСНЫЙ

ТОЛ1ЦИНОМЕР (57) Изобретение относится к средствам измерения ультразвуковым неразрушающим методом и может быть использовано при одностороннем доступе к изделию для измерения его толщины.

Цель изобретения — повышение точности эа счет повышения помехозащищенности при измерении изделий с грубой

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, а именно к устройствам для измерения толщины изделий, например толщины стенки стальных и алюминиевых HeÀòåïðîìûñëoâûõ труб с наличием разностенности из-за неравномерного наружного износа и с грубо „обработанными и сильно корродированными криволинейными поверхностями, в основу которых заложен принцип ультразвукового эхоимпульсного метода контроля.

Цель изобретения — повышение точности за счет повышения помехозащищенности при измерении изделий с грубой неровной поверхностью.

На чертеже представлена блок-схема толщиномера.

„„80„„1652818 А 1

2 неровной поверхностью. После прохождения через изделие 18 зондирующего импульса отраженный сигнал от верхней грани проходит через схему 5 совпадения на индикатор 16, после чего другим входом она блокируется триггером 10 и поэтому многократно переотраженные от верхней грани сигналы не проходят на индикатор 16. Аналогично донный сигнал проходит через схему 7 совпадения, после чего она блокируется сигналом с выхода триггера 11. Временной сдвиг между двумя полученными импульсами определяется толщиной изделия 18.Если пропадает донный сигнал, одновибратор 8, подключенный к выходу схемы 7 совпадения, не срабатывает и измерительный импульс не попадает на индикатор, что исключает ложные показания. 1 ил.

Ультразвуковой эхоимпульсный толщи-1

Мав4 номер содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2, пьезопреобразователь 3, усилитель 4, первую схему 5 совпадений и первый одновибратор б,последовательно соединенные вторую схему 7 совпадений и второй одновибратор 8, подключенные к выхо1 ду синхронизатора 1 последовательно соединенные третий одновибратор 9 и по S-входам первый RS-триггер 10 и второй RS-триггер 11, последовательно соединенные третью схему 12 совпадений, инвертор 13, четвертую схе- му 14 совпадений, интегратор 15 и индикатор 16.

Второй вход первой схемы 5 совпадений соединен с выходом первого

1652818

RS-триггера 10, первый вход второй схемы 7 совпадений соединен с выходом усилителя 4, а второй вход — с выходом второго RS-триггера 11, выход первого одновибратора 6 соединен с

R-входом первого RS-триггера 10 и с первым входом третьей схемы 12 совпадений, а выход второго одновибратора 8 соединен с R-входом второго RS-триггера 11 и с вторыми входами третьей схемы 12 совпадений и четвертой схемы 14 совпадений.

Преобразователь 3 излучает им- !5 пульсы ультразвуковых колебаний через слой контактной жидкости 17 в контролируемое изделие 18.

Длительности импульсов первого одновибратора б и второго одновибрато- 20 ра 8 равны друг другу или длительность импульса второго одновибратора

8 превышает длительность импульса первого одновибратора б. ю

Ультразвуковой эхоимпульсный толщиномер работает следующим образом.

Синхронизатор 1 запускает генератор 2 возбуждающих импульсов и третий одновибратор 9. Импульс электри- 30 ческих колебаний генератора 2 возбуждает пьезопреобразователь 3, который преобразует электрический импульс в зондирующий ультразвуковой импульс

И излучает его через слой контактной жидкости 17 в контролируемое изделие 18. Зондирующий ультразвуковой

Импульс частично отражается ат наружной поверхности изделия 18, частично проникает в толщу изделия 18 и много- 40 кратно отражается от его противоположных поверхностей, что показано на чертеже стрелками. Отраженные ультразвуковые эхоимпульсы принимаются преобразователем 3 и преобразуются в 45 электрические, которые усиливаются усилителем 4. После усиления эхоимпульсы поступают на первые входы первой схемы 5 совпадений и второй схемы 7 совпадений. Третий одновибратор 9 генерирует электрический импульс, начало которого совпадает с началом возбуждающего импульса генератора 2, а длительность превышает длительность возбуждающего импульса генератора 2. Задним фронтом импульса третьего одновибратора 9 по S-входу первый RS-триггер 10 переводится во второе устойчивое состояние и на выходе первого

RS-триггера 10 появляется импульс напряжения, которое отпирает первую схему 5 совпадений по второму входу, но не воздействует на S-вход второго. RS-триггера 11. Так как до прихода на второй вход первой схемы 5 совпадений импульса с выхода первого

RS-триггера 10 она была заперта, на выходе первой схемы 5 совпадений нет возбуждающего импульса, который поступает на вход усилителя 4 от гене" ратора 2 ° Первый импульс, который появляется на выходе первой схемы 5 совпадений, является эхоимпульсом, отраженньж от наружной поверхности изделия 18. Этот эхо-импульс запускает первый одновибратор б, импульс с выхода которого своим передним фронтом по Л.-входу первого RSтриггера 10 переводит его в первоначальное состояние. Перепад напряжения на выходе первого RS-триггера

",0 переводит по S-входу второй RSтриггер 11 во второе устойчивое состояние и одновременно по второму входу запирает первую схему 5 совпадений.

Таким образом, на ныходе первой схемы 5 совпадений появляется только один импульс, являющийся эхоимпульсом, отраженным от наружной поверхности изделия 18, после чего первая схема 5 совпадений запирается выходным напряжением первого RS-триггера 10 и не пропускает на свой выход эхоимпульсы, следующие за эхоимпульсом от

1 наружной поверхности изделия 18, т.е. многократно отраженные эхоимпульсы в толще изделия 18. Это исключает ложные повторные срабатывания первого одновибратора 6.

С выхода второго RS-триггера l1 напряжение, соответствующее его второму устойчивому состоянию, поступает на второй вход второй схемы 7 совпадений и отпирает ее с некоторой задержкой, превышающей длительность эхоимпульса, отраженного от наружной поверхности изделия 18, так что вторая схема 7 совпадений не пропускает на свой выход конец эхоимпульса от наружной поверхности изделия 18.

На выходе второй схемы ? совпадений появляется эхоимпульс, следующий ,за эхоимпульсом, отраженным от наружной поверхности изделия 18, т.е. эхоимпульс, отраженный от противоположной поверхности изделия 18. Этот эхоимпульс запускает второй однониб. ратор 8, импульс с выхода которого своим передним д>ронтом по R-нходу второго RS-триггера 11 переводит его

5 в первоначальное состояние. Перепад напряжения на выходе второго RS-триггера 11 запирает вторую схему 7 совпадений по второму входу. Таким образом, на вь1ходе второй схемы 7 сов- Ig падений появляется только один импульс, являющийся эхоимпульсом, отраженным от противоположной поверхности изделия 18, после чего вторая схема 7 совпадений запирается выходным напряже- 15 кием второго RS-триггера 11 и не пропускает на свой выход следующие многократно отраженные в толще иэделия

18 эхоимпульсы. Это исключает ложные повторные срабатывания второго одновибратора 8. Сдвиг по времени между передними фронтами импульсов первого одновибратора 6 и второго одновибратора 8 определяется только толщиной изделия 18, а сдвиг по времени между задними фронтами этих импульсов определяется как толщиной изделия 18 так и превышением длительности импульса второго одновибратора 8 над длительностью импульса первого одновибрато- 30 ра б.

Импульс с выхода первого одновибратора 6 поступает на первый вход третьей схемы 12 совпадений, а импульс с выхода второго одновибратора 8 по- 35 ступает на второй вход третьей схемы 12 совпадений и одновременно на второй вход четвертой схемы 14 совпадений, Если на обоих входах третьей схе- 4О мы 12 совпадений нет перепадов напряжений, то на ее выходе, т.е. на входе инвертора 13, тоже нет перепада напряжения, а на выходе инвертора 13, а значит, и на первом входе четнертой схемы 14 совпадений есть перепад напряжения. Но на втором входе четвертой схемы 14 совпадений нет перепада напряжения, поэтому на выходе четвертой схемы 14 совпадений нет перепада напряжения, поэтому иа выходе четвертой схемы 14 совпадений тоже нет перепада напряжения, поэтому на входе интегратора 15 отсутствует входное напряжение. 55

Если на первом входе третьей схе" мы 12 совпадений есть перепад напряжения, а на втором входе нет, то на выходе третьей схемы 12 совпадений, т.е. на ходе пнвертора 13, тоже нет перепадя напряжений, и, аналогично предыдущему случаю, на выходе четвер.

I c I схемы 14 совпадений и на входе интегратора I 5 отсутствует входное напряжение.

Если на обоих входах третьей схемы 12 совпадений существуют перепады напряжений, то на выходе третьей схемы 12 совпадений тоже суще- . ствует перепад напряжения, которое поступает на вход иннертора 13, и на выходе инвертора 13, т.е. на первом входе четвертой схемы 14 совпадении, перепад отсутствует. Поэтому четвертая схема 14 сонпадений оказывается запертой по первому входу и на выходе ее, а значит, и на входе интегратора 15 отсутствует входное напряжение.

Если на первом входе третьей схемы 12 совпадений нет перепада напряжения, а на втором входе этой схемы и на втором входе четвертой схемы 14 совпадений существует перепад напряжения, то на выходе третьей схемы 12 совпадений и на входе иннертора 13 перепада напряжений нет.

Тогда на выходе инвертора 13 и на первом входе четвертой схемы 14 совпадений существует перепад напряжений. Так как на нтором входе четвертой схемы 14 совпадений тоже существует перепад напряжения, то на выходе четвертой схемы 14 совпадений и на входе интегратора 15 существует входное напряжение, которое, интегрируясь интегратором 15, поступает на индикатор 16.

Поскольку импульс первого одновибратора 6 кончается раньше импульса второго однонибратора 8, на ныходе четвертой схемь< 14 совпадений

Аормируется измерительный импульс, длительность которого, как выше от-. мечалось, определяется как толщиной изделия 18, так и превышением дли-! тельности импульса второго одновибратора 8 над длительностью импульса первого однонибратора 6. Если длительности импульсон первого одновибратора 6 и второго одновибратора 8 ранны,то цли тельность измерительного импульса на входе интегратора 15 прямо пропорциональна только толщине изделия 18.В любом случае показания индикатора 16 пропорциональны TOJI@HHE! H 3 lt. >iHH 1 8.

1632818

Формула изобретения

Составитель Л.Кондрыкинская

Редактор Е.Копча Техред М,Дндык Корректор А. Обручар

Заказ 1766 Тираж 377 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГККТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

Таким образом, измерительный импульс на входе йнтегратора 15 Аормируется по задним фронтам импульсов первого одновибратора 6 и второго одновибратора 8. Если в результат@ пропадания эхоимпульса, отраженного от противоположной поверхности изделия 18, второй одновибратор 8 не срабатывает, то пропадает и измерительный импульс, что исключае1 резкие изменения показаний индикатора в сторону больших значений показаний толщины или ложные показанИя измеряемой толщины.

Ультразвуковой эхоимпульсный толщиномер, содержащий последовательно 20 соединенные синхронизатор, генератор, пьезопреобразователь, усилитеЛь, первую схему совпадений и пер-.

1вьЩ одновибратор, последовательно соединенные вторую схему совпадений, 25 второй одновибратор и третью схему совпадений, подключенные к выходу синхронизатора последовательно соединенные третий одновибратор и первый

RS-триггер, выход которого связан с вторым входом первой схемы совпадений, и последовательно соединенные ! .,интегратор и индикатор, о т л ич а ю щ и .й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен последовательно соединенными инвертором, вход которого связан с выходом третьей схемы совпадений, и четвертой схемой совпадений, выход которой подключен к входу интегратора, и вторым RS-триггером, выход которого связан с первым входом второй схемы совпадений, выход второго одновибратора соединен с вторым входом четвертой схемы совпадений и с R-входом второго RS-триггера, S-вход которого подключен к выходу первого RSтриггера, соединенного R-входом с вы-.-. ходом первого одновибратора, а выход усилителя подключен к второму входу второй схемы совпадений.