Способ измерения высоты детали

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2485442:

краевое государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования "Алтайский государственный колледж" (КГБОУ СПО "Алтайский государственный колледж") (RU)
Сапронов Владимир Иванович (RU)
Тишин Владимир Владимирович (RU)

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения высоты (толщины) металлических деталей или их износа. Способ включает настройку устройства к осуществлению замера по эталону, подвод зонда к поверхности детали и осуществление визуального по шкале отслеживания результата измерений. При этом подвод зонда устройства к поверхности детали осуществляют при помощи пьезоэлектрического преобразователя от максимально верхнего положения зонда, при котором пьезоэлектрический элемент преобразователя, упруго деформируясь, принимает минимальные размеры по высоте, до электрического контакта зонда с поверхностью измеряемой детали, регистрируемого при помощи индикатора. При этом увеличение напряжения осуществляют при помощи лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа) постепенно, после чего по изменениям толщины пьезоэлектрического элемента и линейному перемещению зонда, контактно и упруго связанного с расположенным на нем электродом-контактом, осуществляют оценку результата измерения но тарированной в мкм шкале вольтметра. Постепенную подачу напряжения к пьезоэлектрическому элементу осуществляют, увеличивая его от 0 В до 220 В. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения высоты (толщины) металлических деталей или их износа.

Известен ультразвуковой толщиномер осуществляющий способ измерения, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, пьезоэлектрический преобразователь, усилитель, нормализатор, временной селектор, измеритель временных интервалов. См. патент РФ №2163232. Толщиномер снабжен устройством управления и вычисления, генератором опорной частоты, схемой задержки, цифроаналоговым преобразователем и индикатором. Первый вход нормализатора подключен к выходу усилителя, второй вход - к выходу цифроаналогового преобразователя, а выход - к первому входу временного селектора, второй вход которого соединен с выходом схемы задержки, а выход соединен с первым входом измерителя временных интервалов.

К недостаткам известного способа можно отнести невысокую степень точности измерений.

Известен ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, см. патент РФ №2034236, G01B 17/02, осуществляющий способ измерений толщины, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, пьезоэлектрический преобразователь, усилитель, временной селектор полезных сигналов, нормализатор амплитуд и измеритель временных интервалов, а второй вход временного селектора связан с выходом синхронизатора, при этом толщиномер снабжен временным селектором начального полезного импульса и подключенным к нему измерителем амплитуды, первый вход временного селектора начального полезного импульса соединен с выходом синхронизатора, а второй вход с выходом усилителя или с выходом временного селектора полезных сигналов. Измеряемый временной интервал зависит от амплитуды донного сигнала. Амплитуда донного сигнала изменяется в зависимости от толщины измеряемого изделия вследствие расхождения и затухания упругих волн, поэтому коэффициент усиления усилителя изменяют таким образом, чтобы скомпенсировать изменение амплитуды. Кроме этого, амплитуда принимаемого сигнала зависит от качества акустического контакта, который обусловлен шероховатостью поверхности измеряемого изделия, иммерсионным слоем и усилием прижима датчика к поверхности. К тому же при работе на шероховатой поверхности сигнал от поверхности может превысить уровень фиксации и сбить показания прибора.

К недостаткам известного способа можно отнести зависимость показаний от качества акустического и физического контакта, степени шероховатости поверхности и вследствие этого низкая точность измерений.

Известен способ изменения толщины пьезоэлектрического элемента в преобразователе (пьезоэлектрических динамометрах), не требующих наличия упругих элементов в конструкции устройств. См. Учебник для профессионального образования С.А.Зайцев и др. М., Издательский центр «Академия» ПрофОбрИздат, 2002 г., стр.140-141.

При приложении усилия вдоль блока изменяется толщина пластины, что приводит к ее резонансной частоте. Для измерения знакопеременных сил применяют предварительное напряжение пьезопластин до величин, составляющих 50% от измеряемого номинального усилия. Измеряемое усилие воспринимается непосредственно пьезоэлектрическим элементом, выполненным в виде пластин.

Известно, что в условиях обратного пьезоэффекта в результате действия электрического поля на пьезоэлемент возникают силы, линейные по полю, которые меняют свои направления на противоположные при изменении знака заряда электрического поля. См. стр.156-157, Учебник физики, Сивухин Д.В. В этой связи уместно выразить продольный обратный пьезоэффект как δh=d·h·Ex=d·ϕ

В результате применяемая в качестве пьезоэлектрического элемента пластина изменяет размер δh на противоположное значение при изменении знаков заряда электрического поля (деформация уменьшения или деформация увеличения h). Это явление и взято автором за основу осуществления измерений.

Известно устройство для измерения высоты (толщины) деталей штангенрейсмас, состоящий из основания, устанавливаемого на ровную поверхность с закрепленной на нем штангой-линейкой со шкалой деления и рамкой с нониусом, имеющей возможность перемещаться по поверхности штанги по вертикали. См. учебник профессионального образования авторов С.А.Зайцева, Д.Д.Грибанова и др. Контрольно-измерительные приборы и инструменты. - Москва: Академия, 2002 год, стр.65. - прототип.

На державке закреплен рабочий орган (зонд), контактирующий с измеряемой деталью. В качестве нониусной шкалы в некоторых типах штангенрейсмасов предусматривается установка индикатора часового типа с ценой деления 0,05 и 0,01 мм.

К недостаткам известного способа можно отнести низкую точность измерений.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, обеспечивающего высокоточные замеры высоты (толщины) детали или величины ее износа.

Поставленная задача достигается сочетанием использования известных признаков, таких как настройка устройства к осуществлению замера по эталону, подвод зонда к поверхности детали и визуальное по шкале отслеживание результата измерений и новых признаков, заключающихся в подводе зонда устройства к поверхности детали при помощи пьезоэлектрического преобразователя от максимально верхнего положения зонда, при котором пьезоэлектрический элемент преобразователя принимает минимальные размеры по высоте до электрического контакта зонда с поверхностью измеряемой детали, регистрируемого при помощи индикатора, при этом увеличение напряжения, подаваемого на электроды-контакты пьезоэлектрического элемента, осуществляют постепенно при помощи ЛАТРа, после чего по изменениям толщины пьезоэлектрического элемента и линейному перемещению зонда, упруго связанного с контактирующим с ним электродом-контактом, осуществляют оценку результата измерения по тарированной в мкм шкале вольтметра.

Изменение направления преобразования толщины пьезоэлектрического элемента при подаче на электроды-контакты напряжения осуществляют путем изменения полярности при помощи переключателя.

Оценку износа по тарированной шкале вольтметра осуществляют в пределах от -22 мкм до +22 мкм.

Подачу напряжения к пьезоэлектрическому элементу осуществляют постепенно, увеличивая его от 0 В до 220 В.

Новизной предлагаемого способа является подвод зонда устройства к поверхности детали при помощи пьезоэлектрического преобразователя от максимально верхнего положения зонда, при котором пьезоэлектрический элемент преобразователя принимает минимальные размеры по высоте, до электрического контакта зонда с поверхностью измеряемой детали, регистрируемого при помощи индикатора, при этом увеличение напряжения, подаваемого на электроды-контакты пьезоэлектрического преобразователя, осуществляют при помощи ЛАТРа постепенно, после чего по изменениям толщины пьезоэлектрического элемента и линейному перемещению зонда, упруго связанного с контактирующим с ним электродом-контактом, осуществляют оценку результата измерения по тарированной в мкм шкале вольтметра.

Так, изменения высоты пьезоэлектрического элемента преобразователя от минимального до максимального позволяет с высокой точностью настроить устройство и осуществлять замер различных по толщине или высоте деталей, включая незначительный износ их поверхности, или отклонений от требуемых размеров деталей при изготовлении. При этом постепенное увеличение напряжения при помощи ЛАТРа, подводимое к электродам-контактам пьезоэлектрического элемента, позволяет фиксировать измеряемые размеры детали в пределах от -22 мкм до +22 мкм.

Согласно проведенным патентно-информационным исследованиям признаки предлагаемого способа являются новыми, имеют изобретательский уровень, промышленную применимость и направлены на достижение поставленной изобретением задачи получения возможности высокоточных измерений.

На фиг.1 схематично представлено устройство, при помощи которого осуществляется предлагаемый способ.

На фиг.2 показана электрическая схема подачи питания пьезоэлектрического элемента.

На фиг.3 представлена электрическая схема включения сигнальной лампы индикатора.

На фиг.4 представлен пьезоэлектрический элемент, изменяющий размеры по высоте от минимального L1 до максимального L2, размещенный между электродами-контактами и верхней поверхностью пустотелого корпуса датчика.

Предлагаемый способ осуществляется при помощи устройства, состоящего из разметочной плиты 1, на которой установлена штанга 2 с закрепленной на ней рамкой 3 с устройством регулирования величины перемещения рамки 3, выполненным в виде фиксирующего механизма 4, закрепляемого на штанге 2 и регулирующего перемещение рамки 3 винта 5. На державке 6 смонтирован пьезоэлектрический преобразователь 7, выполненный в виде полого корпуса, в котором смонтирован пьезоэлектрический элемент 10 с неподвижным 8 и подвижным 9 электродами-контактами. Зонд 11 через диэлектрическую вставку 12 или колпачок 13 поджат пружиной 14 к подвижному электроду-контакту 9 и через вставку 12 или колпачок 13 постоянно с ним контактирует. Измеряемая деталь 15 устанавливается на калиброванную плиту 16, к которой, как и к зонду 11, подведено питание для включения сигнальной лампы 17 индикатора 18. Измеритель 19 выполнен в виде вольтметра с дополнительной тарированной шкалой в мкм на максимальную величину измерений. Сигнальная лампа 17 имеет автономный источник питания в 3,5 В или может быть соединена через трансформатор с источником питания электродов-контактов 8 и 9. При осуществлении замеров используют калибр с размером по высоте, как и измеряемая деталь 15. Подачу питания к пьезоэлектрическому элементу 10 осуществляют при помощи ЛАТРа 22. Схема подачи питания к электродам-контактам 8 и 9 состоит из переключателя S2, подающего напряжение на ЛАТР 22, который в свою очередь подает питание через диоды 21 либо на уменьшение высоты, либо на увеличение высоты пьезоэлектрического элемента 10. Подаваемое напряжение отслеживается по шкале вольтметра измерителя 19. Схема включения сигнальной лампы 17 состоит из источника питания 20 с напряжением в 3,5 В и выключателя 23.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На разметочную плиту 1 устанавливается калиброванная плита 16 с электрически изолированными опорными поверхностями. Затем на плиту 1 устанавливается штанга 2 с рамкой 3, державкой 6 с пьезоэлектрическим преобразователем 7. Рамка 3 с державкой 6 и преобразователем 7 поднимаются вверх и фиксируются на штанге винтом фиксирующего положение механизма 4. На калиброванную плиту 16 ставится калибр с номинальным значением размера по высоте для подготовки устройства к работе. Затем рамка 3 перемещается по штанге 2 вниз до просвета в 1-5 мм между зондом 11 и поверхностью калибра. Положение рамки 3 на штанге фиксируется винтом механизма фиксации 4. Дальнейшее перемещение рамки 3, державки 6 и преобразователя 7 производится при помощи винта 5 с малым шагом резьбы до соприкосновения зонда 11 с поверхностью калибра. О соприкосновении зонда 11 с калибром сигнализирует сигнальная лампа 17 индикатора 18, на которую при контакте зонда 11 с калибром поступило питание. Для извлечения калибра и установки измеряемой детали 15 на калиброванную плиту 16 осуществляется подъем зонда 11 путем подачи напряжения, например, в 110 В при помощи переключателя S1, при котором происходит сжатие пьезоэлектрического элемента 10, который принимает минимальное значение по высоте и позволяет подняться подпружиненному к нему зонду 11. Высота пьезоэлектрического элемента 10 уменьшается. Производим удаление калибра и осуществляем установку на его место измеряемой детали 15. ЛАТР 22 переводится в положение на «0». Далее установкой переключателя S1 в среднее положение схему приводим в положение «выключено». Одновременно происходит снятие с пьезоэлектрического элемента 10 накопленного заряда.

Для осуществления операции замера степени изменения номинального размера Ан (высоты или величины износа детали) производится включение переключателя S2 и включение переключателя S1 в позицию для увеличения высоты пьезоэлектрического элемента 10. Затем перемещением ползуна ЛАТРа 22 постепенно начинаем повышать напряжение, подаваемое на контакты-электроды 8 и 9 пьезоэлектрического элемента 10. При этом значение по шкале вольтметра измерителя 19 повышается от «0» до определяемого толщиной детали значения. При этом происходит медленное увеличение толщины пьезоэлектрического элемента и перемещение подвижного электрода-контакта 9 и упруго связанного с ним зонда 11 до момента соприкосновения зонда 11 с поверхностью измеряемой детали 15 и включения сигнальной лампы 17. Результатом соприкосновения зонда 11 с деталью 15 будет являться загорание лампы 17. При этом перемещение ползуна ЛАТРа 22 прекращается, а на тарированной шкале измерителя 19 в мкм отслеживаем отклонение размера от номинального Ан, возникшее вследствие износа детали. При этом высота детали 15 будет определяться разностью исходного размера и величиной износа поверхности детали.

Конкретный пример осуществления предлагаемого способа.

На разметочную плиту 1 установили калиброванную плиту 16 высотой 15 мм с электрически изолированными опорными поверхностями. Затем на плиту 1 установили штангу 2 с рамкой 3, державкой 6 с пьезоэлектрическим преобразователем 7. Рамку 3 с державкой 6 и преобразователем 7 подняли вверх в положение, при котором высота между зондом и калиброванной плитой 16 превышает высоту измеряемой детали 15. Положение рамки 3 зафиксировали винтом фиксирующего механизма 4. Далее на калиброванную плиту 16 установили калибр с номинальным значением размера для подготовки устройства к работе. Затем рамку 3 переместили по штанге 2 вниз до просвета в 1-5 мм между зондом 11 и поверхностью калибра. Положение рамки 3 на штанге зафиксировали винтом механизма фиксации 4. Дальнейшее перемещение рамки 3 и державки 6 с пьезоэлектрическим преобразователем 7 производили при помощи винта 5 с малым шагом резьбы. Перемещение рамки 3 с пьезоэлектрическим преобразователем 7 и с зондом 11 при помощи винта 5 вниз производили до соприкосновения зонда 11 с поверхностью калибра. О соприкосновении зонда 11 с калибром сигнализировала сигнальная лампа 17 индикатора 18, на которую при контакте зонда 11 с калибром поступило напряжение. Для извлечения калибра и установки измеряемой детали 15 на калиброванную плиту 16 осуществили подъем зонда 11 путем подачи напряжения измененной полярности на обратную, например, в 110 В при помощи переключателя S1, при котором произошло сжатие пьезоэлектрического элемента 10, который принял минимальное значение по высоте и позволил под действием пружины 14 подняться подпружиненному к нему зонду 11. При этом высота пьезоэлектрического элемента 10 уменьшилась на 22 мкм. Производим удаление калибра и осуществляем установку на его место измеряемой детали 15 высотой 10 мм с износом поверхности. ЛАТР 22 переводим в положение на «0». Далее установкой переключателя S1 схему приводим в положение «выключено». При этом произошло снятие с пьезоэлектрического элемента 10 накопленного заряда.

Для осуществления операции замера степени изменения номинального размера Ан (высоты или износа детали) производим включение переключателя S2 и включение переключателя S1 в позицию увеличения высоты пьезоэлектрического элемента 10. Затем перемещением ползуна ЛАТРа 22 начинаем постепенно повышать напряжение, подаваемое на контакты-электроды 8 и 9 пьезоэлектрического элемента 10. При этом значение по шкале вольтметра измерителя 19 повышалось от 0 до 72 В, при котором происходило медленное увеличение высоты пьезоэлектрического элемента 10, перемещение подвижного электрода-контакта 9 и упруго связанного с ним зонда 11 до момента соприкосновения зонда 11 с поверхностью измеряемой детали 15 и включения сигнальной лампы 17.

При этом перемещение ползуна ЛАТРа 22 прекратили, а на тарированной шкале измерителя 19 в мкм визуально зафиксировали отклонение размера от номинального Ан, возникшее вследствие износа детали, равное 9 мкм. При этом высота детали 15 с учетом износа составила:

10 мм - 0,009 мм = 9,991 мм

В настоящее время автором изготовлен опытный образец устройства, проведена работа по осуществлению предлагаемого способа, выполнены замеры высот и величин износа различных деталей. Предлагаемый способ может найти применение в мастерских и лабораториях, на производстве, где необходимо выявить величину износа детали или отклонения размеров после ее изготовления. Испытания устройства показали положительные результаты.

1. Способ измерения высоты детали, включающий настройку устройства к осуществлению замера по эталону, подвод зонда к поверхности детали и осуществление визуального по шкале отслеживания результата измерений, отличающийся тем, что подвод зонда устройства к поверхности детали осуществляют при помощи пьезоэлектрического преобразователя от максимально верхнего положения зонда, при котором пьезоэлектрический элемент преобразователя принимает минимальные размеры по высоте, до электрического контакта зонда с поверхностью измеряемой детали, регистрируемого при помощи индикатора, при этом увеличение напряжения осуществляют при помощи лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа) постепенно, после чего по изменениям толщины пьезоэлектрического элемента и линейному перемещению зонда, контактно и упруго связанного с расположенным на нем электродом-контактом, осуществляют оценку результата измерения по тарированной в мкм шкале вольтметра.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что изменение направления преобразования толщины пьезоэлектрического элемента при подаче на электроды-контакты напряжения осуществляют путем изменения полярности при помощи переключателя.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оценку износа по тарированной шкале вольтметра осуществляют в пределах от -22 мкм до +22 мкм.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу напряжения к пьезоэлектрическому элементу осуществляют постепенно, увеличивая его от 0 В до 220 В.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для определения толщины и плотности отложений в оборудовании химических, нефтехимических предприятий, а также тепловых, геотермальных, атомных энергоустановок.

Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов // 2449207

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и предназначено для определения толщины отложений на внутренних поверхностях трубопроводов. .

Ультразвуковой способ измерения толщины изделия // 2442106

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и неразрушающего контроля, а именно к методам измерения толщины, определения текстурной анизотропии и напряженно-деформированного состояния конструкций и проката из черных и цветных металлов и сплавов в широком диапазоне толщин при одностороннем доступе, дефектоскопии и структуроскопии различных материалов и изделий, и предназначено для применения в металлургии, машиностроении, в авиастроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности.

Способ ультразвуковой эхо-импульсной толщинометрии // 2422769

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и ультразвукового неразрушающего контроля и позволяет повысить достоверность и точность результатов измерений толщины изделий.

Устройство для ультразвукового исследования // 2403866

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для диагностирования состояния кровеносного сосуда. .

Способ определения расстояния до сплошной поверхности объекта // 2391627

Изобретение относится к области измерения расстояний до объекта акустическими методами. .

Комплекс для определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода // 2373495

Изобретение относится к комплексам для измерения толщины стенок трубопроводов с использованием звуковых колебаний и может быть использовано для определения толщины слоя льда на внутренней поверхности пульпопровода.

Резонансный способ ультразвуковой толщинометрии // 2354932

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности, для неразрушающих испытаний и может быть использовано для измерения толщины образцов материалов и изделий.

Раздельно-совмещенный пьезоэлектрический преобразователь // 2354076

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для излучения и приема ультразвуковых сигналов в ультразвуковой аппаратуре, преимущественно в ультразвуковых толщиномерах.

Способ определения толщины отложений на внутренней поверхности трубопроводов // 2344338

Способ дистанционного определения осадки, толщины и высоты льда // 2500985

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для дистанционных акустических измерений морфометрических характеристик плавучих льдов из-под воды. Сущность: в способе используют свойства гидролокационного интерферометра, реализованного в виде интерферометрического гидролокатора бокового обзора, измеряют в широкой полосе обзора высоты zi точек нижней поверхности льда относительно горизонтальной плоскости, проходящей через среднюю точку базы интерферометра, а также горизонтальные дальности Li от средней точки базы интерферометра до этих точек нижней поверхности льда, с последующими вычислениями толщины льда Нi, по значениям его осадки di с помощью уравнения линейной регрессии вида Hi (см) = adi (см) + b (см), позволяющего учитывать сезонные изменения плотности плавучего льда и высоты снежного покрова на нем, что существенно повышает точность измерения толщины льда по сравнению с прототипом. При этом высота льда ei может быть вычислена по формуле ei=(Hi-di). Ширина полосы обзора Li не всторошенного льда, в которой возможно измерение осадки, толщины и высоты льда предлагаемым способом, составляет Li=(4-5)h0. Технический результат: определение морфометрических характеристик плавучего ледяного покрова по площади поверхности льда с высокой точностью, обусловленной исключением ошибок в оценке толщины льда, возникающих вследствие сезонных изменений плотности плавучего льда и высоты снежного покрова на нем. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ измерения толщины льда с подводного носителя // 2510608

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в навигационных приборах обнаружения льда и измерения его характеристик. Сущность: в способе автоматического измерения толщины льда с подводного носителя измеряют глубину погружения Н носителя, формируют и излучают низкочастотный сигнал длительностью Т<2Н/С, где Н - глубина погружения носителя, С - скорость звука, и частотой не выше F<1000 Гц, формируют и излучают высокочастотный сигнал с частотой F<1200 Гц/d(м), где d толщина молодого льда в метрах, длительностью М=10/f, причем высокочастотный сигнал излучается в точках, соответствующих равенству нулю амплитуды низкочастотного сигнала, раздельно принимают сигналы, измеряют время равенству нулю амплитуды низкочастотного сигнала ti, где i - порядковый номер измерения, измеряют время прихода переднего фронта высокочастотного сигнала Qi и при совпадении порядковых номеров измерений вычисляют разности времен Qi-ti, определяют фазы задержки низкочастотного сигнала по формуле θ=(Qi-ti)180°/M. Определяют толщины льда по формуле hi=θ/η, где η уточняется по результатам экспериментальных оценок (ориентировочно η=500), а окончательную оценку толщины льда определяют как среднее всех измерений толщины льда на длительности низкочастотной посылки. Технический результат: повышение точности и обеспечение автоматического измерения толщины молодого льда. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ мониторинга внутренних коррозийных изменений магистрального трубопровода и устройство для его осуществления // 2514822

Изобретение относится к области диагностики линейной части трубопроводных систем и может быть использовано для диагностики технического состояния внутренней стенки магистральных трубопроводов. Размещают на внешней поверхности трубопровода возбуждающие и измерительную катушки, генерируют гармонический испытательный сигнал и передают его в возбуждающие катушки, усиливают напряжение, наводимое в измерительной катушке, и определяют по комплексной амплитуде толщину стенки трубопровода. Периодически осуществляют измерение толщины стенки трубопровода, полученные значения сравнивают с ранее накопленными и полученными в результате моделирования. В результате регрессионной обработки осуществляют прогнозирование времени истончения трубопровода до предельного значения и осуществляют контроль изменений условий наблюдения и корректировку измеренных параметров. Устройство содержит возбуждающий генератор, блок измерительных преобразователей, включающий возбуждающие и измерительную катушки, и усилитель. Устройство снабжено полосовым фильтром, цифровым датчиком температуры, расположенным в непосредственной близости от любой из катушек возбуждения на поверхности трубопровода, цифровым вычислителем, состоящим из центрального процессора, оперативного и постоянного запоминающих устройств, аналого-цифрового преобразователя и порта ввода-вывода. Техническим результатом является повышение безопасности эксплуатации магистрального трубопровода. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ и устройство для измерения толщины любого отложения материала на внутренней стенке конструкции // 2521149

Использование: для измерения толщины отложения материала на внутренней стенке конструкции. Сущность изобретения заключается в том, что a) нагревают участок конструкции; b) детектируют колебания на нагретом участке; c) детектируют колебания на ненагретом участке конструкции; d) определяют резонансную частоту или частоты конструкции на основании колебаний, детектированных на этапе c); и e) определяют толщину отложения материала на внутренней стенке конструкции на упомянутом ненагретом участке с использованием определенной резонансной частоты или частот, на этом этапе используют колебания, детектированные на этапе b), в качестве калибровочных данных. Технический результат - повышение достоверности определения толщины отложения материала на внутренней стенке конструкции. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.

Способ контроля за динамикой изменения толщины стенки контролируемого объекта // 2540942

Заявленное изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля промышленных объектов и используется для контроля за динамикой изменения минимального значения толщины стенки тонкостенных и листовых изделий, а также других изделий, в которых могут распространяться волны Лэмба, например трубопроводов, резервуаров, сосудов, цистерн. Заявленное решение включает способ контроля за динамикой изменения толщины стенки контролируемого объекта, включающий размещение на его поверхности на известном расстоянии друг от друга, по крайней мере, одного акустического преобразователя для излучения волн Лэмба и, по крайней мере, одного преобразователя для их приема, излучение в заданный момент времени импульсного сигнала, расчет зависимости спектральной плотности мощности принятого сигнала от времени, выбор волны Лэмба и частоты, определение разности между временем приема выбранной частотной составляющей выбранной волны Лэмба и временем излучения сигнала, определение значения групповой скорости выбранной частотной составляющей выбранной волны Лэмба по известному значению расстояния между преобразователями и значению разности между временем приема выбранной частотной составляющей выбранной волны Лэмба и временем излучения сигнала, определение значения толщины стенки по полученному значению групповой скорости, выбранному значению частоты и эталонной зависимости групповой скорости выбранной волны Лэмба от произведения толщины стенки и частоты, при этом устанавливают минимальную величину толщины стенки по полученным среднеарифметической величине толщины стенки и дисперсии значений толщины стенки объекта, причем среднеарифметическое значение толщины стенки определяют с выбором симметричной волны Лэмба нулевого порядка и, по крайней мере, одной частоты, на которой эталонная зависимость обратной величины групповой скорости симметричной волны Лэмба нулевого порядка от произведения толщины стенки и частоты близка к линейной, а дисперсию значений толщины стенки определяют с выбором антисимметричной волны Лэмба нулевого порядка и частоты, на которой эталонная зависимость обратной величины групповой скорости антисимметричной волны Лэмба нулевого порядка от произведения толщины стенки и частоты существенно нелинейна. Технический результат, достигаемый от реализации заявленного решения, заключается в снижении трудоемкости, упрощении и ускорении контроля толщины стенки больших по площади объектов, устранении необходимости получения физического доступа ко всей поверхности объекта, подлежащей контролю толщины, обеспечении возможности контроля толщины при наличии вариаций значений толщины, к примеру при наличии на объекте очаговой коррозии, обеспечении возможности определения среднеарифметического и минимального значений толщины на участке между двумя акустическими преобразователями, установленными на объекте в произвольных точках, без проведения предварительного измерения толщины в тех же точках. 6 ил.

Способ и устройство для измерения толщины и плотности гололедных отложений // 2542622

Изобретение относится к области измерения и регистрации гололедных отложений на длинномерных конструкциях типа морских буровых установок, линий электропередач и т.п. Целью настоящего изобретения является создание способа и устройства, обеспечивающих непрерывный, через точно определенные промежутки времени, мониторинг характеристик гололедных отложений, позволяющий определить их толщину и плотность. Способ основан на том, что резонансные частоты отдельных элементов конструкции изменяются, если на них появились гололедные отложения. Изменения частоты отдельных резонансных гармоник пропорциональны присоединенной массе льда. Помимо изменения частоты резонансных гармоник гололедные отложения увеличивают декремент затухания звуковых колебаний элементов конструкции, поскольку гололедные отложения представляют собой поглощающую среду для звуковых колебаний. Система для измерения толщины и плотности гололедных отложений содержит устройство возбуждения в конструкции волны звукового диапазона частот и приемное устройство, также усилители принятых сигналов, аналого-цифровой преобразователь и анализатор спектра, подключенные к компьютеру, при этом устройство возбуждения закреплено на конструкции и включает в себя выполненные с возможностью автономной работы генератор шума с подключенным к нему пьезокерамическим вибратором, настроенным на среднюю резонансную частоту амплитудно-частотной характеристики конструкции, а приемные устройства, также закрепленные на конструкции, выполнены в виде датчиков вибрации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне и устройство для его осуществления // 2548641

Изобретение относится к области судостроения, а более конкретно - к экспериментальной гидромеханике судов и морских инженерных сооружений, работающих в ледовых условиях, касается методов и оборудования для проведения ледовых модельных исследований в ледовом опытовом бассейне. Предложен способ определения толщины ледового поля при испытаниях моделей судов и морских инженерных сооружений в ледовом опытовом бассейне, заключающийся в зондировании ледового поля ультразвуковыми импульсами с последующим преобразованием отраженных импульсов в напряжение на электронном устройстве и регистрацией результатов измерения, при этом под нижнюю поверхность ледового поля на исследуемом участке подводят плоский жесткий экран, прижимая его к нижней поверхности ледового поля, отражающий зондирующие ледовое поле ультразвуковые импульсы. Предложено также устройство для осуществления данного способа. Технический результат заключается в повышении достоверности и точности результатов эксперимента по определению толщины ледового поля. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением // 2554323

Использование: для ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе обследования трубопровода устройство ультразвуковой толщинометрии с высоким разрешением с использованием пьезоэлектрических преобразователей регистрирует отраженные сигналы от внутренней или внешней поверхностей стенки трубопровода, превышающие программно задаваемый порог, при этом выбираются отраженные сигналы по максимальному значению амплитуды, привязанной ко времени прихода от излученного импульса, далее из полученных сигналов выбирают не менее четырех сигналов по максимальным значениям амплитуд и регистрируют как значения времени от излученного импульса, так и амплитуды, при этом определяют границы начала изменения толщины стенки так называемой «зоны неопределенности границы дефекта» и в зависимости от структуры сигнала в «зоне неопределенности» вычисляют величину коррекции и далее корректируют сигналы отступа и толщины стенки трубопровода. Технический результат: обеспечение возможности определения границ зон изменения толщины стенки трубопровода с произвольным расположением плоскостей к нормали акустической оси пьезоэлектрического преобразователя. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ измерения толщины льда // 2559159

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для разработки гидроакустической аппаратуры, используемой при плавании в ледовой обстановке. Способ заключается в том, что излучают из подводного положения носителя в направлении льда высокочастотные зондирующие гидроакустические сигналы, принимают отраженные ото льда сигналы, измеряют глубину погружения Н носителя, принимают отраженные эхосигналы веером узконаправленных характеристик в горизонтальной плоскости в диапазоне передней полусферы, производят последовательный набор временных реализаций по всем пространственным характеристикам направленности. Далее производят последовательное аналогово-цифровое преобразование сигнала, последовательную когерентную обработку, измерение уровня помехи по первому циклу набора как среднее значение всех амплитудных составляющих по всем пространственным каналам Апом, выбор порога, по каждому пространственному каналу определение амплитуды эхосигнала превысившего порог, измерение амплитуды эхосигнала Аэхо, измерение номера пространственного канала, определение дистанции Д, по измеренной глубине погружения Н и измеренной дистанции Д, определение угла отражения эхосигнала как Q°=arcsinН/Д. Производят выбор эхосигналов, которые имеют угол отражения в диапазоне 10°-30° и принадлежат тем характеристикам направленности, которые отстоят от направления движения на угол не больше 30 градусов для выбранных эхосигналов, определение коэффициента контраста по формуле S(Q)=Аэхо/Аводы, а толщину льда определяют по формуле Тл=S(Q)×70к, где к - поправочный коэффициент, связанный с особенностями калибровки аппаратуры. Технический результат - дистанционное автоматическое измерение толщины льда в направлении движения по ходу носителя аппаратуры. 1 ил.

Способ ультразвуковой эхо-импульсной толщинометрии // 2570097

Использование: для ультразвуковой эхо-импульсной толщинометрии. Сущность изобретения заключается в том, что измерение толщины осуществляют за N циклов контроля, во время первого цикла контроля на верхней поверхности контролируемого изделия в произвольной точке размещают ультразвуковой преобразователь, излучают в контролируемое изделие зондирующий импульс, принимают из него отраженный от нижней поверхности изделия эхо-сигнал, запоминают принимаемый эхо-сигнал, N-1 раз изменяют положение преобразователя на поверхности контролируемого изделия и для каждого нового положения повторяют цикл контроля, при этом преобразователь выполняют раздельным, положение излучающего и приемного преобразователей на поверхности контролируемого изделия выбирают произвольно, для каждого цикла контроля запоминают геометрические координаты положения излучающего и принимающего преобразователей и производят обработку принимаемых сигналов. Технический результат: расширение функциональных возможностей способа ультразвуковой эхо-импульсной толщинометрии. 5 ил.