Ультразвуковой толщиномер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n) 847032 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2606.79 . {21) 2789359/25-28 (53)М. КлЗ

С 01 В -17/02 с присоединением заявки ɩ—

Государственный комитет

СССР.оо дмаи изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 150781, Ьюллатень Н9 26

Дата опубликования описания 15 0 781

{53) УДК 620.179.16 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Н.Юрин и Г.A.Ãðèãàøêèí (71) Заявитель (54) УЛЬТРАВВУКОВОИ ТОЛЩИНОМЕР

Изобретение относится к неразрушакхяим испытаниям ультразвуковым ме.тодом и может быть использовано для контроля толщины стенок в машиностроении.

Известен ультразвуковой толщиномер, содержащий генератор зондирующих импульсов, раздельно-совмещенный преобразователь, усилитель, мультивибратор, О измерительный блок и индикатор (1) .

Недостатком данного толщиномера является низкая точность измерений ввиду того, что при измерении темпе- ратуры изменяется и время прохождения ультразвука в призмах преобразователя в то время, как временная задержка остается постоянной.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, основной генератор зондирующих импульсов, раздельно-совмещенный преобразователь и усилитель, аналого-цифровой преобра зователь,, генератор импульсов индикации, счетчик и индикатор, вход которого подключен к выходу счетчика P2) .

Недостатком такого толщиномера является низкая точность измерений ЗО ввиду того, что на сигнал, отраженный от задней поверхности детали, накладывается паразитный сигнал.

Цель изобретения -,повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковой толщиномер снабжен последовательно соединенными первым триггером, вход которого подключен к выходу синхронизатора, а выход — ко входу основного генератора зондирующих импульсов, вторым тригге ром и дополнительным генератором зондирующих импульсов, выход которого подключен ко входу раздельно-совмещенного преобразователя, инвертором, вход которого подключен к выходу синхронизатора, первой схемой ИЛИ, включенной между генераторами зондирующих импульсов и аналого-цифровым преобразователем, первой схемой И, первый вход которой подключен к выходу основного генератора зондирующих импульсов, второй схемой И, первый вход которой подключен к выходу допол-, нительного генератора зондирующих импульсов и второму входу первой. схемы

И, третьей схемой И, первый вход которой подключен к выходу усилителя, четвертой схемой И, первый вход которой

847032 подключен ко вторым входам первой и второй схем И и первому выходу второго триггера, пятой схемой И, первый вход которой подключен ко второму входу третьей схемы И, второму выходу второго триггера и входу генератора импульсов индикации, второй схемой ИЛИ, % входы которой соединены с выходами первой, второй и третьей схем И, а выход подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, и делителем частоты, включенным между четвертой схемой И и счетчиком, третьи входы первой, второй и третьей схем

И подключены к выходу инвертора, вторые входы четвертой и пятой схем И подключены к выходу аналого-цифрово- 15 го преобразователя, а третьи входы— к выходу генератора импульсов индикации, выход последнего соединен со вторыми входами счетчика и .двух триггеров, выход пятой схемы И подключен щ0 к третьему входу счетчика.

Кроме того, счетчик выполнен реверсивным.

На чертеже представлена блок-схема ультразвукового толщиномера. 25

Ультразвуковой толщиноме1 содер жит последовательно соединенные синхронизатор 1, основной генератор 2 зондирующих импульсов, раздельно-совмещенный преобразователь 3 и усилитель 4, аналого-цифровой преобразователь 5, генератор б импульсов индикации, счетчик 7, индикатор 8, вход которого подключен к выходу счетчика

7, последовательно соединенные первый триггер 9, вход которого подключен к выходу синхронизатора 1, а выход — ко входу основного генератора 2 зондирующих импульсов, второй триггер 10 и дополнительный генератор 11 зондирующих импульсов, выход которого подклю- 40 чен ко входу раздельно-совмещенного преобразователя 3, инвертор 12, вход которого подключен к выходу синхронизатора 1, первую схему 13 ИЛИ, включенную между генераторами 2 и 11 зон- 4 дирующих импульсов и аналого-цифровым преобразователем 5, первую схему 14

И„ первый вход которой подключен к выходу генератора 2 зондирующих импульсон, вторую схему 15 И, первый g0 вход которой подключен к выходу дополнительного генератора 11 зондирующих импульсов и второму входу первой схемы 13 ИЛИ, третью схему 16 И, первый вход которой подключен к выходу усилитеАя 4, четвертую схему 17 И, первый ход которой подключен ко вторым входам первой и второй схем 14 и 15

И и первому выходу второго триггера

10, пятую схему 18 И, первый вход которой подключен ко второму входу 60 третьей схемы 16 И, второму выходу второго триггера 10 и входу генератора 6 импульсов индикации.

Кроме того, толщиномер содержит вторую схему 19 ИЛИ, входы которой Я соединены с выходами схем 14 — 16 И, а выход подключен ко второму входу аналого-цифрового преобразователя 5, и делитель 20 частоты, включенный между четвертой схемой 17 И и счетчиком 7. Третьи входы схем 14 — 16 И подключены к выходу инвертора 12,вторые входы схем 17 и 18 И подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя 5, а третьи входы — к выходу генератора б импульсов индикации. Выход генератора б импульсов индикации соединен со вторыми входами счетчика

7 и двух триггеров 9 и 10 ° Выход пятой схемы 18 И подключен к третьему входу счетчика 7.

Раздельно-совмещенный преобразователь 3 состоит иэ призм 21 и 22 с пьеэопластинами.

Ультразвуковой толщиномер работает следующим образом.

Синхронизатор 1 формирует импульсы запуска, длительность которых должна быть больше длительности зондирующих импульсов, но,меньше времени прохождения ультразвуковых импульсов в призме 22 с меньшей высотой. С выхода синхронизатора 1 импульсы подаются на входы триггера 9 и инвертора 12. Импульсы инвертора закрывают схемы 14

16 И на время формирования зондирующих импульсов. С приходом первого синхроимпульса триггер 9 переключается и запускает генератор 2.зондирующих импульсов, который формирует зондирующий импульс, возбуждающий пьезопластину на призме 21 преобразователя

3. Одновременно с этим зондирующий импульс через схему 13 ИЛИ поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 5. Пьезопластина излучает ультразвуковые импульсы в призму 21. Им-,:, пульс, соответствующий отражению части колебаний от дна призмы 21, не влияет на работу схемы, так как схемы 14 и 15 И закрыты нулевым потенциалом на вторых входах. Импульс, соответствующий отражению колебаний от дна измеряемой детали, проходит через призму 22 и поступает через усилитель 4 на вход открытой схемы 16 И и через схему 19 ИЛИ на вход аналогоцифрового преобразователя 5, который формирует временной интервал, равный времени прохождения ультразвуковых колебаний через призмы 21 и 22 и измеряемую деталь (на чертеже не показана) и преобразуют этот интервал в пропорциональное количество импульсов.

Эти импульсы подаются на первые входы схем 17 и 18 H. Импульсы с выхода аналого-цифрового преобразователя 5 проходят через схему 18 И на суммирующий вход счетчика 7. С приходом второго синхроимпульса триггер 9 возвращается в исходное состояние и одновременно переключает триггер 10, который открывает схемы 14,15,17 И, эак847032 рывает схемы 16,18 И и эап ка

И и запускает ге- данный ультразвуковой толщиномер нератор 11 зондирующих имп льсов. ру щи ул сов. С . позволяет повысить точность измерения его выхода зондирующий имп льс воэд ру щи ульс BQ3- толщины за счет устранения погрешносбуждает пьеэопластину.на п изме 22 и р е 22 и ти, возникающей из-,за температурной и через схему 13 ИЛИ поступает на зависимости скорости ультразв д ал о-цифрового преобразовате- 5 колебаний в призмах преобразователя уковых ля 5.ЧОтраженный от дна призмы 22 . 3. зхо-сигнал, амплитуда которого составляет несколько вольт, поступает на схему 15 И. Так как на остальных формула изобретения входах этой схемы имеется высокий п отенциал, то на ее выходе появляетf0 л тразвуково толщиномер, сося сигнал, который через схему 19 ИЛИ держащий последовательно соединенные поступает на вход аналого-цифрового синхронизатор, основной генератор преобразователя 5, где происходит формирование временного интервала,рав- мещенный преобразователь и усилитель, ного двойному времени прохождения 15 аналого-цифровой преобразователь, геультразвуковых колебаний в призме 22. нератор,импульсов индикации, счетчик

Импульсы с выхода аналого-цифрового и индикатор, вход которого подключен преобразователя 5 поступают через от- к выходу счетчика, о т л и ч а ю— крытую схему 17 И и делитель 20 час- шийся тем, что,. с целью повышехоты с коэффициентом деления, равным Щ ния точности измерений, он снабжен подвум, на вычитающий вход счетчика 7. следовательно соединенными первым деление частоты импульсов на два не- триггером, вход которого подключен обходимо, чтобы получить число импуль- к выходу. синхронизатора, а выходсов, соответствующее-однократному про- ко входу основного генератора зондихождению ультразвуковых импульсов в р5 рующих импульсов вто ым т гг п измах 21 призмах и 22 преобразователя 3. С и дополнительным генератором зондиприходом третьего синхроимпульса сра- рующих импульсов, выход которого подбатывает триггер 9 и запускает гене- ключен ко входу раздельно-совмещенноратор 2 зондирующих импульсов. Зон- го преобразоватеЛЯ, инвертором, вход дирукиций импульс проходит через схе- З которого подключен к выходу синхрому 13 ИЛИ на вход аналого-цифрового ниэатора, первой схемой ИЛИ, вклюпреобразователя 5, а также возбужда- ченной между генера а между генераторами эондируюет пьеэопластину на призме 21. Эхо- щих импульсов и анало о- ф импульсов и аналого-цифровым пресигнал, отраженный от дна призмы 21, образователем, первой схемой И перамплитудой в несколько вольт прохо- вый вход которого подключ дит че ез схе 14 И

35 одключен к выходу дит через схему И и схему 19 ИЛИ основного генератора зондирующих им на вход аналого-цифрового преобразова- пульсов, второй схемой И, первый теля 5. Эхо-сигнал с пьезопластины вход которой подключен к выходу дона призме 22 не влияет на абот с и ет на работу полнитеЛьного генератора зондирующи хемы, так как уровень его мал. Схе- импульсов и второму вход и и ет на абот х

16 у перво .ма 6 И закрыта нулевым потенциалом 40 схемы ИЛИ, третьей схемой И, первый на втором входе. Счетные импульсы с вход которой подключен и выходу усивыхода аналого-цифрового преобразо- лителя, четвертой схемой И, первый вателя 5 поступают через открытую вход которой подключен ко вторым схему 17 И, делитель 20 частоты на входам первой и второй схем И и первычитающий вход счетчика 7. С прихо- 45 вому выходу второго триггера, пятой дом четвертого сннхроимпульса оба схемой И, первый вход которой подтриггера 9 и 10 возвращаются в исход- ключен ко второму входу третьей е с стояние и происходит срабатыва- мы И, второму выходу второго триггение генератора 6 импульсов индикации, ра и входу генератора импульсов инкоторый формирует импульс большой. О дикации, второй схемой ИЛИ, входы длительности, достаточный для виэуаль- которой соединены с выходами первой, ной индикации показаний счетчика 7. :второй и третьей схем И, а выход подВ этот момент на выходе генератора 6 . ключен ко второму входу аналого-цифимпульсов индикации будет нулевой по- рового преобразователя, и делителем тенциал, закрывающий схемы 17 18 И частоты включенным между ч и у

1 между четвертой для счетных импульсов. Боэтому при схемой И и счетчиком, третьи входы поступлении новых счетных импульсов на входы схем 17,18 И на счетчик 7 клйчены к выходу инвертора, вторые они не пойдут. По окончании импульса входы четвертой и пятой схем И подиндикации на выходе генератора 6 им- ключены к выходу аналого-цифрового пульсов индикации появляется высокий фЯ преобразователя, а третьи входы — к потенциал. Одновременно задний фронт выходу генератора импульсов индикаимпульса индикации устанавливает- в ции, выход последнего соединен со исходное состояние счетчик 7 и триг- вторыми входами счетч а счетчика и двух триггеры 9,10. Затем цикл измерения пов- геров, выход пятой схемы И подключен торяется. 65 к третьему входу счетчика.

847032

Составитель Л.Лущенко

Редактор Т.Парфенова Техред М. Кастелевич корректор М Шарсти,, Заказ 5462/61, Тираж 642 Подйиоиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, %-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что счетчик выполнен реверсивным.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Калинин В.А, н др. Современные ультразвуковые толщиномеры. М., "Машиностроение", 1972, с. 15. >

2. Патент С21А 9 3624812, кл. 73-679, 1971 (прототип).