Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<))) 974121 (ф " (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 26.05.81 (21) 3292096/18-28 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

f 5 ) f М. Кл.

G 01 В 17/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 1511.82. Бюллетень ¹ 42

133) УДК 531. 717 (088 ° 8) Дата опубликования описания 15.11.82 (72) Авторы изобретения

В.A Êàëèíèí, A A Êîñòèí и В.Л.Тарасенко

Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов(71) Заявитель (54 ) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЭХΠ— ИИПУЛЬСНЫЙ ТОЛЦИНО14ЕР

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии и толщинометрии изделий.

Из вестен эхо-импульсный толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор, пьезоэлектрический преобразователь, связанный входом с последним предварительный усилитель, подключенные входами к его выходу усилитель-формирователь и усилитель соответственно первого и второго эхо-сигналов от стенок контролируемого изделия, выходы последних связаны со входами формирователя измерительного импульса, третий вход которого связан с выходом синхронизатора, а выход - c преобразователем время — цифровой код, блок цифровой индикации и блок автоматической сигнализации 1).

Недостатком толщиномера является отсутствие элемента защиты от воздействия электрических и электромагнитных полей, а также элемента защиты блока цифровой индикации от нарушения условий ввода и распространения ультразвука в стенке изделия.

Цель изобретения — обеспечение помехозащищенности от воздействия электрических и электромагнитных полей, а также обеспечение помехозащиты от локальных нарушений условий ввода и распространения ультразвука в стенке изделия.

Указанная цель достигается тем, что ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор, пьезоэлектрический преобразователь, связанный входом с последним предварительный усилитель, подключенные входами к его выходу усилитель-формирователь и усилитель соответственно первого и второго эхосигналов от стенок контролируемого изделия, выходы последних связаны со входами формирователя измерительного импульса, третий вход которого связан с выходом синхронизатора, а выход — с преобразователем время - цифровой код, блок цифровой индикации и блок автоматической сигнализации, снабжен RS-триггером, первый вхо,; которого связан с выходом синхронизатора, блоком сигнала помехи, выходом связанным со вторым входом

RS-триггера, формирователем управ974 121 генератор 2. Импульсы б генератора 2 возбуждают пьезоэлектрический преобразователь 3, излучающий ультразву ковой импульс по нормали к передней грани контролируемого изделия в слой промежуточной жидкости. Ультразвуковой импульс претерпенает отражение от передней грани и многократные отражения между передней гранью изделия и поверхностью пьезоэлектри10 ческого преобразователя 3, после чего принимается пьезоэлектрическим преобразователем 3, преобразуется им н соотнетстнуюцие электрические эхо(импульсы 17 и 19 (Фиг.2), которые усиливаются предварительным усилителем 4, а затем усилителем-формирователем 5 и усилителем б соответственно первого и второго эхо-сигналов от стенок контролируемого иэделия. Эпюра

20 в представляет собой сигнал на выходе усилителя-формирователя 5 первого эхо-сигнала от стенки контролируемого изделия. Нри контроле изделий со стенкой, имеющей малую тол25 шину, сигнал на ныходе усилителя б второго эхо-сигнала от стенки контролируемого изделия имеет нид приведенный на эпюре г; при большой толщине стенки и неблагоприятных условиях литель-Формирователь 5, вторым нходом30 ввода и распространения ультразвука сигнал принимает нид з, а при на. рушениях условий распространения ульт— развука в стенке — вид, показанный на эпюре л (пропадание донных эхо-сигналов) . Импульсы 18 (фиг.2) представляют собой усиленную электрическую наводку от генератора 2; а- 17 - эхо-импульсы.от передней грани;

19 - эхо-импульсы, образуюциеся н результате многократных отражений ультразвукового импульса н промежутке передняя стенка контролируемого изделия — поверхность пьезоэлектрического преобразователя 3. связанный с синхронизатором, и усилитель 6 соответственно первого и второго эхо-сигналов от стенок контролируемого изделия, выходы последних связаны со входами формирователя 7 измерительных импульсов, третий вход которого связан с выходом синхронизатора 1, а выход - с преобразов телем 8 время - цифровой код, RSтриггер 9, первый вход которого связан с выходом синхронизатора 1, блок

10 сигнала помехи, выходом связанный со вторым входом RS-триггера 9, формирователь 11 управляющих импульсов, вход которого годключен к выходу формирователя 7 измерительных им-. пульсов, подключенный, входом к выходу усилителя-формирователя 5,.ждуций мультивибратор 12, схему 13 И, три нхода которой связаны соответственно с выходами формирователя 11 управляющих импульсов, RS-триггера 9 и ждущего мультивибратора 12, блок 14 памяти, дна входа которого соединены соответственно с выходами схемы

13 И и преобразоватеЛя 8 время— цифровой код, второй вход последнего связан с выходом синхронизатора 1, блок 15 цифровой индикации и блок 16 автоматической сигнализации, входы которых соединены с выходами блока

14 памяти.

Толщиномер работает следуюцим образом.

Синхронизатор 1 нырабатынает синх роимпульсы а (фиг. 2), запускающие ляюцих импульсон, вход которого под-. ключен к выходу формирователя измерительных импульсов, схемой И, два входа которой связаны соответственно с выходами формирователя управляющих импульсов и RS-триггера, и блоком памяти, два входа которого соединены соответственно с выходами схема И и преобразователя время - цифровой код, второй вход последнего связан с выходом синхронизатора, а выходы блока памяти соединены со входами блока цифровой индикации и блока автоматической сигнализации.

Кроме того, толциномер снабжен ждуцим мультивибратором, вход которого связан с выходом усилителяформирователя первого эхо-сигнала от стенки контролируемого иэделия, а выход — c третьим входом cxew И.

На фиг.l представлена блок ма толщиномера; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Ультразвуковой эхо-импульсный тол щиномер содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2, пьезоэлектрический преобразователь 3, связанный входом с последним предварительный усилитель 4, под ключенные входами к его выходу усиВ формирователе 7 измерительных импульсов из сигналов в и r путем пересчета эхо-импульсов формируются импульсы д (в случае измерения малых толщин) или и (при измерении больших толцин), длительность которых пропорциональна толщине стенки изделйя. Импульсь1 д или и расширяются по длительности формирователем 7 измерительных импульсов и преобра55 зуются им в импульсы соответственно е и к, поступаюцие на вход преобразователя 8 время — цифровой код. В последнем временной интервал с заданной дискретностью измерений преоб60 разуется н значение измеряемой толщины, заданное в параллельном цифровом ходе. Выходы каждого из разря. дон преобразователя 8 .время — цифровой код подключены к соответствующим входам блока 14 памяти.

974 121

Формула изобретения ультразвуковой эхо-импульсный т .цикомер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор, пьезоэлектрический преобразователь, связанный входом с последним предварительный усилитель, подключен. ные входами к его выходу усилитель15 формирователь, вторым входом связанный с синхронизатором, и усилитель соответственно первого и второго эхосигналов от стенок контрсчируемого изделия, выходы последних связаны со

2() входами формирователя измерительных импульсов, третий вход которого связан с выходом синхронизатора, а выход — с преобразователем время — цифровой код,- блок цифровой индикации

Перезапись результатов 8 блоке 14 памяти произ водится путем параллельного переноса подачей на соответствующие его входы управляюцих импульсов р (или с) . Эти импульсы формируются формирователем 11 управляющих импульсов из заднего фронта измерительного импульса е (или к) и коммутируются схемой 13 И. При отсутствии помех электрических, электромагнитных полей и нарушений условий ввода и распространения ультразвука в стенке схема 13 И открыта для импульсов р (или с), поступающих на первый ее вход, потенциалом логическая 1, поступающим на второй вход с выхода

RS-триггера 9 и поступаюцим ка третий вход со ждуцеro мультивибратора 12 импульсом н, длительность которого устанавливается несколько большей длительности измерительного импульса е (или к), соответствующей максимально-допустимой толщине стенки изделия. При воздействии на толщиномер единичной электрической или электромагнитной помехи выше определенного уровня, который может регулироваться, она принимается блоком

10 сигнала помехи и преобразуется им в импульс у, который опрокидывает

RS-триггер 9. На выходе RS-триггера

9 появляется потенциал логический 0, схема 13 И закрывается, и в блоке 14 памяти сохраняется результат предыдущего такта измерений, при условии, что указанная помеха поступила до момента формирования управляющего импульса р (или c) и привела к погрешности измерений. Возврат

RS-триггера 9 в исходкое состояние производится.синхроимпульсом а. Если помеха у поступила после формирования управляющего импульса р (или с), т.е. после записи результатов измерений в блоке 14 памяти, то она не влияет на нормальный процесс из! мерений в данном такте. Если в процессе измерений толщины наблюдаются локальные нарушения условий ввода и распространения ультразвука в стенке изделия, приводящие к пропаданию донных эхо-импульсов (см. эпюру л), то длительность импульса на выходе формирователя 7 измерительных импульсов становится значительно больше длительности импульсов н. Формируемый из него управляющий импульс т не пропускается схемой 13 И и в блоке 14 памяти, подобно описанному, сохраняются результаты предыдущих измерений. С выходов блока 14 памяти результаты измерений поступают на вхопы блока 15 цифровой индикации и блока 16 автоматической си гн ал из аци и .

Испол ьз овак ие толщин омера ляет с высокой точностью измерять

33

4Î

6О

65 толщину изделий, так как он ке чувствителен к помехам, связаккым с воздействием электрических и электромагнитных полей, а также с н рушением условий ввода и распространения ульт-развука в стенке изделия.

,и блок автоматической сигнализации, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью обеспечения помехозащищенности от воздействия электрических и электромагнитных полей, он снабжен

RS-триггером, первый вход которого связан с выходом синхронизатора, блоком сигнала помехи, выходом связанным со вторым входом RS-триггера, формирователем управляющих импульсов, вход которого подключен к выходу формирователя измерительных импульсов, схемой И, два входа которой связаны соответственно с выходами формирователя угравляющих импульсов и RS-триггера, и блоком памяти, два входа которого соединены соответственно с выходами схемы И и преобразователя время — цифрсвой код, второй вход последнего связан с выходом синхронизатора, а выходы блока памяти соединены со входами блока цифровой индикации и блока автоматической си нализации.

2. Толщикомер по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью обеспечения помехозащищенности от локальных нарушений условий ввода и распространения ультразвука в стенке изделия, он снабжен ждущим мультивибратором, вход которого связан с выходом усилителя-формирователя первого эхосигкала от стенки контролируемого изделия, а выход — с третьим входом схемы И.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Стукельман Л.Л., Калинин В.1 .

Ультразвуковой прибор Металл-б для кепрерывкoго контроля толщины. Дефектоскопия . 1977, Р 3, с. 4752 (прототип).

974121 а

6

Ь

3 ж

% ю

Ф

И

S мя

ФЕЯ

BHHHIIN Заказ 8675/54 Тираж 614 Подписное

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