Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю. Целью изобретения является повышение производительности и надежности контроля и повышение точности измерения за счет точного фиксирования временного положения амплитуд эхо-сигналов при изменении параметров контролируемого объекта, а также исключения перестройки порогов формирователей импульсов и входного усилителя. В приемный тракт толщиномера введены два компаратора 16 и 20 и фазосдвигающая цепочка из резистора 18 и конденсатора 19. Первый компаратор 16 позволяет осуществить временную селекцию эхо-импульсов и избави ться от шумов, а совместная работа компараторов 16 и 20 обусловливает выделение из всех импульсов, формируемых вторым компаратором 20, только тех, передний фронт которых соответствует положению амплитудных значений эхо-импульсов во времени. 1 ил. (Л со СП 1 О со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 В 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3964429/25-28 (22) 14. 10 ° 85 (46) 07.12.87. Бюл. У 45 (72) В.A.Ïðoòîïoïîâ и В.М.Ботько (53) 534.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 407189, кл. G 01 В 17/02, 1972.

Дефектоскопия, 1977, У 3, с. 47-52. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЭХО-ИМПУЛЬСНЫЙ

ТОЛЩИНОМЕР (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю. Целью изобретения является повышение производительности и надежности контроля и повышение точности измерения за счет точного фиксирования временного положения ам„„SU„„1357709 А 1 плитуд эхо-сигналов при изменении параметров контролируемого объекта, а также исключения перестройки порогов формирователей импульсов и входного усилителя. В приемный тракт толщиномера введены два компаратора 16 и 20 и фазосдвигающая цепочка из резистора

18 и конденсатора 19. Первый компаратор 16 позволяет осуществить временную селекцию эхо-импульсов и избавиться от шумов, а совместная работа компараторов 16 и 20 обусловливает выделение из всех импульсов, формируемых вторым компаратором 20, только тех, передний фронт которых соответствует положению амплитудных значений эхо-импульсов во времени. 1 ил. @

1357709

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при измерении толщины различных материалов, уровня в жидкостях, глубины залегания дефектов, измерении скорости УЗ в металлах и жидкостях..

Целью изобретения является повышение надежности контроля и повышение точности измерения за счет точного фиксирования временного положения амплитуд эхо-сигналов при изменении внешних параметров, таких как изменение толщины, шероховатости, кривизны поверхности и т.д., а также исключения перестройки порогов формирователей импульсов и входного усилителя.

На чертеже приведена блок-схема ультразвукового эхо-импульсного толщиномера.

Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор

2 зондирующих импульсов, приемо-передающий преобразователь 3 и усилитель

4, последовательно соединенные первые одновибратор 5, входом подключенный к второму выходу синхронизатора 1, RS-триггер 6, схему 7 совпадений, выходом подключенную к С-входу первого

RS-триггера 6, вторые одновибратор 8, RS-триггер 9, схему 10 совпадений, вторым выходом подключенную к S-входу второго RS-триггера 9, третьи одновибратор 11, RS-триггер 12, схему

13 совпадений, вторым выходом подключенную к С-входу третьего RS-триггера

12, измеритель 14 временных интервалов, вторым входом подключенный к первому выходу второй схемы 10 совпадений, и индикатор 15, установочные

R-входы первого 6, второго 9 и тре— тьего 12 RS-триггеров и третий вход измерителя 14 временных интервалов подключены к второму выходу синхронизатора 1, первый компаратор 16, первым входом подключенный к выходу усилителя 4, вторым входом — к источнику опорного напряжения, а выходом— к вторым входам первой 7, второй 10 и третьей 13 схем совпадений, первый резистор 17, фазосдвигающую цепочку из второго резистора 18 и конденса" тора 19 и второй компаратор 20, первым и вторым входами подключенный соответственно через первый резистор 17 и фазосдвигающую цепочку 18, 19 к выходу усилителя 4, а выходом — к третьим входам второй 10 и третьей 13 схем совпадений.

Толщиномер работает следующим образом.

Синхронизатор 1 передним фронтом запускает генератор 2 зондирующих импульсов, устанавливает RS-триггеры 6, 9 и 12 и измеритель 14 временных интервалов в исходное состояние и запускает первый одновибратор 5. Генератор 2 возбуждает пьезопреобразователь

3. УЗ импульс, излученный пьезопреобразователем, вводится через согласующую среду в контролируемое иэделие и, распространяясь в нем, претерпевает многократные отражения от поверхностей. УЗ колебания, возникающие при этом, принимаются пьезопреобразователем 3, преобразуются им в электрические сигналы, которые поступают на усилитель 4. Усиленные сигналы поступают на входы первого 16 и второго 20 компараторов. На один из вхо25 дов первого компаратора 16 подается опорное напряжение U, которое выбирается несколько большим, чем максимальная амплитуда шумов. Импульсы на выходе первого компаратора 16 появляЗ0 1ются, когда амплитуда сигналов на входе будет больше, чем уровень опорного напряжения. Сигналы подаются одновременно и на входы второго компаратора 20. Причем на инвертирующий

35 вход сигнал подается с задержкой, обусловленной наличием фазосдвигающей цепочки R-18, G 19. В результате сравнения двух сигналов на выходе второго компаратора 20 появляются им40 пульсы, фронты которых соответствуют переходам через равнопотенциальные состояния входов второго компаратора

20. Эти состояния отстоят от истинного положения амплитуды эхо-сигнала на

45 время, определяемое постоянной времени RC-цепочки. Для выделения информационных сигналов из серии импульсов служат одновибраторы 5, 8 и 11, RSтриггеры 6, 9 и 12 и схемы 7, 10 и

13 совпадения.

Длительность выходного импульса первого одновибратора 5 определяется временем переходных процессов в усилителе 4 и толщиной согласующего материала; По заднему фронту импульса взводится первый триггер 6. На выходе его устанавливается потенциал, разрешающий прохождение импульсов от первого компаратора 16 через первую

1357709 схему 7 совпадения. Первый импульс, соответствующий первому эхо-импульсу, пройдя через первую схему 7 совпадения, своим задним фронтом по С-входу

5 сбрасывает первый RS-триггер 6, который запрещает дальнейшее прохождение импульсов через первую схему 7 совпадений. Инвертированный импульс запускает второй одновибратор 8, по заднему фронту его импульса взводится второй RS-триггер 9. На выходе второ— го RS-триггера 9 устанавливается потенциал, разрешающий прохождение импульсов через вторую схему 10 совпа- 15 дения. После сложения импульсов на выходе второй схемы 10 совпадений появляется импульс, соответствующий второму данному эхо-импульсу. Задним фронтом этого импульса второй RS- 2p триггер 9 сбрасывается и запрещает прохождение импульсов через вторую схему 1б совпадения. Инвертированный импульс запускает третий одновибратор

11, который генерирует импульс, эад- 25 ним фронтом которого взводится третий

RS-триггер 12.

На выходе третьего RS-триггера 12 устанавливается потенциал, разрешающий прохождение импульсов через тре- 30 тью схему 13 совпадения. После сложения импульсов и на входе третьей схемы 13 совпадений проявляется импульс, соответствующий третьему эхоимпульсу. Задним фронтом этого импульса третий RS — триггер 12 сбрасывается и запрещает прохождение импульсов через третью схему 13 совпадения.

Таким образом, из всей серии импульсов выбирается два импульса, перед в 4p ние фронты которых соответствуют положению амплитуд второго и третьего эхо-импульсов, а время между ними при любых изменениях амплитуд эхо-импульсов соответствует измеряемой толщине. 45

Импульсы поступают на измеритель

14 временных интервалов, где длительность Т„ преобразуется в метрические единицы, соответствующие измеряемой толщине, вторая высвечивается индикатором 15.

Использование изобретения позволяет повысить точность контроля толщины материалов и стабильность измерений при наличии различных возмущающих

1 факторов: переменная толщина, изменя— ющаяся шероховатость, кривизна поверхности и т.п., приводящих к резкому и непредсказуемому изменению амплитуды сигналов в процессе автоматизированного контроля крупногабаритных деталей сложной формы. Кроме того, позволяет исключить перестройку порогов формирователей импульсов входного усилителя при контроле материалов с различными коэффициентами затухания, изменяющейся шероховатости и кривизне поверхности и тем самым упростить настройку прибора и ввод его в эксплуатацию.

Формула изобретения

Ультразвуковой эхо-импульсный толщиномер, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь и усилитель, последовательно соединенные первые одновибратор, входом подключенный к второму выходу синхронизатора, RSтриггер, схему совпадений, выходом подключенную к С-входу первого RSтриггера, вторые одновибратор, RSтриггер, схему совпадений, вторым выходом подключенную к S-входу второго RS-триггера, третьи одновибратор, RS — òðèããåð, схему совпадений, вторым выходом подключенную к С-входу третьего RS-триггера, измеритель временных интервалов, вторым входом подключенный к первому выходу второй схемы совпадений и индикатор, установочные

R-входы первого, второго и третьего

RS-триггеров и третий вход измерителя временных интервалов подключены к второму выходу синхронизатора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности контроля и повышения точности измерений, он снабжен первым компаратором,первым входом подключенным к выходу усилителя, вторым входом — к источнику опорного напряжения, а выходом — к вторым входам первой, второй и третьей схем совпадений, первым резистором, фазосдвигающей цепочкой иэ второго резистора и конденсатора, и вто-рым компаратором, первым и вторым входами подключенным соответственно через первый резистор и фазосдвигающую цепочку к выходу усилителя, а выходом — к третьим входам второй и третьей схем совпадений,