Ультразвуковой безэталонных толщиномер

 

Изобретение относится к измерительной технике и можегг найти применение в различных отраслях машиностроения дпя измерения толшин из различных металлов и сплавов, керамик , стекол и др. материалов без предварительной настройки на скорость распространения ультразвуковых колебаний в материале измеряемого объекта . Цель изобретения - повышение точности измерений толщиномера. Принцип действия толщиномера основан на измерении времени распространения про- ;дольных и головных ультразвуковых волн в исследуемом образце. Повышение точности измерения толщиномера достигается за счет изменения последовательности разряда накопительных конденсаторов и, как следствие, увеличения скорости разряда этих конденсаторов в конце временного интервала разряда путем введения последовательно соединенных между собой компараторов, число которых на единицу меньше числа накопительных конденсаторов , причем каждый из компараторов подключен параллельно одному из накопительных конденсаторов. 2 ил. (Л

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (59 4 С 01 В 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4247879/25-28 (22) 22.05.87 (46) 30.11.88. Бюл. 1(44 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) М,В.Королев и А.А.Коновалов (53) 531.717.1:534.6 (088,8) (56) Королев М.В. Безэталонные ультразвуковые толщнномеры. М.: Машиностроение, 1985, с. 5 1-58.

Авторское свидетельство СССР

И 1307234, кл. G 01 В 17/02, 1986. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ БЕЗЭТАЛОННЬЙ

ТОЛЩИН ОМЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике и можете найти применение в различных отраслях машиностроения для измерения толщин из различных металлов и сплавов, керамик, стекол и др. материалов без предварительной настройки на скорость распространения ультразвуковых колебаний в материале измеряемого объекта. Цель изобретения — повышение точности измерений толщиномера. Принцип действия толщиномера основан на измерении времени распространения про:дольных и головных ультразвуковых волн в исследуемом образце. Повышение точности измерения толщиномера достигается за счет изменения последовательности разряда накопительных конденсаторов и, как следствие, увеличения скорости разряда этих конденсаторов в конце временного интервала разряда путем введения последовательно соединенных между собой компараторов, число которых на единицу меньше числа накопительных конденсаторов, причем каждый из компараторов подключен параллельно одному из накопительных конденсаторов. 2 ил.

1441195

Изобретение относится к измерительной технике и может найти приме\ нение в любой отрасли машиностроения для измерения толщины изделий из различных металлов, сплавов, керамик и других материалов без предварительной настройки на скорость распространения ультразвуковых колебаний в материале измеряемого объекта, а также дпя измерения скорости распространения продольных ультразвуковых колебаний в этих материалах при одностороннем доступе к контролируемому объекту. 15

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого ультразвукового безэталонного толщиномера, на фиг,2 — 20 временная диаграмма, поясняющая принцип действия толщиномера.

Ультразвуковой безэталонный толщиномер (фиг.1) содержит устройство

1 для излучения и приема ультразвуковых волн, генератор.2 квазипостоянного тока заряда, вход которого соединен с одним из выходов устройства

1, управляемай генератор 3 квазипо- 30 стоянного тока разряда, вход которого соединен с другим выходом устройства 1, первый накопитель (накопительный конденсатор) 4, соединенный с выходами обоих генераторов 2 и 3, схе. му 5 выделения временного интервала разряда накопительного конденсатора, вход которой соединен с первым накопительным конденсатором 4, измеритель

6 временных интервалов, вход которого соединен с выходом схемы 5, пер" вый компаратор 7, вход которого соединен с электродом первого накопительного конденсатора 4, соединенным с генераторами 3 и 2 квазипостоянных токов, а его выход соединен с вторым электродом первого накопительного конденсатора 4, первое звено, состоящее из параллельно соединенных стабилитрона 8, накопительного конденсатора 9 и второго компаратора 10, 50 последовательно соединенное с первым накопительным конденсатором 4, второе звено состоящее из параллельно сое" диненных стабилитрона 11 и накопительного конденсатора 12 последовательно соединенного с первым звеном. На фиг.1 для определенности показаны два звена 8, 9, 10 и 11 !2.

Чем больше будет количество звеньев, используемых в этих устройствах, тем шире диапазон. длительностей измеряемых импульсов, а значит, и диапазон измеряемых толщин.

Показанные на фиг.2 эпюры напряжений имеют следующие обозначения:

I — напряжение на входе генератора

2; эпюра 2 напряжение в т.А фиг.) эпюра 3 — напряжение на выходе схемы 5; Uz, U — напряжения стабилизации стабилитронов 8 и 11 соответственно, E„„ — напряжение питания генератора 2 квазипостоянного тока, причем сплошная линия эпюры 2 — из-. менение напряжения в т.А, штрихпунктирная линия эпюры 2 — изменение напряжения в т.а в случае, если бы не бйпо компараторов 7 и 10.

Ультразвуковой безэталонный толщиномер работает следующим образом.

С выхода устройства 1 прямоугольный импульс 1 эпюра I на фиг.2) длительностью, прямо пропорциональной измеряемой толщине иэделия, поступает на вход генератора 2 квазипостоянного тока. Током с выхода генератора

2 линейно заряжаются накопительные конденсаторы 4, 9 и 12. Если их . емкости выбраны в соотношении, например, 1:10:100 и порог срабатывания первого компаратора 7 равен, например, О,1 Б,, а порог срабатывания второго компаратора IO равен, например, 0,1 U<, то напряжение на всей цепочке конденсаторов в т.А нарастает кусочно-линейно (показано на эпюре 2 сплошной линией). Раньше остальных до напряжения стабилизации стабилитрона 11 (U на эпюре 2)

И зарядится накопительный конденсатор

12, а затем до напряжения Uä стабилизации стабилитрона 8 зарядится накопительный конденсатор 9. При увеличении напряжения на накопителЬном конденсаторе 9 свыше напряжения порога срабатывания второго компаратора 10 последний открывается и задает дополнительный ток через уже открытый стабилитрон 11. Аналогично при увеличении напряжения на первом накопительном конденсаторе 4 свыше напряжения порога срабатывания первого компаратора 7 последний открывается и задает дополнительный ток через стабилитроны 8 и 11. Максимальное напряжение в т.А, при котором возможен дальнейший линейный заряд .

1441195 первого накопительного конденсатора

4, определяется напряжением питания

Eä„ генератора 2 квазипостоянного тока (эпюра 2).

Относительно медленный разряд цепочки накопительных конденсаторов

4, 9 и 12 после окончания действия импульса тока заряда (эпюра 1) происходит в обратном порядке. Первым ряэряжается первый накопительный конденсатор 4, так как до тех пор, пока напряжение на нем не уменьшится до порога срабатывания первого компаратора 7, на накопительных конденсаторах 9 и 12 поддерживаются напряжения U8 и U < соответственно токами открытых компараторов 7 и 10. При уменьшении напряжения на йервом накопительном конденсаторе 4 ниже пороra срабатывания первого конденсатора

7 последний закрывается и перестает поддерживать ток через стабилитрон 8.

При этом начинает разряжаться накопительный конденсатор 9. Последним разряжается накопительный конденсатор

12 до тех пор, пока напряжение на накопительном конденсаторе 9 не снизится до напряжения порога. срабатывания второго компаратора 10 и последний не закроется и не перестанет поддерживать ток через стабилитрон 11.

Разряд накопительных конденсаторов

4, 9 и 12 происходит кусочно-линейно (эпюра 2) через генератор квазипо-, стоянного тока разряда, величина которого выбирается из необходимого соотношения длительностей измеряемого импульса (эпюра 1) и импульса на выходе схемы 5 (эпюра 3) выделения интервила разряда конденсаторов 4, 9 и 12.

В измерителе 6, соединенном с выходом схемы 5, прямоугольный импульс (эпюра 3.) заполняется короткими импульсами, число которых подсчитывается счетчиком и индуцируется цифровым индикатором, также содержащимся в измерителе 6.

В результате в предложенном безэталонном толщиномере при указанном соотношении емкостей конденсаторов

4, 9 и 12 заряд этих конденсаторов начинается и заканчивается с наибольшей скоростью, т.е. зарядом и разрядом накопительного конденсатора 12, имеющего наименьшую скорость, и не зависит от числа звеньев, последовательно соединенных с первым накопи40

5

35 тельным конденсатором, и длительности измеряемого импульса, Это приводит к более точной и стабильной фиксации начала и конца импульса на выходе схемы 5 (эпюра 3) выделения интервала разряда конденсаторов 4, 9 и 12.

Без компараторов 7 и IO (как в прототипе) разряд конденсаторов 4, и 12 заканчивался бы разрядом конденсатора с максимальной емкостью (первый накопительный конденсатор 4), т.е. разрядом с наименьшей скоростью (штрихпунктирная линия эпюры 2). При больших длительностях измеряемого ,интервала, что соответствует большим измеряемым толщинам, конечный участок разряда конденсаторов 4, 9 и 12 оказывается очень пологим. При всегда имеющейся нестабильности порога фиксации импульса на выходе схемы 5 (эпюра 3) выделения временного интервала разряда точность выделения временного интервала разряда была бы низкой.

Таким образом, введение в схему безэталонного толшиномера одного или несколько компараторов, число которых на единицу меньше числа накопительных конденсаторов, позволяет по сравнению с протипом повысить абсолютную точность толщиномера и стабильность его показаний (вследствие повышения точности и стабильности фиксации временного интервала разряда}, Формула изобретения

Ультразвуковой безэталонный толщиномер, содержащий устройство для излучения и приема импульсов продольных и головных ультразвуковых волн, генератор квазипостоянного тока заряда, вход которого соединен с одним иэ выходов устройства для излучения и приема ультразвука, управляемый генератор квазипостоянного тока разряда, вход которого соединен с другим выходом устройства для излучения и приема ультразвука, цепочку, состоящую по крайней мере из двух включенных последовательно накопительных конденсаторов, соединенную в одной точке с выходами обоих генераторов квазипостоянных токов заряда и разряда, стабилитроны, шунтирующие все накопительные конденсаторы, кроме первого, непосредственно соединенно.1 . g !

Составитель С.Волков

Редактор М.Келемеш Техред "I.Ходанич Корректор С.Черни

Заказ 6275/42 Тираж 680

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4, го с выходами генераторов квазипостоянных токов, схему выделения временного интервала разряда, вход которой соединен с первым накопительным конденсатором в точке его соединения с выходами обоих генераторов квазипостоянных токов, и измеритель временных интервалов, вход которого соединен с выходом схемы выделения временного интервала разряда, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с

44!195 6 целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные между собой компараторы, 5 число которых на единицу меньше числа накопительных конденсаторов, каждый иэ компараторов подключен параллельно одному из накопительных конденсаторов, причем вход первого компаратора соединен с входом схемы выделения временного интервала разряда