Ультразвуковое устройство измерения толщины ленты

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЛЕНТЫ по авт. СБ. № 7О28ОЗ, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя квадраторами, входы которых соединены с выходами измерительного и коррекгирун щего усилителей, а выходы - с первым входом интегратора, дополнительный приемник установлен параллельно плоскости , проходящей через излучатель и измерительный приемник, и смещен перпендикулярно этой плоскости на четверть длины волны ультразвуковых колебаний излучателл (Л СХ) 4;: СП ел ел 00

С01ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) Ю1) G 01 В 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтси сиом м свиДЯТКЛЬСТВУ \

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (B1) 702803 (21) 2887894/25-28 (22) 29.02,80 (46) Q7. 10. 83, Бюл, % 37 (72) А, И. Ркшан (71) Киевский институт автоматики имени ХХУ съезда КПСС (53) 531.717 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 702803, кл. С 01 В 17/02, 1978 (прототип). (54) { 57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛШИНЫ ЛЕНТЫ по авт. св. К 702803, о тлич а ющ е е с я тем, что, с пелью повышения точности измерения, оно снабжено двумя квадраторами, входы которых соединены с выходами измерительного и корректирующего усилителей, а выходы - с первым входом интегратора, дополнительный приемник установлен параллельно плоскости, проходящей через излучатель и измерительный приемник, и смещен перпендикулярно этой плоскости на четверть длины волны ультразвуковых колебаний излучателя. и регулируемый усилитель 7, выход которого подключен к входу генератора 5 ультразвуковых колебаний, а вход подсое динен к выходу задающего генератора 6, интегратор 8, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого усилителя 7, источник 9 опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом интегратора, корректирующий усилитель 10, вход которого подключен к дополнительному приемнику 4, блок 11 обработки и регистрации, ис . мерительный усилитель 12, вход которого подключен к измерительному приемнику 2, а выход соединен с первым входом блока ll обработки и регистрации, первый квадратор 13 и второй квадратор 14, входы которых соединены соответственно с выходами измерительного и корректирующего усилите-лей 12, 10, а выходы квадраторов 13, 14 подключены к первому входу интегратора 8, Устройство работает следующим образом.

Перед началрм работы производят настройку устройства. Устанавливают плоскость акустической головки 3, содержащей излучатель 1 и измерительный приемник 2, параллельно поверхности контролируемой ленты 15, чем обеспечивается возникновение стоячей волны в зоне между этими поверхностями при возбуждении излучателя l.

Устанавливают акустическую головку 3 на исходном расстоянии от поверхности ленточного материала при номинальной (требуемой) толщине. При этом вместо контролируемого материала устанавливается на базовую плоскость калибровочная контрольная пластина с требуемой номинальной толщиной (рассматривается случай, когда противоположная не облучаемая ультразвуковыми колебаниями поверхность материала находится на жесткой базе, не допускающей смещения материала в вертикальном направлении, т.е. по оси излучения и приема ультразвуковых колебаний). Исходное расстояние между поверхностью контролируемого. изделия при его номинальной толщине и плоскостью акустической головки 3 выбирается с учетом частоты исходной ультразвуковой волны, геометрических параметров плоскости акустической головки, излучателя 1 и приемников, а также дифракционного расширения ультразвукс вых лучей таким, чтобы давление стоячей волны на приемник было максимально

1 845553 2

Изобретение относится к неразрушаюшему контролю и может быть использовано для бесконтактного измерения толщины движущейся ленты с помощью ультразвука.

Известно ультразвуковое устройство измерения толщины ленты по авт. св.

И 702803, содержащее излучатель и .измерительный приемник, расположенные в одной плоскости акустической головки, дополнительный приемник, генератор ультразвуковых колебаний, выход которого соединен с излучателем, задающий генератор и регулируемый усилитель, Выход которого подключен к входу генера -1 тора ультразвуковых колебаний, а вход соединен с выходом задающего генератора, интегратор, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого усилителя, источник опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом интегратора, корректирующий усилитель, вход которого подключен к дополнительному приемнику, блок обработки и регистрации, измерительный усилитель, вход которого соединен с измерительным приемником, а выход подключен к входу блока обработки и регистрации Г1 g ..

Недостатком этого устройства являет30 ся низкая точность измерения толщины ленты, особенно в случае лент, материал которых обладает большим затуханием ультразвука ис -за дестабилизирующего влияния воздушных потоков в зоне измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что устройство снабжено двумя квадраторами, входы которых соединены с выходами измеритель40 ного. и корректирующего усилителей, а выходы - с первым входом интегратора, дополнительный приемник установлен параллельно плоскости, проходящей через излучатель и измерительный приемник, и смещен перпендикулярно этой плоскости на четверть длины волны ультразвуковых колебаний излучателя.

На чертеже представлена блок-схема устройства, содержащего излучатель 1 и измерительный приемник 2, расположенные в одной плоскости акустической головки 3, дополнительный приемник 4, расположенный в непосредственной близости от излучателя 1 и измерительного

° приемника 2, генератор 5 ультразвуковых колебаний, выход которого соединен с излучателем 1, задающий генератор 6

845553

Составитель Т. Головкина

Редактор Оркова Тесред С.Мигунова Корректор О, Тигор

Заказ 8001/1 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП, "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 возможным в пределах изменения расстояния между плоскостью акустической гс ловки и поверхностью материала на величину †(весь диапазон измерения л л 7

5 равен —, 3 - длина волны) от выбранного исходного расстояния.

Исходное расстояние определяется также из условия выбранного четверт о волнового участка в качестве измеритель ного, т.е. используется в измерении прямая ветвь стоячей волны, когда с уменьшением расстояния между плоскостью акустической головки и поверхностью ! 15 ленты в пределах давление стоячей ф волны на плоскость акустической головки, например, монотонно увеличивается от Нуля до максимального значения.

В память блока 11 обработки и регистрации вводится номинальное значение толщины ленты 15. Возбуждается излучатель 1 по цепи задающей генератор 6регулируемый усилитель 7 — генератор ультразвуковых колебаний - 5 — излучатель 1. В зоне измерения между плоскостью акустической головки 3, в которой находятся излучатель 1 и приемники 2, 4, и поверхностью ленты 15 образуется стоячая ультразвуковая волна, 30 которая из-за дифракционного расширения воздействует и на измерительный 2, и

-на дополнительный 4 приемники.

Устройством измеряется отклонение толщины от требуемого номинального значения. Увеличение толщины ленты 15 приводит к уменьшению расстояния между поверхностью ленты и плоскостью акустической головки, увеличению давления стоячей волны на плоскость акусти-4g ческой головки (рассматривается использование прямой ветви стоячей волны), где расположен измерительный приемник 2, сигнал приемника 2 увеличиваечся по сравнению с сигналом, принимае- 45 мым в качестве нулевого, на исходном расстоянии.

Снижение толщины ленты вызывает обратный эффект.

Сигнал приемника 2 усиливается и детектируется в измерительном усилите.ле 12 и поступает в блок 11 обработки и регистрации, где преобразуется с одновременной линеаризацией в код, который алгебраи ески в зависимости от знака отклонения толщины, суммируется со значением номинального калибра, хранящегося в памяти. Одновременно блок 11 регистрирует истинное значение толщины ленты по аналогии с блоком обработки и регистрации прототипа.

Интегратор 8 используется в устройся ве и как элемент сравнения. Отклонение .суммарного токового сигнала на первом входе интегратора 8 вызывается только дестабилизирующим влиянием помехи.

Для исключения влияния помехи в ус ройстве поддерживается сигнал на первом входе интегратора, равным задающему . сигналу по второму входу интегратора.

Выбор задающего сигнала равным единичному исключил влияние пепи компенсации помехи на сам процесс измерения, Увеличение скорости воздушного пото ка в зоне измерения снижает давление в стоячей волне и соответственно приводит к снижению амплитуды синусоидального сигнала на измерительном приемнике, а также амплитуды косинусоидального сигнала на дополнительном приемнике.

Уменьшаются выходные сигналы и усилителей 12, 10, и квадраторов 13, 14. Уменьшается суммарный токовый сигнал на первом входе интегратора 8 по отношению к единичному задающему.

Таким обра.зом, размещение в устройстве дополнительного приемника и включение квадраторов в цепи измерения позволяет существенно повысить точность измерения толщины,