Ультразвуковой толщиномер

ОПИСАНИЕ цИЗОБРЕТЕНИЯХ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(54) УЛЬТРАВВУКОВОЙ ТОЛЩИНОМЕР Изобретение относится к неразрушакхяим испытаниям ультразвуковым методом и может быть использовано для контроля толщины стенок в машиностроении.Известен ультразвуковой толщиномер, содержащий генератор зондирующих импульсов, раздельно-совмещенный преоб" разователь, усилитель, мультивибратор, измерительный блок и индикатор Щ ,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 20 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 21 .Недостатком такого толщиномера является низкая точность измерений 30 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 триггером 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 которойподключен 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 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 20 к третьему входу счетчика.Кроме того, счетчик выполнен реверсивным.На чертеже представлена блок-схема ультразвукового толщиномера. 25Ультразвуковой толщиноме 1 содер- жит последовательно соединенные синхронизатор 1, основной генератор 2 зондирующих импульсов, раздельно-сов-, мещенный 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 подюю 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 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 щ 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 усилителя 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 б импульсов индикации.Кроме того, толщиномер содержит вторую схему 19 ИЛИ, входы которой 65 соединены с выходами схем 14 - 16 И,а выход подключен ко второму входуаналого-цифрового преобразователя 5,и делитель 20 частоты, включенныймежду четвертой схемой 17 И и счетчиком 7. Третьи входы схем 14 - 16 Иподключены к выходу инвертора 12,вторые входы схем 17 и 18 И подключенык выходу аналого-циФрового преобразователя 5, а третьи входы - к выходугенератора б импульсов индикации. Выход генератора б импульсов индикациисоединен со вторыми входами счетчика7 и двух триггеров 9 и 10Выход пятой схемы 18 И подключен к третьемувходу счетчика 7,Раздельно-совмещенный преобразователь 3 состоит иэ призм 21 и 22 спьеэопластинами. 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 И. 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 открываетсхемы 14,15,17 И, эак847032рынает схемы 16,18 И и эап каИ и запускает ге- данный ультразнуковой толщиномер нератор 11 зондирующих имп льсов.ру щи ул сов. С позволяет повысить точность измерения его выхода зондирующий имп льс воэд ру щи ульс воэ- толщины за счет устранения погрешносбуждает пьеэопластину .на п изме 22 ир е 22 и ти, возникающей из-,за температурной и через схему 13 ИЛИ поступает на зависимости скорости ультразвд ал о-цифрового преобразонате колебаний н призмах преобразователяуковых ля 5.ЧОтраженный от дна призмы 22 3.зхо-сигнал, амплитуда которого составляет несколько вольт, поступаетна схему 15 И. Так как на остальных формула изобретения входах этой схемы имеется высокийп отенциал, то на ее выходе появляет 10л тразвуково толщиномер, сося сигнал, который через схему 19 ИЛИ держащий последовательно соединенные поступает на нход аналого-цифрового синхронизатор, основной генератор преобразователя 5, где происходитформирование 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- щ и й с я тем, что,. с целью повышетоты с коэффициентом деления, равным 20 ния точности измерений, он снабжен по- двум, на вычитающий вход счетчика 7. следовательно соединенными перным 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 д 5 рующих импульсов вто ым т гг п измах 21призмах 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 амежду генераторами эондируюет пьеэопластину на призме 21, Эхо- щих импульсов и анало о- фимпульсов и аналого-цифровым пресигнал, отраженный от дна призмы 21, образонателем, первой схемой И перВ амплитудой в несколько вольт прохо- вый вход которого подключ дит че ез схе 14 И35одключен к выходу дит через схему И и схему 19 ИЛИ основного генератора зондирующих имна 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 аботси ет на работу полнитеЛьного генератора зондирующихемы, так как уровень его мал. Схе- импульсов и второму вход йи ет на абот ху перво .ма б И закрыта нулевым потенциалом 40 схемы ИЛИ, третьей схемой И, первый на втором входе. Счетные импульсы с вход которой подключен и выходу усивыхода аналого-цифроного преобразо- лителя, четвертой схемой И, первыйвателя 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 ному выходу второго триггера, пятой дом четвертого сннхроимпульса оба схемой И, первый вход которой подтриггера 9 и 10 возвращаются и исход- ключен ко второму входу третьейе с стояние и происходит срабатыва- мы И, второму выходу второго триггение генератора б импульсов индикации, ра и входу генератора импульсов инкоторый формирует импульс большой. 5 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 под- В этот момент на выходе генератора 6 .ключен ко второму входу аналого-цифимпульсов индикации будет нулевой по- роного преобразователя, и делителем тенциал, закрывающий схемы 17,18 И частоты включенным между ч й551между четвертой для счетных импульсов. Боэтому при схемой И и счетчиком, третьи входы поступлении новых счетных импульсовна входы схем 17,18 И на счетчик 7 клйчены к выходу инвертора, нторые они не пойдут. По окончании импульса нходы четвертой и пятой схем И подиндикации на выходе генератора б им- ключены к выходу аналого-цифрового пульсов индикации появляется высокий фО 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- нторыми входами счетч асчетчика и двух триггеры 9,10. Затем цикл измерения пон- герон, выход пятой схемы И подключен торяется. 65 к третьему входу счетчика.ректор М. Шарсаи,Заказ 546 Филиал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул. Проектная 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что счетчиквыполнен реверсивным.Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе 61, ТирНИИПИГосудапо делам и 13035, Москв аж 642твенногобретени3-35,1. Калинин В.А, н др. Современные ультразвуковые толщиномеры. М., фМашиностроениеф, 1972, с. 15.2. Патент США Р 3624812,кл. 73-679, 1971 (прототип). Подйиоиокомитета СССРи открытий.уыская наб., д. 4