Ультразвуковой резонансный толщиномер

О П И С А Н И Е (и 976294ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциапистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 13.0 ч. 81 (2 ) 3275596/18-28с присоелинением заявки Ле(5)М. Кл, 6 01 В 17/02 31 эеударотмннцй каинтет СССР но лелзи изобретений н отнрцтнй(7) Заявитель Ю) УЛБТРАЗВУО)В 0 РБЗОНАНВНБИ 101 ЦИНОНБР 1Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле материалов и изделий при измерении толщины.Известен ультразвуковой резонансный толщиномер, содержащий последовательно соединенные блок синхронизации, блок коммутации, генератор кача" ющейся частоты, второй вход которого связан с пьезопреобразователем, детек в тор, измерительный усилитель, второй вход которого соединен с блоком коммутации и электронно-лучевую трубку, второй вход которой через блок развертки связан с вторым выходом блока синхронизации, подключенный к второму входу блока коммутации измерительный генератор и связанный с его выходом индикатор ( 1 .Недостатком толщиномера является низкая точность, обусловленная трудностью определения оператором точки перехода через ноль продифференциро 2ванного импульса, соответствующей вершине резонансного пика, так как резонансный импульс имеет не треугольную форму с четко выраженной вершиной, а колоколообразную форму. Неточное сов" мещение резонансных импульсов с измерительными приводит к неточной установке частоты измерительного генератора, Вследствие этого возникает большая погрешность, так как регистрируемая толщина определяется частотой измерительного генератора.Цель изобретения - повышение точности измерений.Указанная цель достигается тем, что ультразвуковой резонансный тол" щиномер, содержащий последовательно соединенные блок синхронизации, блок коммутации, генератор качающейся ча" стоты, второй вход которого связан с пьезопреобразователем, детектор, измерительный усилитель, второй вход которого соединен с блоком коммутации, и электронно-лучевую трубку, 3 97629второй вход которого через блок раз-вертки связан с вторым выходом олока синхронизации, подключенный квторому входу блока коммутации измерительный генератор и связанный сего выходом индикатор, снабжен операционным усилителем и подключеннойк одному из его входов Фаэосдвигающей цепью, включенными между детектором и измерительным усилителем.На Фиг, 1 изображена блок-схематолщиномера на Фиг, 2 - временныедиаграммы, поясняющие его работу,Ультразвуковой резонансный тол"щиномер содержит последовательно соединенные блок 1 синхронизации, блок2 коммутации, генератор 3 качающейся частоты, второй вход которого свя-,зан с пьезопреобразователем 4, детек-.тор 5, операционный Усилитель 6, одиниз входов которого связан с детектором 5 через Фазосдвигающую цепь 7 измерительный усилитель 8, второй входкоторого соединен с блоком 2 коммутации, и электронно-лучевую трубку 9второй вход которой через блок 1 Р развертки связан с вторым выходом блока1 синхронизации, подключенный к второму входу блока 2 коммутации измери"тельный генератор 11 и связанный сего выходом индикатор 12.Толщиномер работает следующим образом,В блоке 1 синхронизации вырабатываются импульсы, которые запускаютблок 10 развертки и генератор 3 кача"ЭЗющейся частоты и открывают вход изме"рительного усилителя 8, Преобразователь 4 установлен на контролируемомиэделии. гигнал 13 (Фиг. 2) с блокаЩсинхронизации запускает генератор 3качающейся частоты и на пьезопреобразователе 4 Формируется напряжение.При качании высокой частоты генератора 3 качающейся частоты в момент,когда толщина контролируемого изделия45кратна половине длины волны ультразву"ковцх колебаний, в изделии возникаютстоячие волны. 1 ри этом высокачастотчный.сигнал генератора 3 качающейся частоты модулируется по амплитуде резо" фнансными импульсами изделия. Модули, рованный высокочастотный сигнал 14подается на детектор 5, на выходе которого выделяется напряжение 15. Наинвертирующий вход операционного уси-ффлителя 6 подается напряжение 16, нанеинвертирующий вход - напряжение 17,имеющее некоторый сдвиг по Фазе за 4 4счет Фаэосдвигающей цепи 7. При возрастании сигнала на выходе детектора 5, напряжение на инвертирующем входе больше, чем на неинвертирующем. В момент перехода через точку экстремума сигнал на инвертирующем входе начинает уменьшаться и между входами операционного усилителя 6 возникает разность потенциалов противоположной полярности, которая переводит его из одного насыщенного состояния в другое. На выходе операционного усилителя 6 выделяется импульс 18 напряжения, передний Фронт которого, независимо от резонансной частоты, имеет Фиксиро" ванное положение.Генератор 3 качающейся частоты при поступлении на него запирающего напряжения (отрицательный полупериод сигнала 13) работает как анализатор гормоник. В это время с измерительного генератора 11 на колебательный контургенератора 3 качающейся частоты поступают прямоугольные импульсы. Гармони"ческие составляющие прямоугольного импульса выделяются генератором 3 качающейся частоты ввиде высокочастотныхбиений и претерпевают в дальнейшем теже преобразования, что и резонансные импульсы. Разность частот соседних биений олвина частоте измерительного генератора 1 1.Во время действия сигнала 13 изме рительный усилитель 8 открыт, а блок10 развертки дважды отклоняет луч элекэлектронно-лучевой трубки 9. В пер,вый период развертки на экране электронно-лучевой трубки 9 высвечиваются резонансные импульсы, во второй период - измерительные импульсы. За счет послесвечения электронно-лучевой труб" ки 9 оба вида импульсов наблюдаются на экране одновременно. При изменении частоты измерительного генератора 11 меняется положение измерительных импульсов относительно резонансных,Положение передних Фронтов прямоугольных импульсов, выделенных на вы" ходе операционного усилителя 6, строго фиксировано и не зависит от резонансной частоты, а,значит и от толщины контролируемого иэделия. Благода" ря этому можно осуществить точное совмецение резонансных и измерительных импульсов, и, таким образом, осуществить более точное измерение толщины контролируемого изделия.Использование предлагаемого толщи- номера позволит повысить точность% 976294 4 и значительно снизить погрешность из- ронизации, подключенный к второму вюмерений, ду блока коммутации измерительный генератор и связанный с его выходом инФормула изобретения дикатор, о т л и ц а ю щ и й с я3 тем, что, с целью повышения точносУльтраэвуковой резонансный толщи- ти, он снаЬжен операционным усилите" номер, содержащий последовательно сое- лем и подключенной к одному иэ его диненные блок синхронизации, блок ком- входов Фазосдвигающей цепью, включен- мутации, генератор качающейся часто- ными между, детектором и измеритель" ты, второй вход которого связан с 1 в ным усилителем. пьезопреобразователем, детектор, из- Источники инФормации, мерительный усилитель, второй вход принятые во внимание при экспертизе, которого соединен:с блоком коммута-1, Калинин В,А Праницкий А.А.,ции и электронно"лучевую трубку, вто- Цеслер П,Б,.Современные ультразвукорой вход которого через блок разверт-М вые толщиномеры. И: "Иавиностроеки связан с вторым выходом блока синх- ние", 1972. с. 32-36 (прототип).Ф