Ультразвуковой толщиномер

(61) 1,24 (21) 435 (22) 30. (46) 15. (72) В.А Е,В,Кожу (53) 531 (56) Пат ройзводителического фиэмерений в акусти вск Патен кл. С 01 Автор В 124932ие, 2 и 00 шающе тодом изм рх- кла иностроо и гроением у ении, и явл авлена структурн на Фиг,2 - врем сня ющне его р абоа по авт,ков о го толщ 1249329,ь изобретенияости контроля эву ин а и е диаграмм в, к:Цел повышение досТол но соеномер сод ненные си ржит лоследовател хроииэагор 1, Гех импульсов, при бразователь 3, и ь- еатизации ение про овер ратор 2но-пере ондирунацкпий поны ет ав томатичесГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 93290655/25-281.8707,89, Бюл. У 26(57) Изобретение относится к неразруш ающе му контр олю ул ьтр аз в у ковым методом и может быть использовано дляизмерения толщины различ щх сложнопрофилированных изделий в машиностроении, авиастроении и судостроении,Целью изобретения является повышениедостоверности контроля, автоматизации процесса измерения и повышение Изобретение относится к нераэр му контролю ультразвуковым меи может быть использовано для ния толщины различных сложноированных иэделии в авиастроении и суд ется усовершенствов, процесса измерения и изводительности за с 801493867 А 2 ьности за счет автомаксирования результатамомент совпадения положской оси приемно-переда ющего преобразователя с нормалью кповерхности изделия в течение одного цикла качания, Использование узласканирования и схемы формированиясигналов разрешения вывода информации на индикацию и регистратор и управления углом наклона приемно-передающего преобразователя, состоящей идвух одновибраторов, коммутатора, пикового детектора, усилителя постоянного тока, компаратора, двух триггеров, схемы совпадения и блока управления, позволяет для крупногабаритнысложнопрофилированных изделий регистрировать в каждой точке измеренийтолько одно значение толщины, которое является наиболее достоверным,так как получено при нормальном вводе ультразвуковых колебаний в изде-кого фиксирования результата, изме ний в момент совпадения положения акустическои оси приемно-передапреобразователя с нормалью к поности изделия в течение одногокачания,На фиг, 1 предссхема толщиномер. цучдкщии у.ьгрдэвукоцые импульсы через иммерсионную жидкость ч в конгролируемое изделие 5 и принимающий огрджецные сигналы. и усилитель 6, первыи компдрзтор 7 отраженного эхо 5 имульсз и схему его стробирования, состоящую из первого одновибрагора 8, вход которого подключен к выходу синхронизатора 1, первого триггера 9 вгорой вход которого подключен к выходу первого одновибратора 8, и ер ной схемы 10 совпадения, первый вход которой соединен с первым входом первого триггера 9 и выходом ком пдрдтора 7, второй вход - с выходом первого триггера 9, второй компара, гор1 второго отраженного. импульса и зндлсгичцуо схему стробировация, состоящую из второго одцовибратора 2, вход которого подключен к выходу первой схемы 10 совпадения, второго триггера 13 и второй схемы 14 совиаднния, третий компар дт ор 15 третьего отраженного импульса и андлогич цую схему е го стробиро в анцл, состоящую из третьего одновибратора 16, вход когорого подключен к выходу в горой схемь 14 совпадения, третьего григгерд 17 и третьей схемы 18 совпа- ЗО де нияпосл едо в д гел ьно соеди не ццье гецердтор 19 импульсов заполнения, ицтериоляциоццый измеритель 20 временных интервдлов (1 ЯВИ)второй вход которого подключен к выходу вгорой схемы 14 совпадения, третий вход к выходу третьей схемы 18 совпадения, четвертыи вход - к входам "Устацовка 0 первого, второго и третьего триггеров 913 и 17 соответственно и вы ходу синхронизатора 1, и цифровой индикатор 21, пс следовательно соединенные четвертый одцовибрдтор 22, вход ксторогс подключен к выходу второго одновибрдторд 12, коммутдгор 23,45 ии евой детекгор 24, усилитель 25 постоянного тока, четвертый компдрагор 26, четвертый триггер 27, четвертую схему 28 совпадения и пятый одновибр ср 29, пос:седовате.ьцо соединенные блок 30;управления, пятый гри ггер 31 и у ел 32 сканирования, мехдцически связдцный с приемно-передающим преобразователем 3, и ре и стр,тор 33, вход которого подключен к цходу ИИВИ 20, вгорой вход кммутгсрд 23 иодклочец к выходу усч:иеи 6, в г(рой вход ииковсго дени 24 и цк исчец к второму выходу блока 30 управления, второй входчегвертого компаратора 26 подключенк выходу коммутатор а 2 3, вход "У стацовка 0" четвертого триггера 27 подключен к выходу синхронизатора 1,второй вход четвертой схемы 28 совпадения подключен к выходу пятого триггера 31, третий вход - к второму выходу ИИВИ 20, выход - к вторым входамрегистратора 33 и цифрового индикатора 21, выход пятого одновибратора29 подключен к входу "Установка "пятого триггера 31,Позициями а-п (фиг, 2) обозначены выходы сигналов с блоков ультразвукового тол щи номер а,Ул ьтр аз ву код ой толщи номер р зботает следующим образом,Синхронизатор 1 ( б ) з апускает генератор 2 зоцдцрукцих импульсов и одновибратор 8 устанавливает триггеры9, 13 17 и 27 в нулевое состояние аИИВИ 20 - в исходное состояние, Генератор 2 зондирующих импульсов возбуждает пъез оо бр аз овател ь 3. Ул ьтр азвуковой импульс, излучаемый преобразователем 3, вводится через слойиммерсионной жидкости 4 в и. меря емоеизделие 5 и, рдспрострянясь в нем,претерпевает многократные отраженияот поверхностей, Ультразвуковые (УЗ)колебания, возникающие при этом, принимаются пьеэообрдзовдтелем 3 и преобразуюгся им в электрические сигналы (в)которые поступают нд усилитель 6. Усиленные сигналы поступаютна компараторы 711 и 15, каждыйиз которых имееет свое опорное напряжение ой .Выделение импульсов СТАРТ и СТОПпроизводится следующим образом,Одновцбратор 8 задним фронтом выходного импульса, длительность которого выбирается больше длительностипереходных процессов в пьезопреобраэователе 3, возникающих под воздействием зондирующего импульса, переводит триггер 9 в единичное состояние, разрешая прохождение импульсовот компаратора 7 через схему 10 совпадения, При этом первый импульсотраженный от внешней поверхности изделия 5, сравнивается с соя к 9 то-,Рое выбирается равным половине амплитуды первого отраженного импульса. На выходе компаратора 7 появляется импульс(г), который проходит через схему 10 совпадения. Задним фронтом этого импуль 149 3867са триггер 9 возвращается в исходное состояние, запрещая прохождение иь пульсов через схему 10, Единственный импульс ( г), прошедший через схему5 10, соответствующий первому отраженному эхоимпульсуэ апу скает однови братор 12, длительность выходного импульса которого выбирается несколько меньшей времени, соответствующего минимальной измеряемой толщине, По заднему фронту этого импульса триггер 13 переводится в единичное состояние, разрешая прохождение импульсов от компаратора 11 через схему 14 совпадения, Уо для компаратора 11 выбирается равным полонине амплитуды второго отраженного от внутренней поверхности иэделия 5 импульса, Импульс (д) от компаратора 11, соответствующий второму отраженному, проходит через схему 14 совпадения и, кроме того, своим задним фронтом возвращается триггер 13 в исходное состояние, запрещающее прохождение импульсов через схему 14 совпадения, Импульс (д), прошедший через схему 14 совпадения, является импульсом СТАРТ для ИИВИ 20, Этот же импульс запускает схему стробирования и ны деления импульса СТОП (е), которая состоит из компаратара 15, одновибратора 16, триггера 17, схемы 18 совпадения и работает аналогично предыдущим, Опорное напряжение Оздля компаратора 15 устанавливается равным половине амплитуды третьего зхоимпульса, Импульсы СТАРТ и СТОП, временной интервал между которыми соответствует измеряемой толщине, пос тупают на ИИВИ 20, куда поступает также частота заполнения с выхода генератора 19 импульсов заполнения, Измеренное значение толщины выводится на цифровой индикатор 21 и регис тратор 33 по сигналу "Разрешение, который формируется следующим образом,Сигнал с выхода одновибратора 12 поступает на вход одновибратора 22, который формирует импульс (ж) длительностью, соответствующей диапазону измерения толщины контролируемого изделия, Импульс (ж) поступает на первый вход аналогового коммутатора 23. На второй еговход подаются отраженные сигналы с усилителя 6. С выхода коммутатора 23 снимаются а- деленные вторы эхоимпульсы (э), ам. плитудиое значение которых пропорци. онально исходному, и подаются навход пикового детектора 24. Величинаего выходного сигнала (и,) в процессеизменения угла наклона преобразователя 3 относительно нормали к поверхности изделия сложного профиля вдискретной точке замера растет домаксимального значения амплитудывторых эхоимпульсов (з) и заполнителя. Сигнал (и) с выхода пиксвого детектора 24 через усилитель 25 постоянного тока подается на вход компаратора 26, на второй вход которогоподаются вторые эхоимпульсы (з) свыхода коммутатора 23.При превышении амплитуды вторыхэхоимпульсов (з) над сигналом с выхода пикового детектора 24 на выходекомпаратора 26 формируются импульсы(к), по которым инверсный ныходтриггера 27 устанавливается н нулевое состояние и запрещает прохождение импульсов (м) конца одного измерения с ИИВИ 20 через схему 28 совпадения, Когда амплитуда вторых эхоимпульсов (з) начнет уменьшаться истанет ниже сигнапа с вь;хода пикового детектора 24, то на выходе компаратора прохождение импульсон ( к) прекратится, Триггер 27 остается в первоначальном состоянии (л), котороеустановлено си 1 алом ( б) с выходасинхронизатора 1, и совместно с сигналом с выхода триггера 31 разрешаетпрохождение импульсов (м) конца одного измерения через схему 28 сонпадения, на выходе которой формируетсясигнал (н) "Разрешение", Этот сигналпоступает на вторые входы цифроногоиндикатора 21 и регистратора 33 иформирует команду на вывод информации, Кроме того, задержанный одновибратором 29 сигнал (о) "Раэрйшение" сбрасывает триггер 31, которыйзапрещает дальнейшее прохождениесигналов (н) с выхода схем 28 .сов йпадения и падает управляющий си гнал на узел 32 сканирования для перевода преобразователя 3 в следующую,точку измерения,Блок 30 управления, в состав которого нходит генератор частоты с периодом колебаний, соответствующимдлительности полного цикла качанияугла наклона преобразователя 3 в одной контролируемой точке, и одновибратор, формирующий узкие импульсы (а)по переднему фронту колебаний генера 1493867тора частоты, осуществляет подготовку к следующему циклу измерения путем сброса пикового детектора 24 и установки триггера 31 в единичное состояние (и) после окончания прудыдущего цикла замера толщины и перевода преобразователя 3 к следующей контролируемой точке. Наклон преобразователя 3 осуществляется в пределах сектора максимально возможных отклонений профиля детали и определяется в основном особенностями технологического процесса формообразования по толщине, например для раскатки+ 1,5Таким образом, толщиномер позво.ляет при измерении толщины сложнопроилированного изделия автоматически регистровать в каждой точке контро-. ля одно значение толщины, которое является наиболее достоверным, так как получено при нормальном вводе ультразвуковых колеб;ний в иэделие. фо р мул а и з о б р е т е ни я Ул ьтр аз вуко вой толщиномер по авт, св, 91249329, о тли ч ающ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, автоматизации процесса измерения и повышения производительности, он снабжен 5 10 15 20 25 30 последовательно,соединенными четвертым одновибратором, коммутатором,пиковым детектором, усилителем постоянного тока, четвертым компаратором,четвертым триггером, четвертой схемой совпадения и пятым одновибратором, последовательно соединеннымблоком управления, пятым триггероми узлом сканирования, механическисвязанным с приемно-передающим преобразователем, и регистратором, входкоторого подключен к выходу интерполяцианного измерителя временнь)хинтевалов, вход четвертого одновибратора подключен к выходу второгоодновибратора, второй вход коммутатора подключен к выходу усилителя,второй вход пикового детектора подключен к второму выхЬду блока управления, второй вход четвертого ком-паратора подключен к выходу коммутатор а, В-вход четвер то го три ггер а подключен к выходу синхронизатора,второй вход четвертой схемы совпадения подключен к выходу пятого триггера, третий вход - к второму выходуинтеполяционного измерителя временных интервалов, выход - к вторымвходам регистратора и цифрового индикатора, а выход пятого одновибратора подключен к Б-входу пятого триггера.149 386 7 К Сстани гель В. Белов рвРедакгор М,Бандура Техред А.Кравчук Корр.кг. асильев Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 акаэ 49НИИПИ Гос 38 Тирж 683дарственного комитета по иэобретениям 113)35, Г 1 осква, Ж, Раушская на Пол я.нооткрытиям при ГКНТ ССС д. 4/5