Ультразвуковой резонансный толщиномер

Номер патента: 486218

Авторы: Лазаренко, Филимонов

ZIP архив

Текст

О П И С А Н И Е ц 48628ИЗОБРЕТЕНИЯ Союа Саветских Социалистических РеспубликТЕДЬСТВУ АВТОР СИОМУ СВ(22) Заявлено 14.11.72 (21 6 01 Ь /00 51) Л киХ с присоединением зая Государственный комнт Совета Министров ССС 3) Приорите Опубликовано 30.09.75. 53) УДК 531,717.1Дата опубликования описа Авторыизобретени Б азаренк Н. лимон(71) Заявител авской ССР изики А нститут прикладн(54) УЛ ЬТ РАЗ ВУКО ВО Й Р Е НАНСНЫЙ ТОЛЩИНОМЕ 10 Изобретение относится к технике ультразвукового неразрушающего контроля качества материалов и изделий.Известен ультразвуковой резонансный толщиномер, содержаший генератор качающейся частоты, электроакустический преобразователь, фильтры, детектор, усилитель, резонансных импульсов промежуточного иммерсионного слоя, формирователь и усилитель- ограничитель резонансных измерительных импульсов, выходной регистрирующий блок и блок контроля.Предлагаемый толщиномер отличается от известного тем, что выходной регистрирующий блок выполнен в виде кинескопического блока, к модулятору и катоду которого подключены параллельно выходы усилителя-ограничителя резонансных измерительных импульсов и оконечного каскада усилителя резонансных импульсов промежуточного иммерсионного слоя. Кроме того, он снабжен установленными перед его экраном измерительными шкалами толщин, развернутыми вдоль кадровой развертки луча кинескопа, а поверхность экрана измерительного кинескопа покрыта слоем светочувствительного материала, обеспечивающим затемнение световых линий-указателей, одиночно возникающих в разных местах экрана по кадровой развертке луча кинескопа, соответствующих неровностям поверхностей контролируемого изделия, и выделение световых линий-указателей, соответствующих измеряемой толщине,Это позволяет повысить точность контроля изделий с различной чистотой обработки поверхности.На фиг. 1 показана схема предлагаемого толщцномера; на фиг, 2 приведены временные диаграммы работы толщпномера; на фиг. 3 дан пример расположения по длине измерительной части экрана кинескопа световых линий-указателей толщины, возникающих от резонансных импульсов контролируемого слоя при каждом периоде кадровой развертки за и-ое количество последовательных кадров; на фиг. 4 - график зависимости суммарной интенсивности свечения отдельных мест светочувствительного фильтра, нанесенного на внешнюю поверхность экрана кинескопа.Толщпномер состоит из генератора 1 касающейся радиочастоты, в контур которого включен пьезоэлектрический преобразователь 2 (фиг. 1). Пространство между контролируемым нзделием 3 ц пьезоэлектрическим преобразователем 2 заполняется водой 4, которая является промежуточным контактирующим слоем, проводящим ультразвуковые колебания. Контур генератора радиочастоты состоит из конденсаторов с регулируемой емкостью, которыми производится настройкаприбора на заданный диапазон контролируемых толщин, и из катушек с переменной ипдуктивностью (пе показаны), входящих в состав частотного модулятора 5 модуляторпого блока 6. Последний служит для пзмспсш(Я индуктивности контурных катушск и, следовательно, для качания радиочастоты 1 еперятора 1, Модуляторпый блок состоит пз Гастотного модулятора 5 и электронного усп.т 1 тсг 51 7 пилообразных импульсои тока. В (1.олпу) цепь усилителя включены катушки под)ягппчивания, которые насажены ня магни;Опрсиод модулятора. В зазоры магии;опроводя вставлены камеры, внутри которых помсщеп 1,1 контурные катушки генератора качающейся частоты, причем все их внутреппее просгряпство заполнено ферритовым порошком.Для управления работой модулЯтО)НОГОблока служит генсратор 8 пилообразных импульсов, выход которого подключсп па вход усилителя 7.Для выделения, формирования и усиления резонансных импульсов из высокоастотного сигнала генератора 1 примспсп усилительно-преобразовательный блок 9. На иыхо.де генератора 1 качающейся часто гы имссся детектор, к которому подключен фильтр 10, предназначенный отфильтровывать иысоко шстотную составля(ощую сигнала и иыдслягь резонансные импульсы воды (прозСжуто шого иммерсионного слоя, нахоляще;ося между пьезопреобразоватслем 2 и контролируемым изделием 3).Для усиления этих импульсов прпмспсн усилитель 11, на вьходе которого усгановлс ны детекторы с фильтром 12 и слслуюпцш зя ним усилитель 13, предназначенные выделять резонансные импульсы контролпрусмого слоя из сигнала, получаемого на выходе усп;1 итсля 11, С целью получения калиброванных рабочих измерптсльньх импульсов пу)кно длительности из сигналов, снимаемых с Былходя усилителя 13, и для уменьшсния помех, соответствующих всякого рода неровностям поверхностей контролируемого изделия, применен формирователь 14 импульсов, состоящий из усилителя-ограни ппсля амплгТул и диффсренцирующей цепи. Для усиления рабочих измерительных импульсов до необходимой амплитуды служит усилитель 15, подключенный к выходу формирователя 14,Для правильного визуального отсчета толшины контролируемого излелпя с различной чистотой обработки поверхностей пр 11)1 спсн электронно-лучевой измерительный блок 16. Для изображенпя формы резонансных импульсов воды служит электронно-лучсиоп блок 17, который выполнен на электроппо-лучевой трубке 18. Для горизонтальной рязиср( ки луча трубки слу)ки парафазный усплп - тель 19. С целью синхронизации горизсптал(,. ной развертки с качанием частогы г(псраторя 1 вход усилителя 19 подключен к выходу гс нератора 8 пилообразного Гаг(ря)кспп 51. Для вертикальной развертки луча труоки прпмсп(п 1 р(фязпь 1 й усилптс(1 ь О, Бхо ( 1 ОторОГО.(:Д 1:лОчс.,сплптс(1 ю1 рсзоппсных им исси БО "1., )одупору и кяоду кпнсскопа подклю(:ы ; ряллсл Ьо иь ход усилителя 15 пзмери 0,1, 1 ьх им,льсои и иьход усилителя 11 реЗШ(ан(1 1 Х;1)ПУльс( Б БОДЬ 1. ДЛя поиЫШЕния1 . яд 1:псси контроля впсшняя поверхностьэ к 111 я 11111 с с к 0 . 1 11 0 к ) ь т (1 с и с 1 0 ч у Б с т Б и т е л ьи ы м пл итром, состоя(цпм:.3 светочувствительпо; 0 мСр)(я.(;1 псоб)ход:х 01 10 л(ципы. Длягд(;(бстя огсчстя Глп.пны экран трубки зяк,ы 1 ряс,ОКоп. и( 010 роп пмеотся измерильпыс п,слп и шкалы. (1 срсз измерительныеи;(л; Пр(;(мя-. рпияются отсчстныс световые ли 1.Ц(, СОЗДЯБЯСЪ(Ь(С Л Чо)1 КППССКОП(1 ПЯ СГО ЭКрянс. Рос; диапазон:1 змсрясмых т(:лщин разОпт 11 1(олдпяп(130 П 11, причсм кя)кдый поддия 1; Зоп псрскрыиаст соседние на 40 - 00 (о,1 Гооь( НО 1:кял ьпя 51 толиИя контрОлируемо 10 и 3, (с(1; 5 и я хо 1 л я (1 я середине ш к а (1 ывыбранного по дп(.язон( или вблизи от нее.Для ори(зопальной и вертикальной разверток л(мч:. 1:Змср 1 Гсл 1 НО 0 кинсскОпя слу)китэл: крома и Тпа 51 Оклоняющая система, ДляЙря 301 п(1,П 5 с:1, палов БсрГ;1 альнОГО Отклонен:51 л:я пспол 13 усГс 5 1 спср(110 р 22 с 1 рочной1 рази(ртп, созда 011;пй пилообрязЫс импульсы с астотой 7 - 20 кгц па выходе которогои(1 О:сн:и 1(001,0 ь Пып строНыи 1 рансформя(ср. ",ля получ(;Ия сп(палов горизонтальй р зисртки примспсн 1 снсратор 23 кадро,. ) Б 011 р зи(р Ки, с 03;1 я;Опц 1 й иъильсы пи,1000 разной фор)1 ы с ч; с(отОЙ Около 50 Гц.С цслью обсспсчсп;(я синхронной работы ген ягора 8 пилообразных импульсов и генеря(оря 23 1(а;1 роио рзисрткг При)сиены син 1)О 1(Зя Ор 24, создя 1011(ий иъПу(1 ъ(ы синхрои ус(ропс)во 20 31 дсржки этих импмльси ио ирсмспп, Сппхронизатор 24 состоит НЗ Огр(п(11 итс(15 (1)1 п;1 итуд, диффсренциру- юп;сй цси п мсилитсля импульсов. На вход4 синхронизатора 24 с блока 26 питания подасгс 51 пя:р 51;:011.1 С спнусоид;11 ьпой формы с пос(ояппой частотой 50 гц. Устройство 25 времсппой Зядсржкп слу)ит лля создания импульсов с шхропизяц)п, которыми запускаетГ) ся спсрятор кядровоп развертки,Для пптяп)151 (:о,я Ни(скопа применен высоковольтный выпрямитель 27, на которыйподастся высокое напряжение с Бысоковольтпш 0 с) ро шого трансформатора генератораБ 22. 1)лок 26 слу)кит для питания все:о приоора (т(1 бплпзпрОБяпы(ми пяпря)кениями.Го ццч 11 омср рябо(аст следующим образом.Сппх;:0;1 изятор 2 преобразовывает сину.( Дял(1(ос пяпря)спие с частотой 50 гц, по.О супяю(сс из блока 26 пигяния, в синхрони, ) ипс ." пупьсы 28 )ИГ. 2). Эти имнъльсы запуска(от гсп(рятор 8 пилообразного на 1:р )кспп(1. Импул:сы 29 пилообразной формыподаются па вход пяряфазного усилителя 19Б; 10 ркзональпой развертки электронно-луче 486218 6ВОЙ труоки 18 и ня ВхОЛ усилцтел 51 5 импуль- сОВ токахОдуляторного ОЛ 01:.2 6, 11 мпльсы 30 тока, проходяп 1 ис чсрсз кяту 11 ки пОдягничивания частотно:о модулятора 5, цзмсцяют магнитнуо проницаемость ма. што;:рово да, в результате чсго изменяется ццдуктш- ность контурных катушек генератора 1 радио- частоты. Поэтому изменение радцочястоты 3. происходит в такт с цзпульсам 29 генератора 8. Радиочастотя 31;енсрятора 1 ка 1 астся 1 в пределах, заданных амплитудоц пидоосбряз- НЫХ ИМПЕ ЛЬСОВ ПЯПРЯ 1 СН 1 Я Ня ВХОДС УСЦЛЦ- теля 7 тока,Прсобрязоватсль 2, вклОчецпый в контур 5 генератора радиочастоты, работает 112 громскуточньй столо возы -:. Прц кячя 1 цц ряс 1:о ЯСТОТЫ, КОГДЯ То;пнпя П 1;ОМСЖУТОНОГО С 10;1 воды мекду пресс 1 зязовятслс.;1 2, коцгролцруемым изделием кратна половице длины 20 волны ультразвуковых колебаний, в цсм возникаот стоячие волцьь Прц этом радиочастотный сигнал 32 генератора 1 модулируется резонансными импульсами ЗЗ воды. За период качания радиочастоты, 25 когда толщина измеряемого изделия равна или кратна половине длины во,шы ультразвуковых колебаний, амплитуда резонансных импульсов на радиочастотном сигнале 34 значительно умень 1 Яется. После де- зо тектирования и прохождения си.пяля через фильтр 10 и усилцтсль 11 резонанс от контролируемого изделия выделяется кяк провал 35 ца фоне рсзонянсцых импул.сог, Зб воды. Эти импульсы поступя 10; 112 п 2 ряфязьй сц- д литель 20 вертикального отклонения п далее на электронно-лучевую трубку 18, пя эхрацс которой видны их изсбра 1:.с;ия. С выхода усилителя 11 рсзоцяцсцьс импул сы водь. поступают на детектор и фильтр 12, которые вы дсляют резонасцьс и.п льсы 37 толин.Пы КОНТРОЛИРч СМОГО ЦЗДСЛ 1 Я а;тр этпы -г ЧЕС.ные резонацсцье импульсы усиливаются усцлителсм 13 и прсобразовываотся формирователем 14 в рабочие измерителпые цм ульсы 38. С 11 ормПовя. Пь," цГ:;телзс 1",п.,-; Сь усиливаются силцтелсм 15 ц подаотся ця модулятор и катод кицескопя 1, многокра- но усиливая яркость луча в моменты ультразвукового резонанся со 1 трол.р езп;-о слоя, 50 создавая ця экране при строчой ряз;Срткс яркую световую линию-указатель 39, которая служит указателем толщины, Эта световая линия-указатель передвигается по экрану в соответствии с изменением толщины .Онтро-,"5 лируемого изделия, С выхода оконецого кас када усилителя 11 через двухполуперцодцый детектор усиленный и продектигованцый сцгцал резонансных импул 1:сов во. постугасна модулятор и катод кинескопа 21. Процзво дя световую модуляпию луча. При этом экпацс кшескогя возшкас т Гпстсвос 11-об - , жение формы сигнала резонансых цмпульсо. воды в виде светового фона 40, прозодулп - рованного темными провалами 41, соответ - Г ствуюшцми резонансам контролируемого слоя.Ня 1110 Г.Световые указателц 39 и фон 40 условно показаны в негативном изображении. Поссрсд:цс светового провала 41 возникает цзс бряжсцце световой линии-указателя 39 тол.1.ьь От г,пуклостец, впадин и прочих нсровцостс могут также возникать импульсы 4. соз:я 101 це ложнье сВетОВье линии-указатели 43, зятр дпяоцце правильный отсчет толцццы. СоотвстствуОщие им резонансные провалы 44 и 45 изображений резонансных цмпул 1.сов во;ы Об.шо менее четко выражены по сравнешцо с провяламц 35 и 41, соотвс, ствугппмц резонансу основной измеряемс й толп 1 ць. цздслця. Поэтому при одновревд"ггт пя экпяцр кцескопа не- скол,кцх 1 тезоняпсЬх техных провалов со св"т; зь мц лгццямц-укязятслямц по четкости цзоб" ажсця цх определяют резонансный поовял. соотвстгтгуюший измеряемой толщине Изделия, а по месту его положения делают правильный выбор светового указателя и про 1 зво,ят посВ 1., ьный Отс 1 т точщины.Основная толщина контролируемого изделия, например толщина оболочки кабеля в процессе ОПТессовяия прц его продольном двцжснпц, Измеягтся плавно или же не изменяется. Поэтому световые линии-указатели 39 (. Пг. 3), всзнцкяюпце ня измерительном экране кццескопа от резонансных импульсов, соотв, тств ощих:1 змеряемых толщины, будут цахогптся в одном месте при измененной толсшшс ц плягцо смспаться при изменении толп;и;ы. Пгц вьСтмпях, впадинах и прочих цеповостях мо";.т такке Возникать ложные ПЕЗГЦЯНСЬГС Ц.,ПУЛЬСЫ И СООтВЕтетВУЮЩИЕ ИМ сгс-о 1,с лццц-укязяте;ц 43 па измерительном экране кинескопа. Но из-за разных тол- П;:П з гтл; Г,С ПРВ 1 ВПЯДЦН ЭТЦ РЕЗОЦЯНСЫ об чцо врзпцкяот на 1 азных частотах в дияпязоцс кячяцця. Прп продольном дВижении коцтролцрхсмсго Изделия, например опрессовьвясмого кабеля, по; пьезопреобразователсм зя кяк -11"1 1 рцод кадровой развертки бдст ПОПВЛя 1-Ся ВСЕ НОВЫЕ 1 ЧЯСТКИ КОНТролцпусмой оболочки, Поэтому световые линиимкязяелц, соответствующие резонансным им- ИГЛсгм, возццкя 01 пм от выступов и впадин, бу гст появлятся кратковременно в разных местах по длше экрана вдоль развернутых псял толчгцц. При п 01.1 ытцц Внешнеи поверхности экгяна кинескопа светочувствительным фильтром цм производится световое интегриПо.-.яцс сг;тпшх лццц 1-указателей, многокрятцо повторяюццхся в одном месте экрана. Св.топьс лцпцц-;кязатели 43 (фиг. 3), одиночно возникающие в разных местах экрана, соотвстс-вуощце выступам и впадинам, значцтсл. Но ослабляются по интенсивности свечсгця ц становятся малозаметными. Светов .:с лццц:.- кязятелц 39 (фцг. 3), соотвстствуоцце резонансным импульсам основной толщцны изделия, возникающие в основном в одном и том же месте за каждый период кадровой развертки за время 0,3 - 0,5 сек, при интегрировании светочувствительным фильтром светятся с достаточной яркостью (фиг, 4) и позволяют производить правильный отсчет измеряемой толщины.Наряду с рабочими импульсами 38, соответствующими резонансам толщины контролируемого изделия, постоянно возникают импульсы 46, соответствующие началу и концу девиации радиочастоты, От этих импульсов в конце кадровой развертки на экране кинескопа возникают световые линии-указатели 47. Для устранения их видимости измерительные щели 48 и шкалы 49, устанавливаемые перед экраном кинескопа (условно показанные ца фиг, 2), делают короче длины экрана.Предмет изобретения1. Ультразвуковой резонансный толщицомер, содержащий генератор качающейся ча стоты, электроакустический преобразователь, фильтры, детектор, усилитель резонансных импульсов промежуточного иммсрсионного слоя, формирователь и усилитель-ограничительль резонансных измерительных импульсов,выходной регистрирующий блок и блок контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля изделий с различной чистотой обработки поверхностей, выходцой регистрирующий блок выполнен в виде кинсскопического блока, к модулятору и катоду которого подключены параллельно выходы усилителя-ограничителя резонансных измерительных импульсов и оконечного кас О када усилителя резонансных импульсов промежуточного цммерспоцпого слоя.2. Толщццомер по и. 1, отл и ча ю щи йс ятем, что оц снабжен установленными перед его экраном измерительными шкалами тол щиц, развернутыми вдоль кадровой разверткинсскопа, а поверхность экранамерительного кинескопа покрыта слоем светочувствительного материала, обеспечиваюгцим затемнение световых линий-указателей, 2 О одиночно возникающих в разных местах экрана цо кадровой развертке луча кинескопа, соответствующих неровностям повсрхностей контролируемого изделия, и выделение световых линий-указателей, соответствующих из меряемой толщине.

Смотреть

Заявка

1847340, 14.11.1972

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ АН МССР

ЛАЗАРЕНКО БОРИС РОМАНОВИЧ, ФИЛИМОНОВ НИКОЛАЙ МАРТЕМЬЯНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01N 29/04

Метки: резонансный, толщиномер, ультразвуковой

Опубликовано: 30.09.1975

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-486218-ultrazvukovojj-rezonansnyjj-tolshhinomer.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Ультразвуковой резонансный толщиномер</a>

Похожие патенты