SU1099102A1

SU1099102A1 - Touch-free thickness gauge

Info

Publication number: SU1099102A1
Application number: SU823422290A
Authority: SU
Inventors: Дубдан Данзанович Балданов
Original assignee: Предприятие П/Я А-7179
Priority date: 1982-04-08
Filing date: 1982-04-08
Publication date: 1984-06-23

Abstract

БЕСКОНТАКТНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР, содержащий синхронизатор, два. измерительных канала, каждый изкоторых состоит из последовательно соединенных импульсного генератора, преобразовател и селективного усилител , импульсный генератор первого измерительного канала управл ющим входом подключен к выходу синхронизатора, второго канала - к выходу селективного усилител первого измерительного канала, компенсационный канал, состо щий из электроакустически последовательно соединенных преобразовател , рефлектора и селективного усилител , два измерител временных интервалов, генератор квантующих импульсов и индикатор, отличающ и и с . тем, что, с целью повышени точности измерений и обеспечени масштабировани результата, он снабжен перестраиваемым дешифратором, выходом подключенным к управл ющему -входу синхронизатора, и змерителйвременного интервала выполнены в виде триггера и счетчика, первый управл ющий вход которого подключен к выходу триггера, второй - к выходу синхронизатора , a вход Счет - к выходу генератора квантующих импульсов, первые управл ющие входы триггеров подключены к выходу селективного усилител компенсационного канала, второй вход триггера первого измерител временных интервалов - к выходу селективного усилител второго измерительного (Л канала, a второй вход триггера второго измерител временных и нтервалов к выходу импульсного генератора первого измерительного канала, выход счетчика первого измерител временных интервалов соединен с входом индикатора , выход счетчика второго измерител ; СО временных интервалов - с входом перестраиваемого дешифратора, a преобразователь компенсационного канала подключен к выходу импульсного генератора первого измерительного канала. 1CNON-CONTACT THICKNESS meter containing synchronizer, two. measuring channels, each of which consists of a series-connected pulse generator, a converter and a selective amplifier, a pulse generator of the first measuring channel by a control input connected to the output of the synchronizer, a second channel to the output of a selective amplifier of the first measuring channel, a compensation channel consisting of electro-acoustic-series-connected converter, reflector and selective amplifier, two time interval meters, quantizing generator mpulsov and light, featuring and and. In order to increase the accuracy of measurements and ensure the scaling of the result, it is equipped with a tunable decoder output connected to the control input of the synchronizer, and the time interval measurement is made in the form of a trigger and a counter, the first control input of which is connected to the output of the trigger, the second to the synchronizer output, and the Counting input to the output of the quantizing impulse generator, the first control inputs of the triggers are connected to the output of the selective amplifier of the compensation channel, the second input is the trigger and the first time interval meter to the output of the selective amplifier of the second measuring channel (L channel, a second trigger input of the second time meter and interval to the pulse generator output of the first measuring channel, the counter output of the first time meter meter is connected to the indicator input, the counter output of the second meter; CO time intervals - with the input of a tunable decoder, and the compensation channel converter is connected to the output of the first measuring pulse generator channel. 1C

Description

Изобретение относитс к средства неразрушающего контрол и может быт использовано дл автоматического из мерени размеров различных объектов Известен бесконтактный толщиноме содержащий электроакустически после довательно .соединенные генератор во буждени , излучатель и приемник уль развуковых колебаний, усилитель, аттенюатор, а также буферный каскад , селектор, импульсный расширитель и измерительно-регистрирующий блок 1 3, Недостатком толщиномера вл етс необходимость калибровки перед изме рением дл каждого материала. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс бес-контактный толщиномер, содержащий синхронизатор, два измерительных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных импульсного генератора, преобразовател и селективного усипител , импульсный генератор первого измерительного канала управл ющим входом подключен к выходу синхронизатора, второго канала - к выходу селективного усилите л первого измерительного канала, компенсационный канал, состо щий из электроакустически последовательно соединенных преобразовател , рефлектора и селективного усилител , два измерител временных интервалов, генератор квантующих импульсов и индикатор С 2. Недостатком устройства вл етс низка точность измерений, св занна с погрешностью однократного измерени малых интервалов времени, опреде л ющих толщину издели . Кроме того, устройство не позвол ет получать масштабированные результаты в виде цифровой индикации, например в метрах, Целью изобретени вл етс повьпле ние точности измерений и обеспечение масштабировани результатов. Поставленна цель достигаетс тем, что бесконтактный толщиномер, содержащий синхронизатор, два измери тельных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных импульсного генератора, преобразоаател и селективного усилител , импульсньй генератор первого измерительного канала управл ющим входом подключен к выходу синхронизатора. второго канала -- к выходу селектнвного усилител первого измерительного канала, компенсационный канал, состо щий из электроакустически последовательно соединенных преобразовател , рес1шектора и селективного усилител , два измерител временных интервалов , генератор квантуюищх импульсов и индикатор, снабжен перестраиваемым дешифратором, выходом подключенным к управл ющему входу синхронизатора , измерители временного интервала выполнены в виде триггера и счетчика , первый управл ющий вход которого подключен к выходу триггера, второй - к выходу синхронизатора 5 а вход Счет - к выходу генератора квантующих импульсов, первые управл ющие входы триггеров подключены к выходу селективного усилител компенсационного канала, второй вход триггера первого измерител временных интервалов - к выходу селективного усилител второго измерительного канала, а второй вход триггера второго измерител временных интервалов - к выходу импульсного генератора первого измерительного канала, выход счетчика первого измерител временных интервалов соединен с входом индикатора, выход счетчика второго измерител временных интервалов с входом перестраиваемого дешифратора , а преобразователь компенсационного -канала подключен к выходу импульсного генератора первого измерительного канала. На чертеже представлена блок-схема бесконтактного толщиномера. Толщиномер содержит синхронизатор 1, первый измерительный канал, содержащий импульсный генератор 2, преобразователь 3 и селективный усилитель 4, аналогичный ему второй измерительный канал, содержащий импульсный генератор 5s входом подключенный к выходу селективного усилител , преобразователь 6 и селективный усилитель 7., компенсационный канал, содержащий преобразователь 8, подключенный к импульсному генератору 2, рефлектор 9 и селекторный усилитель 10, первый 11 и второй 12 измерители временных интервалов, генератор 13 квантующих импульсов, индикатор 14 и перестраиваемый дешифратор 15, выход которого подключен к управл ющему входу синхронизатора 1.The invention relates to a non-destructive testing means and can be used to automatically measure the size of various objects. A non-contact thickness is known that contains electro-acoustically sequential connected oscillator, emitter and receiver of ultrasonic vibrations, amplifier, attenuator, as well as a buffer stage, selector, pulse expander and the measuring and recording unit 1 3. The disadvantage of the thickness gauge is the need to calibrate before measuring for each material. Closest to the invention to the technical essence is a contactless thickness gauge containing a synchronizer, two measuring channels, each of which consists of a series-connected pulse generator, a converter and a selective amplifier, the pulse generator of the first measuring channel is connected to the control input of the synchronizer, the second channel - to the output of the selective amplifier of the first measuring channel, the compensation channel consisting of electroacoustically connected in series a converter, a reflector, and a selective amplifier, two time interval meters, a quantizing pulse generator, and a C 2 indicator. A disadvantage of the device is the low measurement accuracy associated with the accuracy of a single measurement of small time intervals determining the thickness of the product. In addition, the device does not allow obtaining scaled results in the form of digital indications, for example, in meters. The goal is achieved by the fact that a contactless thickness gauge containing a synchronizer, two measuring channels, each of which consists of a series-connected pulse generator, a converter and a selective amplifier, the pulse generator of the first measuring channel by the control input is connected to the synchronizer output. the second channel - to the output of the selective amplifier of the first measuring channel, a compensation channel consisting of an electro-acoustically connected converter, a receiver and a selective amplifier, two time interval meters, a quantum pulse generator and an indicator, equipped with a tunable decoder, an output connected to the synchronizer control input , time interval meters are made in the form of a trigger and a counter, the first control input of which is connected to the trigger output, in the right is connected to the synchronizer output 5 and the input is Counted to the output of the quantizing impulse generator; the first control inputs of the triggers are connected to the output of the selective amplifier of the compensation channel, the second input of the first meter of the time intervals is connected to the output of the selective amplifier of the second measuring channel, and the second input of the second trigger time interval meter - to the output of the pulse generator of the first measuring channel, the output of the counter of the first time interval meter is connected to the indicator input, output one counter of the second time interval meter with the input of a tunable decoder, and the compensation channel converter is connected to the output of the pulse generator of the first measuring channel. The drawing shows a block diagram of a contactless thickness gauge. The thickness gauge contains a synchronizer 1, the first measuring channel containing a pulse generator 2, a converter 3 and a selective amplifier 4, a second measuring channel similar to it, containing a pulse generator 5s input connected to the output of the selective amplifier, a converter 6 and a selective amplifier 7., a compensation channel containing Converter 8, connected to pulse generator 2, reflector 9 and selector amplifier 10, first 11 and second 12 time interval meters, generator of 13 quantizing pulses , the indicator 14 and the tunable decoder 15, the output of which is connected to the control input of the synchronizer 1.

Измерители временных интервалов выполнены одинаково и содержат каждый триггер (соответственно 16 и 17) и счетчик (18 и 19). Входы Счет счетчиков 18 и 19 подключены к генератору 13 квантующих импульсов, первый управл ющий вход 1 - к выходу триггеровThe time interval meters are identical and each contain a trigger (16 and 17 respectively) and a counter (18 and 19). Inputs The counters 18 and 19 are connected to the generator of 13 quantizing pulses, the first control input 1 is connected to the trigger output.

16и 17, второй R - к выходу синхронизатора 1. Первые входы триггеров 1616 and 17, the second R - to the output of the synchronizer 1. The first inputs of the trigger 16

и Т7 соединены с выходом селективного усилител 10, второй вход триггера 16 подключен к выходу селективного усилител 7, а второй вход триггераand T7 are connected to the output of the selective amplifier 10, the second input of the trigger 16 is connected to the output of the selective amplifier 7, and the second input of the trigger

17- к выходу импульсного генератора 2.17- to the output of the pulse generator 2.

Синхронизатор 1 состоит из синхрогенератора 20, элемента 21 И, делител 22 частоты и триггера 23.Synchronizer 1 consists of a synchronous generator 20, element 21 I, frequency divider 22 and trigger 23.

Рассто ние между преобразовател ми 3 и 6 равно рассто нию между преобразователем 8 и рефлектором 9.The distance between transducers 3 and 6 is equal to the distance between transducer 8 and reflector 9.

Толщиномер работает следукнцим образом .The thickness gauge works in the following way.

Синхрогенератор 20 синхронизатора 1 периодически вырабатывает импульсы с частотой , например 1 кГц, которые поступают на входы элемента 21 И и делител 22. Делитель 22 частоты производит деление с коэффициентом К и формирует на своем выходе короткий импульс с частотой fj./k. Выходной импульс делител 22 частоты устанавливает на выходе триггера 23 состо ние 1, а на выходах счетчиков 18 и 19 - состо ние О. Триггер 23, в свою очередь, открывает элемент 21 И, который начинает пропускать импульсы синхрогенератора 20 дл запуска импульсного генератора 2.Synchronizer 20 synchronizer 1 periodically generates pulses with a frequency of, for example, 1 kHz, which is fed to the inputs of element 21 I and divider 22. Frequency divider 22 produces division with a coefficient K and generates a short pulse at its output with frequency fj./k. The output pulse of the divider 22 frequency sets the output of the trigger 23 to state 1, and the outputs of counters 18 and 19 to O. The trigger 23, in turn, opens element 21 I, which starts to pass pulses of the synchro-generator 20 to start the pulse generator 2.

Импульсный генератор 2 одновременно возбуждает преобразователи 3 и 8, которые излучают импульсы ультразвуковых колебаний во внешнюю среду. Эти импульсы после отражени от поверхности издели и рефлектора 9 00падают соответственно на преобразоватали 3 и 8, преобразуютс в электрические импульсы и усиливаютс селективными усилител ми 4 и 10. Импульс с выхода усилител 4 запускает импульсный генератор 5, сигнал которог возбуждает ультразвуковой импульс в преобразователе 6, который, распростран сь во внешней среде, отражаетс от обратной поверхности издели , регистрируетс преобразователе 6 и усиливаетс селективным усилителем 7Pulse generator 2 simultaneously excites transducers 3 and 8, which emit pulses of ultrasonic vibrations into the external environment. These pulses, after reflection from the surface of the product and the reflector 9 00, fall on converters 3 and 8, respectively, are converted into electrical pulses, and are amplified by selective amplifiers 4 and 10. A pulse from the output of amplifier 4 starts a pulse generator 5, a signal which excites the ultrasonic pulse in the converter 6, which, propagating in the external environment, is reflected from the back surface of the product, is registered by the converter 6 and is amplified by a selective amplifier 7

Эхо-импульс с выхода усилител 10 поступает на вход измерителей 11 и 12 временных интервалов как стоп-сигнал , а импульсы генератора 2 и селективного усилител 7 как старт-сигналы .The echo pulse from the output of the amplifier 10 is fed to the input of the meters 11 and 12 time intervals as a stop signal, and the pulses of the generator 2 and the selective amplifier 7 as start signals.

Триггеры 16 и 17 при помощи этих старт- и стоп-сигналов формируют в каждом-цикле зондировани импульсы длительностью в первом измерителе 11 временных интервалов и Т. 2 L/C - во втором измерителе 12 временных интервалов, где L - рассто ние между преобразовател ми 3 и 6, Н - толщина издели и с - скорость ультразвука во внешней среде. Эти временные интервалы измер ют посредством набора счетчиками 18 и 19 импульсов с частотой квантовани f (обычно несколько дес тков мегагерц). Так за один цикл измерений в измерителе 11 накапливаетс число импульсов N-,TH/{O, в измерителе 12 Triggers 16 and 17, using these start and stop signals, generate probing pulses with a duration in the first meter of 11 time intervals and so on. 2 L / C - in the second meter 12 time intervals, where L is the distance between the transducers 3 and 6, H is the thickness of the product and c is the speed of ultrasound in the external environment. These time intervals are measured by a set of counters 18 and 19 pulses with a quantization frequency f (usually several tens of megahertz). Thus, in one measurement cycle in meter 11, the number of pulses N-, TH / {O is accumulated in meter 12

Процесс зондировани ведет к накоплению в счетчиках 18 и 19 импульсов , продолжаетс до тех пор пока в счетчике 19 не накопитс число импульсов , раьное N L10, где г целое число, определ ющее точность измерени .The probing process leads to the accumulation of pulses in the counters 18 and 19, continues until the number of pulses accumulates in the counter 19, which is N L10, where r is an integer that determines the accuracy of the measurement.

В момент накоплени на счетчике 19 числа N дд перестраиваемый дещифратор 15 формирует импульс, переключающий триггер 23 в состо ние О и закрьшающий элемент 21 И. Измерени прекращаютс , и на индикаторе по вл етс результат измерени толщины НAt the moment of accumulation on the counter 19 of the number N dd, the tunable decimator 15 generates a pulse that switches the trigger 23 to the state O and the scratch element 21 I. The measurement stops and the result of measuring the thickness H appears on the indicator

М,,„ Н.10 п. ,M ,, „H.10 p.,

гдеWhere

n,r --b:l --cjpn, r --b: l --cjp

N,N,

оabout

Н.N.

i -оi -o

Следукщий цикл измерений начинаетс с формировани нового импульса делителем 22 частоты.The following measurement cycle begins with the formation of a new pulse by a frequency divider 22.

Результат измерений фиксируетс в виде целого числа импульсов, sanHciaHных на счетчик 18, а необходимые доли линейной размерности обеспечивахл- с переносом зап той в индикаторе 14.The measurement result is recorded as an integer number of pulses sanHciaH on the counter 18, and the necessary proportions of the linear dimension are provided with the transfer of a comma in the indicator 14.

Предлагаемый бесконтактный толщиномер позвол ет уменьшить погрешность измерений за счет применени статистической обработки результата, а также автоматически масштабировать результат в дес тичной позиционной системе счислени .The proposed contactless thickness gauge allows reducing the measurement error due to the use of statistical processing of the result, as well as automatically scaling the result in the decimal positional number system.

гоgo

2121

/б/ b

лl

+1+1

Н 15H 15

Г0G0

Claims

A non-contact thickness gauge containing a synchronizer, two measuring channels, each of which consists of a pulse generator, a converter and a selective amplifier connected in series, the pulse generator of the first measuring channel is connected to the synchronizer output by a control input, the second channel to the output of the selective amplifier of the first measuring channel, a compensation channel consisting of electro-acoustically connected transducer, reflector and selective amplifier, two measurements of Tell timeslots quantizing pulse generator and an indicator, characterized. the fact that, in order to increase the accuracy of measurements and ensure scaling of the result, it is equipped with a tunable decoder, an output connected to the control input of the synchronizer, time interval meters are made in the form of a trigger and counter, the first control input of which is connected to the output of the trigger, the second to the output synchronizer, and the input Count is to the output of the quantizing pulse generator, the first control inputs of the triggers are connected to the output of the selective amplifier of the compensation channel, the second input of the trigger is of the second time interval meter to the output of the selective amplifier of the second measuring channel, and the second trigger input of the second time interval meter to the output of the pulse generator of the first measuring channel, the output of the first time interval meter is connected to the indicator input, the output of the second time meter of the counter is connected to the tunable input a decoder, and the converter of the compensation channel is connected to the output of the pulse generator of the first measuring channel.