Ультразвуковий ехо-імпульсний товщиномір

Изобретение относится к средствам измерения ультразвуковым неразрушающим методом и может быть использовано при одностороннем доступе к изделию для измерения его толщины. Цель изобретения - повышение точности за счет повышения помехозащищенности при измерении изделий с грубой неровной поверхностью. После прохождения через изделие 18 зондирующего импульса отраженный сигнал от верхней грани проходит через схему 5 совпадения па индикатор 16, после ч е г о другим входом она блокируется т р и г г е ром 10 и поэтому многократно переотраженные от верхней грани сигнааы не проходят на индикатор 16. Аналогично донный сигнал проходит через схему 7 совпадения, после чего она блокируется сигналом с выхода т р и г г е ра 11, Временной сдвиг между двумя полученными импугтьсами определяется толщиной изделия 18.Пели пропадает донный сигнал, одновибратор 8, подключенный к выходу схемы 7 совпадения, не срабатывает и измерительный импульс не попадает на индикатор, что исключает ложные показания. 1 и л . Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, а именно к устройствам для измерения толщины и з делий, например толщины стенки стальных к алюминиевых, нефтепромысловых труб с наличием разностешгости и з - з а неравномерного наружного износа и с грубо і обработанными и сильно корродированными криволинейными поверхностями, в основу которых заложен принцип ультразвукового эхоимпулъсного метода контроля. Цель изобретения - повышение т о ч ности за счет повышения помехозащищенности при измерении изделий с грубой неровной поверхностью. На чертеже представлена блок-схема толщиномера. Ультразвуковой эхоимпульсный толщи-* номер содержит последовательно соедиО5 ненные синхронизатор 1, генератор 2 Я пьезопреобразователь 1, усилитель 4, первую схему 5 совпадений и первый одновибратор 6, последовательно соеди- 00 ненные вторую схему 7 совпадений и в т о рой одновибратор В, подключенные к выхо- 00 ду синхронизатора 1 последовательно 'соединенные третий одновибратор 9 и по S-входам первый RS-триггер 10 и второй RS-триггер И , последовательно соединенные третью схему 12 с о в падений, инвертор 13, четвертую с х е - ' му 14 совпадений, интегратор 15 и и н дикатор 16. Второй вход первой схемы 5 совпадений соединен с выходом первого (21) 4705367/28 (22) 14.06,89 (46) 30.05.91. Бюл. № 20 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) В.И.Чистяков и П.Я.Криничный (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1352204, кл. G 01 В 17/02, 1986. 1652818 RS-триггера 10, первый вход второй схемы 7 совпадений соединен с выходом усилителя 4, а второй вход - с выходом второго RS-триггера 11, выход первого одновибратора 6 соединен с R-входом первого RS-триггера 10 и с первым входом третьей схемы 12 совпадений, а выход второго одиовибратора 8 соединен с R-входом второго RS-триггера 11 и с вторыми входами третьей схемы 12 совпадений и четвертой схемы 14 совпадений. і 15 Преобразователь 3 излучает импульсы ультразвуковых колебаний ч е рез слой контактной жидкости 17 в • • контролируемое изделие 18, Длительности импульсов первого одновнбратора б и второго одновибрато- 20 ра 8 равны друг другу или длительность импульса второго одновибратора 8 превышает длительность импульса первого од нови-бра тора 6. 25 Ультразвуковой эхоимпульсный т о л щиномер работает следующим образом. Синхронизатор 1 запускает г е н е ратор 2 возбуждающих импульсов и т р е тий одновибратор 9с Импульс электри- 30 ческих колебаний генератора 2 возбуждает пьезопреобразователь 3, который 'преобразует электрический импульс в зондирующий ультразвуковой импульс и излучает его через слой контактной о с жидкости 17 в контролируемое и з д е лие 18. Зондирующий ультразвуковой импульс частично отражается от наружной поверхности изделия 18 ( частично проникает в толщу изделия 18 и многократно отражается от его противополож до ных поверхностей, что показано на чер теже стрелками. Отраженные ультразвуковые эхоимпульсы принимаются преобразователем 3 и преобразуются в 45 электрические, которые усиливаются усилителем 4. После усиления эхоим-' пульсы поступают на первые входы первой схемы 5 совпадений и второй с х е мы 7 совпадений. Третий одновибратор 9 генерирует электрический им-* пульс, начало которого совпадает с началом возбуждающего импульса генератора 2, а длительность превышает длительность возбуждающего им„ пульса генератора 2. Задним фронтом импульса третьего одновибратора 9 по S-входу первый RS-триггер 10 переводится во второе устой чивое состояние и на выходе первого RS-триггера 10 появляется импульс напряжения, которое отпирает п е р вую схему 5 совпадений по второму входу, но не воздействует на S-вход второго RS-триггера 11. Так как до прихода на второй вход первой схемы 5 совпадений импульса с выхода первого RS-триггера 10 она была з а п е р т а , на выходе первой схемы 5 совпадений нет возбуждающего импульса, который п о ступает на вход усилителя 4 от г е н е ратора 2. Первый импульс, который появляется на выходе первой схемы 5 совпадений, является эхоимпульсом, отражешіьім от наружной поверхности изделия 18. Этот эхо-импульс з а п у с кает первый одновибратор 6, импульс с выхода которого своим передним фронтом по R-входу первого RSтриггера 10 переводит его в п е р в о начальное состояние. Перепад напряжения на выходе первого RS-триггера 10 переводит по S-входу второй RSтриггер 11 во второе устойчивое с о с тояние и одновременно по второму входу запирает первую схему 5 совпадений. Таким образом, на выходе первой с х е мы 5 совпадений появляется только один импульс, являющийся эхоимпульсом, отраженным от наружной поверхности изделия 18, после чего первая с х е ма 5 совпадений запирается выходным напряжением первого RS-триггера 10 и не пропускает на свой выход эхоимпульсы, следующие за эхоимпульсом от наружной поверхности изделия 18 s т . е . многократно отраженные эхоимпульсы в толще изделия 18. Это исключает ложные повторные срабатывания первого одновибратора 6. С выхода второго RS-триггєрп 11 напряжение, соответствуюічее его в т о рому устойчивому состоянию, поступает на второй вход второй схемы 7 совпадений и отпирает ее с некоторой задержкой, превышающей длительность і эхоимпульса, отраженного от наружной поверхности изделия 18, так что вторая схема 7 совпадений не пропускает на свой выход конец эхоимпульса от наружной поверхности изделия 18. На выходе второй схемы 7 совпадений появляется эхоимпульс, следующий ,за эхочмпульсом, отраженным от наружной поверхности изделия 18, т . е . эхоимпульс, отраженный от противоположной поверхности изделии 18. Этот 1г 1 Г ,Є . Ч Л -.ОДР "К"'. ]") "Р.1 І З , Т О Ж Є Н Є Т эхочмпульс ^ялус к IL'T пророй перепада напряжении, и, аналогично " рятор 8, импульс с выхода которого предыдущему Г Л У Ч Я И , на выходе четвер, своим передним фронтом по R-входу второго RR-триггера 11 переводит его , той схемы 14 совпадений и на входе интегратора 15 отсутствует входв перпонахальнее состояние. Перепад ное иапряжрнне. напряжения на выходе второго RS-трчггера 11 запирает вторую схему 7 сапЕсли на обоих входах третьей падений по второму входу. Таким обсхемы 12 совпадении существуют переразом, на выходе второй схемы 7 сов- і о пады на.чряжеїшй, то на выходе третьпадений появляется только один имей схемы 12 совпадений тоже сущепульс, являюпрійся эхоимпульсом, отраствует перепад напряжения, которое женным от противоположной поверхности поступает на вход инвертора 13, и изделия 18, после чего вторая схема 7 на выходе инвертора 13, т.е. на персовпадений запирается выходным напряже-- ] 5 вом входе четвертой схемы 14 совпаниєм второго RS-трпггера 11 и не продений, перепад отсутствует. Поэтому пускает на свой выход следующие мночетвертая схема 14 совпадений оказыгократно отраженные в толще изделия вается запертой по первому входу 18 эхоимпульсы. 'Зто исключает ложные и на виходе ее, а значит, и на входе повторные срабатывания второго одно- 20 интегратора 15 отсутствует входное вибратора 8, Сдвиг по времени между напряжение. передними фронтами импульсов первого Если па первом входе третьей одповибратора 6 и второго одновибрато схемы 12 совпадений нет перепада ра 8 определяется только толщиной изнапряжения, а на втором входе этой делия 18, а сдвиг по времени между 25 схемы и на втором входе четвертой задними фронтами этих импульсов опресхемы 14 совпадений существует переделяется как толщиной изделия 18, так пад напряжения, то на выходе третьей и превышением длительности импульса схемы 12 совпадений и на входе инвторого одновибратора 8 над длительвертора 13 перепада напряжений нет. ностью импульса первого одновибрато- 30 Тогда на выходе инвертора 13 и на ра 6. первом входе четвертой схемы 14 совпадений существует перепад наИмпульс с выхода первого одновибрапряжений. Так как на втором входе тора 6 поступает на первый вход тречетвертой схемы 14 совпадений тоже тьей схемы 12 совпадений, а импульс с выхода второго одновибратора 8 по- з - существует перепад напряжения, то а на выходе четвертой схемы 14 совпадеступает на второй вход третьей схений и на входе интегратора 15 сущемы 12 совпадений и одновременно на ствует входное напряжение, которое, второй вход четвертой схемы 14 совпаинтегрируясь интегратором 15, постудении, Если на обоих входах третьей схе- 40 пает на индикатор 16, мы 12 совпадений нет перепадов напряжений, то на ее выходе, т.е. на ^ходе инвертора (3, тоже нет перепада напряжения, а на выходе инвертора 13Э а значит, и на первой входе четвертой 45 схемі.! іч совпадений есть перепад напряжения. Но на втором входе четвертой схемы 14 совпадений нет перепада напряжения, поэтому на выходе четвертой схемы 14 совпадений нет перепада 50 напряжения, поэтому на выходе четвертой схемы 14 совпадений тоже нет перепада напряжения, поэтому на входе интегратора 15 отсутствует входное напряжение . 55 Если на первом входе третьей схемы 12 совпадений есть перепад напряжения, а на г-тором входе нет, то на выходе третьей- схемы 12 совпадений, Поскольку И М П У Л Ь С первого одновибратора 6 кончается раньше импульса второго одновнбратора 8, на выходе четвертой схемы 14 совпадений формируется измерительный импульс, длительность которого, как выше отмечалось, определяется как толщиной изделия 18, так и превышением длительности импульса второго одновибратора 8. над длительностью импульса первого одновибратора 6. Если длительности импульсов п°рйого одновибратора 6 ' и второго одновибратора 8 равны,то дли-' тельность измерительного импульса на входе интегратора 13 прямо пропорциональна только ютцнне изделия 18. В любом случае показания индикатора 16 пропорциональны толшине ичде ІИЯ 18. 1632818 Таким образом, измерительный импульс на входе интегратора 15 формируется по задним фронтам импульсов первого одновибратора 6 и второго одновибратора 8. Если в результате пропадания эхоимпульса, отраженного от противоположной поверхности изделия 18, второй одновибратор 8 не срабатывает, то пропадает и измерительный импульс, что исключает резкие изменения показаний индикатора в сторону больших значений показаний толщины или ложные показания измеряемой толщины. совпадений, подключенные к выходу синхронизатора последовательно соединенные третий одновибратор и первый RS-триггер, выход которого связан с вторым входом первой схемы совпадений, и последовательно соединенные интегратор и индикатор, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен последовательно соединенными инвертором, вход которого связан с выходом третьей схемы совпадений, и четвертой схемой совпадений, выход которой подключен к входу интегратора, 15 и вторым RS-триггером, выход которого связан с первым входом второй Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я схемы совпадений, выход второго одновибратора соединен с вторым входом Ультразвуковой эхоимпульсный толчетвертой схемы совпадений и с R-вхощиномер, содержащий последовательно 20 дом второго RS-триггера, S-вход котосоединенные синхронизатор, генерарого подключен к выходу первого RSтор, пьезопреобразователь, усилитриггера, соединенного R-входом с выт тель, первую схему совпадений и перг ходом первого одновибратора, а выход вый одновибратор, последовательно соединенные вторую схему совпадений, 25 усилителя подключен к второму входу второй схемы совпадений. второй одновибратор и третью схему щ \ 15 \г /6 Редактор Е.Копча Составитель Л.Кондрыкинская Техред М.Дидык Корректор А.Обручал Заказ 1766 Тираж 377 Подписное В И І Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Н ИШ II3O35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101