Пристрій для вимірювання товщини металовиробів

Реферат: UA 74673 U UA 74673 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до пристроїв неруйнівного контролю, а саме до контрольно-вимірювальної техніки для вирішення задач товщинометрії, зокрема, в вимірюванні товщини конструкцій та виробів при односторонньому доступі під час різних видів обробки металів, в металургії, транспорті, машинобудуванні та інших галузях промисловості. Традиційні ультразвукові пристрої з відомими п'єзокерамічними перетворювачами, можуть виконувати свої функції тільки у разі безпосереднього контакту з поверхнею або через проміжний шар контактної рідини [1]. В таких пристроях неможливо здійснити безконтактне сканування виробу при використанні традиційних перетворювачів. Розвиток засобів вимірювання, в основу яких покладено електромагнітно-акустичний (ЕМА) метод збудження та прийому ультразвукових (УЗ) коливань дозволяє значно підвищити якість контролю товщини завдяки можливості реалізації безконтактного способу збудження та прийому акустичних коливань. Найбільш близьким до запропонованого пристрою є ультразвуковий товщиномір з ЕМА перетворювачем (ЕМАП) [2]. Пристрій включає послідовно з'єднані синхронізатор, генератор зондувальних імпульсів, суміщений електромагнітно-акустичний перетворювач, приймаючий підсилювач, кварцовий генератор та послідовно з'єднані арифметико-логічний пристрій та дисплей, додатково містить когерентний накопичувач сигналів, цифро-аналоговий перетворювач та блок задання режимів обробки та індикації сигналів. Суттєвим недоліком даного пристрою є низьке співвідношення сигнал/шум при вимірюванні об'єктів з кородованою поверхнею, при наявності зазору між ЕМАП та об'єктом контролю (ОК), що призводить до збільшення похибки вимірювання товщини виробу. Точність вимірювань недостатня. В основу корисної моделі поставлено задачу створити пристрій для ЕМА товщинометрії металовиробів, який дозволить проводити вимірювання з повітряним прошарком між перетворювачем та виробом до 5 мм при високій точності вимірювання товщини. Електромагнітно-акустичний товщиномір, який має центральний процесорний пристрій поєднаний з генератором зондувальних імпульсів, підсилювачем прийнятих з об'єкта контролю акустичних імпульсів, клавіатурою, дисплеєм та аналогово-цифровим перетворювачем, при цьому генератор зондувальних імпульсів підключено до підсилювача зондувального сигналу, який під'єднаний до електромагнітно-акустичного перетворювача, а аналогово-цифровий перетворювач під'єднаний до центрального процесорного пристрою, між підсилювачем прийнятих з об'єкта контролю акустичних імпульсів та аналогово-цифровим перетворювачем включені два блоки добутку сигналу, два смугові фільтри низької частоти з однаковими характеристиками, два блоки зведення в квадрат та суматор, при цьому підсилювач прийнятих з об'єкта контролю акустичних імпульсів поєднаний з двома однаковими блоками добутку електричних сигналів, кожен з блоків добутку електричних сигналів поєднаний з генератором зондувальних імпульсів та одним з блоків смугового фільтра низької частоти, кожен фільтр низької частоти поєднано з блоком зведення в квадрат, кожен з блоків зведення в квадрат приєднано до суматора, вихід суматора приєднаний до входу аналогово-цифрового перетворювача. На кресленні зображено структурну схему пристрою для вимірювання товщини металовиробів. На кресл. позначені: 1 - центральний процесорний пристрій (ЦПП); 2 - генератор зондувальних імпульсів (ГЗІ); 3 - підсилювач зондувального сигналу; 4 - ЕМАП; 5 - підсилювач прийнятих з об'єкта контролю акустичних імпульсів; 6, 7 - блоки добутку; 8, 9 - смугові фільтри (СФ) низької частоти; 10, 11 - блоки зведення у квадрат; 12 - суматор; 13 - аналогово-цифровий перетворювач (АЦП); 14 - клавіатура; 15 - дисплей; 16 - ОК. Пристрій працює наступним чином. Оператор передає команду ЦПП 1 почати вимірювання, натискаючи клавішу на клавіатурі 14. ЦПП запускає ГЗІ 2, сигнал з якого, що має частоту f, подається на підсилювач 3 зондувального сигналу і передається на ЕМАП 4. Сигнал, прийнятий з об'єкта контролю, передається з ЕМАП на підсилювач вхідного сигналу 5. Потім підсилений сигнал передається на два блоки отримання добутку 6 та 7, де він перемножується з гармонійними сигналами, які сформовані ГЗІ 2 та мають однакову з зондувальним сигналом частоту f, що відрізняються між собою зсувом фази на /2. З виходів блоків 6, 7 отримання добутку сигнал надходить на смугові фільтри 8, 9 низької частоти для видалення високочастотних складових.З виходів фільтрів 8, 9 сигнали надходять на блоки 10, 11 зведення в квадрат, з виходів яких на суматор 12. З виходу суматора 12 аналоговий сигнал надходить на АЦП 13, з якого зчитується ЦПП 1, в якому проходить додаткову обробку. Результати вимірювань відображаються на дисплеї 15. 1 UA 74673 U 5 10 Таким чином, за рахунок використання додаткових блоків 6-12 вдається підвищити співвідношення сигнал/шум у 10 та більше разів, завдяки чому вдається суттєво збільшити зазор між ЕМАП та ОК розширюючи можливості товщиноміра та підвищити точність вимірювання товщини металовиробів. Джерела інформації: 1. Неразрушающий контроль: справочник в 7 т. Т. 3. Ультразвуковой контроль / В.В. Клюев, И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге; под ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 2004.-864 с. 2. Пат. 2185600 (Россия), G01B17/02. Ультразвуковой толщиномер / Безлюдько Г. Я., Долбня Е.В.; Мужицкий В.Ф., Удовенко С. М.; заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "Спектр" № 2001110303/28; заяв. 16.04.2001; напечат. 20.07.2002. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 Електромагнітно-акустичний товщиномір, який має центральний процесорний пристрій, поєднаний з генератором зондувальних імпульсів, підсилювачем прийнятих з об'єкта контролю акустичних імпульсів, клавіатурою, дисплеєм та аналогово-цифровим перетворювачем, при цьому генератором зондувальних імпульсів підключено до підсилювача зондувального сигналу, який під'єднаний до електромагнітно-акустичного перетворювача, а аналогово-цифровий перетворювач під'єднаний до центрального процесорного пристрою, який відрізняється тим, що між підсилювачем прийнятих з об'єкта контролю акустичних імпульсів та аналоговоцифровим перетворювачем включені два блоки добутку сигналу, два смугові фільтри низької частоти з однаковими характеристиками, два блоки зведення в квадрат та суматор, при цьому підсилювач прийнятих з об'єкта контролю акустичних імпульсів поєднаний з двома однаковими блоками добутку електричних сигналів, кожен з блоків добутку електричних сигналів поєднаний з генератором зондувальних імпульсів та одним з блоків смугового фільтра низької частоти, кожен фільтр низької частоти поєднано з блоком зведення в квадрат, кожен з блоків зведення в квадрат приєднано до суматора, вихід суматора приєднаний до входу аналогово-цифрового перетворювача. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2