Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Ультразвуковий резонансний товщиномір, що містить генератори високої й низької частоти, високочастотний і низькочастотний квадратурні фазорозщеплювачі, два балансних модулятори, суматор, високочастотний підсилювач потужності, роздільно-суміщений п'єзоелектричний перетворювач, підсилювач напруги високої частоти, амплітудний детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор, інтегратор і блок перебудови високої частоти, підключений до генератора високої частоти, вихід якого через високочастотний квадратурний фазорозщеплювач з'єднаний із входами балансних модуляторів, керуючі входи яких через двополюсний автоматичний перемикач та низькочастотний квадратурний фазорозщепллювач з'єднані з виходом генератора низької частоти, виходи балансних модуляторів з'єднані з входами суматора, вихід якого через високочастотний підсилювач потужності з'єднаний з випромінювачем роздільно-суміщеного п'єзоелектричного перетворювача, до приймача якого підключений через підсилювач напруги високої частоти амплітудний детектор, виходом з'єднаний через підсилювач низької частоти і синхронний детектор з інтегратором, вихід якого з'єднаний з керуючим входом блока перебудови високої частоти, який відрізняється тим, що в нього введені мікропроцесорний частотомір, блок перебудови низької частоти, другі інтегратор, синхронний детектор і підсилювач низької частоти, диференціальний підсилювач, джерело опорної напруги, мультивібратор і фазовий детектор, входом з'єднаний з виходом підсилювача напруги високої частоти, виходом з'єднаний через другі підсилювач низької частоти і синхронний детектор з одним входом диференціального підсилювача, інший вхід якого з'єднаний із джерелом опорної напруги, вихід диференціального підсилювача через другий інтегратор з'єднаний з керуючим входом блока перебудови низької частоти, підключеного до генератора низької частоти, вихід мультивібратора з'єднаний з керуючими входами першого і другого синхронних детекторів і керуючим входом двополюсного автоматичного перемикача, а входи мікропроцесорного частотоміра з'єднані з виходами генераторів високої і низької частоти.

Текст

Ультразвуковий резонансний товщиномір, що містить генератори високої й низької частоти, високочастотний і низькочастотний квадратурні фазорозщеплювачі, два балансних модулятори, суматор, високочастотний підсилювач потужності, роздільно-суміщений п'єзоелектричний перетворювач, підсилювач напруги високої частоти, амплітудний детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор, інтегратор і блок перебудови високої частоти, підключений до генератора високої частоти, вихід якого через високочастотний квадратурний фазорозщеплювач з'єднаний із входами балансних модуляторів, керуючі входи яких через двополюсний автоматичний перемикач та низькочастотний квадратурний фазорозщепллювач з'єднані з виходом генератора низької частоти, виходи балансних модуляторів з'єднані з входами суматора, вихід якого через високочастотний підсилювач потужності з'єднаний з випромінювачем роздільно-суміщеного п єзоелектричного перетворювача, до приймача якого підключений через підсилювач напруги високої частоти амплітудний детектор, виходом з'єднаний через підсилювач низької частоти і синхронний детектор з інтегратором, вихід якого з'єднаний з керуючим входом блока перебудови високої частоти, який відрізняється тим, що в нього введені мікропроцесорний частотомір, блок перебудови низької частоти, другі інтегратор, синхронний детектор і підсилювач низької частоти, диференціальний підсилювач, джерело опорної напруги, мультивібратор і фазовий детектор, входом з'єднаний з виходом підсилювача напруги високої частоти, виходом з'єднаний через другі підсилювач низької частоти і синхронний детектор з одним входом диференціального підсилювача, інший вхід якого з'єднаний із джерелом опорної напруги, вихід диференціального підсилювача через другий інтегратор з'єднаний з керуючим входом блока перебудови низької частоти, підключеного до генератора низької частоти, вихід мультивібратора з'єднаний з керуючими входами першого і другого синхронних детекторів і керуючим входом двополюсного автоматичного перемикача, а входи мікропроцесорного частотоміра з'єднані з виходами генераторів високої і низької частоти ю СО О (О Винахід відноситься до засобів контролю розмірів та геометричних параметрів матеріалів та виробів і може бути використаний для безконтактного контролю товщини матеріалів і тонкостінних виробів при однобічному доступі до них Відомий ультразвуковий резонансний товщиномір (див Калинин В А , Праницкий А А , Цеслер Л Б Современные ультразвуковые толщиномеры М Машиностроение, 1972, с 32-34 або Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий Справочник Под ред В В Клюева, книга 2 - М Машиностроение, 1986, с 273-274), у якому використовується генератор електричних коливань регульованої частоти, до якого через підсилювач потужності підключений п'єзоелектричний випромінювач ультразвукових коливань, п'єзоеле ктричнии приймач ультразвукових коливань, до виходу якого через підсилювач напруги підключений один вхід осцилографічного індикатора резонансу, а також блок частотної розгортки, з'єднаний з керуючим входом генератора і другим входом осцилографічного індикатора Однак через положистий характер резонансної кривої в межах резонансної частоти, що обумовлюється акустичними втратами в контрольованому матеріалі чи виробі, точність визначення резонансної частоти, а отже, і товщини залишається низкою Відомий також ультразвуковий резонансний товщиномір по патенту України №38264А, кл G01B17/02, 2001, що містить генератори високої і низької частоти, високочастотний і низькочастот 61035 частоти, підключений до генератора високої частоти, вихід якого через високочастотний квадратурний фазорозщепляч з'єднаний із входами балансних модуляторів, керуючі входи яких через двополюсний автоматичний перемикач та низькочастотний квадратурний фазорозщепляч з'єднані з виходом генератора низької частоти, виходи балансних модуляторів з'єднані з входами суматора, вихід якого через високочастотний підсилювач потужності з'єднаний з випромінювачем роздільносуміщеного п'єзоелектричного перетворювача, до приймача якого підключений через підсилювач напруги високої частоти амплітудний детектор, виходом з'єднаний через підсилювач низької частоти і синхронний детектор з інтегратором, вихід якого з'єднаний з керуючим входом блоку перебудови високої частоти, згідно винаходу, в нього введені мікропроцесорний частотомір, блок перебудови низької частоти, другі інтегратор, синхронний детектор і підсилювач низької частоти, диференціальний підсилювач, джерело опорної напруги, мультивібратор і фазовий детектор, входом з'єднаний з виходом підсилювача напруги високої частоти, виходом з'єднаний через другі Крім того, відомий товщиномір включає дільпідсилювач низької частоти і синхронний детектор ник частоти, підключений до виходу генератора з одним входом диференціального підсилювача, низької частоти, а вихід дільника частоти з'єднаінший вхід якого з'єднаний із джерелом опорної ний з керуючим входом синхронного детектора і напруги, вихід диференціального підсилювача керуючим входом двополюсного автоматичного через другий інтегратор з'єднаний з керуючим перемикача входом блоку перебудови низької частоти, підклюВизначення товщини контрольованого матеріченого до генератора низької частоти, вихід мульалу чи виробу здійснюється за значенням резонативібратора з'єднаний з керуючими входами пернсної частоти і відомої швидкості поширення ультшого і другого синхронних детекторів і керуючим развукових коливань у матеріалі чи виробі, що входом двополюсного автоматичного перемикача, контролюється Однак швидкість поширення ульта входи мікропроцесорного частотоміра з'єднані з развукових коливань у матеріалі або виробі, що виходами генераторів високої і низької частоти контролюється, не залишається постійною і залеВведення в схему ультразвукового резонансного жить від складу, структури матеріалу, а також його товщиноміра мікропроцесорного частотоміра, блотемператури Так як у процесі контролю товщини ку перебудови низької частоти, підключеного до швидкість поширення може значно змінюватися генератора низької частоти, других інтегратора, через вплив зазначених факторів, то виникає весинхронного детектора і підсилювача низької часлика погрішність, яку важко врахувати і компенсутоти, диференціального підсилювача з джерелом вати Калібрування по еталонних зразках відомої опорної напруги, мультивібратора і фазового детовщини також не виключає зазначену погрішність тектора, включених зазначеним чином, дозволяє через випадковий характер змін складу, структури, сформувати додатковий низькочастотний сигнал, сорту, вологості і т п матеріалу, що зондується, в пропорційний фазі відбитих від поверхні матеріалу процесі його виготовлення або виробу, що контролюється, ультразвукових коливань Порівняння цього сигналу після підсиВ основу винаходу покладена задача створенлення і синхронного детектування з опорним сигня такого ультразвукового резонансного товщиноналом у диференціальному підсилювачі дає можміра, у якому введення нових елементів і зв'язків ливість одержати керуючу напругу, якою дозволило б підвищити точність виміру товщини перебудовується модулююча низька частота, що матеріалів і виробів, що контролюються, без додазсуває високу частоту зондуючих ультразвукових ткових вимірів швидкості поширення ультразвукоколивань відносно резонансної частоти симетричвих коливань у них, що забезпечується вимірюно вверх і вниз Через зміну верхньої та нижньої ванням як амплітуди, так і фази відбитих від бічних частот зондуючих сигналів змінюються і поверхні контрольованого виробу ультразвукових фазові зсуви у відбитих ультразвукових коливанколивань нях Оскільки опорний сигнал диференціального Поставлена задача вирішується тим, що в підсилювача є величиною постійною, то і фазові ультразвуковий резонансний товщиномір, що місзсуви відбитих коливань також стабілізуються При тить генератори високої і низької частоти, високоцьому зміни швидкості поширення коливань у мачастотний і низькочастотний квадратурні фазоротеріалі компенсуються зміною низької модулюючої зщеплячі, два балансних модулятори, суматор, частоти Вимір відношення значень низької і висовисокочастотний підсилювач потужності, розділької частот у мікропроцесорному частотомірі дозвоно-суміщений п'єзоелектричний перетворювач, ляє одержати результат у цифровій формі, пропопідсилювач напруги високої частоти, амплітудний рційний товщині контрольованого матеріалу чи детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор, інтегратор і блок перебудови високої ний квадратурні фазорасщеплячі, два балансних модулятори, суматор, високочастотний підсилювач потужності, роздільно-суміщений п'єзоелектричний перетворювач, підсилювач напруги високої частоти, амплітудний детектор, підсилювач низької частоти, синхронний детектор, інтегратор і блок перебудови високої частоти, підключений до генератора високої частоти, вихід якого через високочастотний квадратурний фазорасщепляч з'єднаний із входами балансних модуляторів, керуючі входи яких через двополюсний автоматичний перемикач та низькочастотний квадратурний фазорасщепляч з'єднані з виходом генератора низької частоти, виходи балансних модуляторів з'єднані з входами суматора, вихід якого через високочастотний підсилювач потужності з'єднаний з випромінювачем роздільно-суміщеного п'єзоелектричного перетворювача, до приймача якого підключений через підсилювач напруги високої частоти амплітудний детектор, виходом з'єднаний через підсилювач низької частоти і синхронний детектор з інтегратором, вихід якого з'єднаний з керуючим входом блоку перебудови високої частоти 61035 виробу незалежно від варіації швидкості поширення ультразвукових коливань у ньому, що дозволяє підвищити точність виміру товщини контрольованих матеріалів і виробів без додаткових вимірів швидкості поширення цих коливань На фіг 1 приведена структурна схема ультразвукового амплітудно-фазового резонансного товщиноміра, а на фіг 2 - частотна залежність амплітуди і фази відбитих ультразвукових коливань від поверхні контрольованого матеріалу чи виробу Ультразвуковий амплітудно-фазовий резонансний товщиномір містить генератор 1 високої частоти, до виходу якого підключений високочастотний квадратурний фазорозщепляч 2, балансні модулятори 3 і 4, входами з'єднані з виходами високочастотного квадратурного фазорозщепляча, а виходами з'єднані з входами суматора 5, високочастотний підсилювач 6 потужності, роздільносуміщений п'єзоелектричний перетворювач 7, що включає дисковий випромінювач 8 і кільцевий приймач 9, підсилювач 10 напруги високої частоти, підключений до виходу кільцевого приймача 9, амплітудний 11 і фазовий 12 детектори, з'єднані входами з виходом підсилювача напруги високої частоти, підсилювачі 13 і 14 низької частоти і синхронні детектори 15 і 16, з'єднані послідовно і підключені до виходів амплітудного 11 і фазового 12 детекторів ВІДПОВІДНО, інтегратор 17, входом з'єднаний з виходом синхронного детектора 15, виходом підключений до керуючого входу блока 18 перебудови високої частоти генератора 1 високої частоти, диференціальний підсилювач 19, джерело 20 опорної напруги, з'єднане з одним входом диференціального підсилювача 19, інший вхід якого з'єднаний з виходом синхронного детектора 16, інтегратор 2 1 , входом з'єднаний з виходом диференціального підсилювача 19, виходом підключений до керуючого входу блоку 22 перебудови низької частоти генератора 23 низької частоти, до виходу якого підключений низькочастотний квадратурний фазорозщепляч 24, виходи якого з'єднані з входами двополюсного автоматичного перемикача 25, мультивібратор 26, з'єднаний виходом з керуючими входами синхронних детекторів 15, U7(t) = = 0l5S1Um2Urri5{cos[(co1 16 та керуючим входом двополюсного автоматичного перемикача 25, виходи якого з'єднані зустрічно і підключені до керуючих входів балансних модуляторів 3 і 4, мікропроцесорний частотомір 27, входи якого з'єднані з виходом генератора 1 високої частоти і виходом генератора 23 низької частоти Позицією 28 позначений матеріал чи виріб, товщина якого контролюється Ультразвуковий амплітудно-фазовий резонансний товщиномір працює наступним чином Електричні коливання генератора 1 високої частоти сої (фіг 1) Ui(t)=U m icos(coit+q>) (1) розділяються за допомогою високочастотного квадратурного фазорозщепляча 2 на два коливання з рівними амплітудами і зсунутими по фазі на 90° U2(t) = Um2cos(coit+q>) (2) U 3 (t)=U m3 sin(coit+(p) (3) причому U m 2 = U m 3 Електричні коливання генератора 23 низької частоти Qi, U 4 Ct) = U rri 4COsCn 1 t + O) (4) також розщеплюються низькочастотним квадратурним фазорозщеплячем 24 на два коливання з рівними амплітудами і зсунутими по фазі на 90° O) l 1 (5) O) (6) причому ІІ5=и т б Низькочастотні напруги Us(t) і UQ(\) частоти Q i « o o i , надходять на керуючі входи балансних модуляторів 3 і 4 через двополюсний автоматичний перемикач 25, що керується прямокутною напругою мультивібратора 26 У результаті балансної модуляції високочастотних коливань (2) і (3) низькочастотними коливаннями (5) і (6) формуються низькочастотні сигнали різницевої і сумарної частот cp- Ф] + cos[(co1 q + Ф], > U) (8) де Si та S2 - крутизна перетворення балансних модуляторів 3 і 4, причому через однотипність модуляторів Si= S2 Гармонійна складова різницевої частоти co2=coi-Q, в модульованих коливаннях являє собою сигнал нижньої бічний частоти відносно несучої частоти сої, а гармонійна складова сумарної частоти ооз=ооі+Оі, - сигнал верхньої бічної частоти Двохчастотні сигнали (7) та (8) надходять на суматор 5, на виході якого створюється сигнал тільки однієї різницевої частоти U 9 (t) = U 7 (t) + U 8 ( t ) = SiUnflUmg c o s ( r o 2 t + ф - ф ) (9) Високочастотний сигнал Ug(t) різницевої частоти юг підсилюється по потужності високочастотним підсилювачем 6 потужності високочастотних коливань і збуджує дисковий випромінювач 8 роз дільно-суміщеного п єзоелектричного перетворювача 7 Ультразвукові коливання випромінювача 8 спрямовані убік контрольованого виробу 28 Частина ультразвукових коливань проходить крізь виріб, а частина відбивається Відбиті коливання спрямовані убік п'єзоелектричного перетворювача 7 і приймаються його кільцевим приймачем 9 Прийняті коливання знову перетворюються в електричні і підсилюються підсилювачем 10 напруги високої частоти Підсилені коливання детектуються амплітудним детектором 11 і фазовим детектором 12 Якщо різницева частота Ю2 ультразвукових коливань близька до резонансної частоти сор, на якій між стінками контрольованого матеріалу чи виробу 28, 61035 встановлюються стоячі хвилі, амплітуда відбитої хвилі різко зменшується (фіг 2) При збігу частот (со2=Юр) ультразвукові коливання проходять через півхвильову товщину виробу з акустичним опором Z, (фиг 1) і поділяюче середовище з акустичним опором Z2 При цьому спостерігається практично повне проходження ультразвукової хвилі крізь виріб з півхвильовою чи кратною їй товщиною незалежно від співвідношення акустичних опорів Zi і Z2 Наявність акустичного згасання в матеріалі виробу зменшує амплітуду ультразвукових коливань, що пройшли крізь контрольований матеріал або виріб при резонансі, однак відбиття коливань практично відсутнє У випадку відхилення частоти а>2 від резонансної Ю з'являються відбиті від виробу коливання, і р коефіцієнт відбиття ультразвукових коливань різко зростає ВІДПОВІДНО до резонансної характеристики (фіг 2) При цьому амплітудна резонансна характеристика тим вужче, чим більше розрізняються акустичні опори Zi і Z2 При цьому комплексний 8 коефіцієнт відбиття R визначається виразом R z 1 + z (10) 2 де Z-] Z 2 - комплексні акустичні опори виробу і поділяючого середовища ВІДПОВІДНО Так як акустичний опір Zi виробу пропорційний ЩІЛЬНОСТІ р і швидкості с поширення акустичних коливань у ньому (Z-i=pc), то коефіцієнт відбиття R ВІДПОВІДНО до виразу (10) залежить від швидкості поширення с ВІДПОВІДНО ширина амплітудної резонансної характеристики Дю=юз-Ю2 значною мірою визначається швидкістю поширення с ультразвукових коливань в контрольованому виробі і його ЩІЛЬНОСТІ р З урахуванням резонансних явищ у контрольованому виробі на виході кільцевого приймача 9 п'єзоелектричного перетворювача 7 електрична напруга буде мати вигляд (11) де R(a>2) - модуль коефіцієнта відбиття на різницевій частоті со>2, S3 - результуюча крутизна прямого і зворотнього перетворення роздільно-суміщеного п'єзоелектричного перетворювача 7, Кі - коефіцієнт передачі акустичних коливань через поділяюче середовище з акустичним опором z2l Дф(со2) - додатковий фазовий зсув відбитих коливань через комплексний характер коефіцієнта відбиття на частоті а>2 В амплітудному детекторі 11 електричні коливання (11) перетворюються в постійну напругу U;i=S4K2R(Co2)S3K1Um1Um5, (12) де S4 - крутизна перетворення амплітудного детектора 1 1 , «2 - коефіцієнт підсилення підсилювача 10 напруги високої частоти У фазовому детекторі 12 з ЛІНІЙНОЮ характеристикою з електричних коливань (11) виділяється постійна напруга, пропорційна фазовому зсуву відбитих коливань відносно випромінюваних І)и =S 5 Acp(co 2 ), (13) де Ss - крутизна перетворення фазового детектора 12 При ЗМІНІ положення автоматичного перемикача 25 на протилежне відбувається взаємне заміщення модулюючих напруг (5) та (6) на входах балансних модуляторів 3 і 4 Двохчастотные сигнали сумарної і різницевої частот при цьому приймають вигляд U7(t) = S-,U2 (t)U6 (t) = 0,5S1Um2Um6{sin[^1 + Q-,)t + Ф + Ф] - Q-,)t + Ф - Ф], (14) (15) У результаті підсумовування двочастотних сигналів (14) і (15) на виході суматора 5 формується сигнал тільки однієї сумарної частоти юз=юі+Оі Сигнал сумарної частоти со з також підсилюється по потужності підсилювачем 6 високої частоти і п'єзоелектричним перетворювачем 7 перетворюються в ультразвукові коливання, що випроміню ються у напрямку контрольованого матеріалу чи виробу 28 Відбиті від контрольованого виробу 28 ультразвукові коливання приймаються п'єзоелектричним перетворювачем 7 і перетворюються в електричну напругу ВІДПОВІДНО ДО резонансної характеристики виробу 3 огляду на вид фазочастотної характеристики (фіг 2), отримуємо (17) де R(a>3) - модуль коефіцієнта відбиття начастоті Юз, Дф(соз) - додатковий фазовий зсув на частоті Юз ПОСТІЙНІ напруги на виході амплітудного детектора 11 і фазового детектора 12 ВІДПОВІДНО при ймають вигляд (18) и12=35[-Дф(ю3)] (19) При періодичних переключеннях автоматично 61035 го перемикача 25, що керується прямокутною напругою з виходу мультивібратора 26 частоти Q2, яку вибирають значно меншою частоти Q i ( Q 2 « Q i ) , з частотою переключення Q2 змінюється частота зондуючих ультразвукових коливань (со2^:соз) ВІДПОВІДНО ДО ЦЬОГО на виході амплітудного детектора 11 і фазового детектора 12 виникають перемінні складові напруг частоти Q2 з амплітудами I II - К" К" к 1 1 и13 - к к 13 U14=S£ 2 ь3ь4 R(«>3)-R(tO2) Дф(соз)-Аф(ю 2 ) um 1 u m 5 , m1u (21) Перемінні напруги ІІіз та U H ПІДСИЛЮЮТЬСЯ підсилювачами 13 і 14 низької частоти і випрямляються синхронними детекторами 15 і 16, що керуються прямокутною напругою мультивібратора 26 Випрямлена напруга ІІіз заряджає інтегратор 17, вихідна напруга якого впливає на керуючий вхід блоку 18 перебудови частоти генератора 1 високої частоти Під ДІЄЮ керуючої напруги частота генератора 1 високої частоти змінюється в напрямку наближення частоти сої до резонансної частоти сор При цьому відбувається зменшення перемінної складової напруги (20) за рахунок зближення значень коефіцієнтів відбиття R(co2) та R(co3) ультразвукових коливань від контрольованого виробу 28 на різницевій і сумарній частотах РІВНІСТЬ (22) досягається в тому випадку, коли сумарна і різницева частоти будуть розташовуватися симетрично відносно резонансної частоти сор(фіг 2, а), тобто коли чи 2со-со2=соз-сОр, (23) Підставляючи у вираз (23) значення сумарної (co3=coi+Qi) і різницевої (Q2=Qi-Qi) частот, отримуємо соі=сор (24) Таким чином, генератор 1 високої частоти завдяки симетрії резонансної кривої (фіг 2) автоматично настроюється на частоту сор акустичного резонансу контрольованого виробу незалежно від ширини резонансної кривої Дсо=соз-со2, навіть при положистому мінімумі коефіцієнта відбиття R(cop) При цьому резонансна частота (йр =(в1=^2і (25) де d -товщина контрольованого виробу, с - швидкість поширення ультразвукових коливань у контрольованому матеріалі або виробі При досягненні резонансу R(co3)=R(co2) зникає перемінна складова на виході амплітудного детектора 11 Інтегратор 17 перестає заряджатися, а його вихідна напруга зберігається завдяки ємності інтегратора або куту повороту ротора мікродвигуна, що використовується як інтегратор Вихідна напруга інтегратора 17 утримує частоту сої генератора 1 на значенні резонансної частоти (25) Фазові зсуви відбитих коливань на сумарній соз 10 і різницевій С 2 частотах через асиметрію фазової 0 резонансної характеристики зрівнюють тільки за абсолютним значенням |Дф(соз)|=|Лф(со2)| (26) Тому перемінна напруга І І и на виході фазового детектора 12 залишається, а його амплітуда з урахуванням (26) приймає значення иі5=3 5 Лф(соі±а) (27) Посилена та випрямлена напруга Uis подається на один вхід диференціального підсилювача 19, на інший вхід якого подається опорна напруга Ui6=const від джерела 20 На виході диференційного підсилювача 19 формується різницева напруга иі7=К4[иіб-Кз3 5 ДфС(Оі±Пі)] 1 (28) де Кз - коефіцієнт підсилення підсилювача 14 низької частоти, «4 - коефіцієнт підсилення диференціального підсилювача 19 Різницева напруга U17 заряджає інтегратор 2 1 , вихідна напруга якого впливає на блок 22 перебудови частоти Qi генератора 23 низької частоти У результаті зміни модулюючої частоти Q i , змінюються сумарна соз=соі+Оі, і різницева а>2=со -Qi, частоти При цьому співвідношення (23) - (24) завдяки симетрії амплітудно-частотної характеристики не змінюються, а фазовий зсув у відбитих коливаннях змінюється пропорційно змінам частот С021 соз Якщо врахувати, що на резонансній частоті соі=сор фазовий зсув відсутній при мінімальному значенні відбитих коливань, то його значення на частотах со21 соз пропорційні різниці цих частот відносно резонансної частоти соі=сор соз-ооі=Оі, coi-co2=Qi (29) У той же час фазовий зсув відбитих ультразвукових коливань пропорційний швидкості с їх поширення у контрольованому матеріалі Тому можна вважати, що фазовий зсув відбитих коливань Дф(со1 ± Q - | ) = а (ЗО) де а - коефіцієнт, що визначається характером фазочастотної характеристики контрольованого матеріалу Процес автоматичного регулювання низької частоти Qi триває доти, поки не зрівняються напруги на входах диференціального підсилювача 19(Ui7=0) Тоді опорна напруга ЗВІДКИ Дф(оо-| ± и і 6 (31) 3S5 Інтегратор 21 перестає заряджатися, а частота Qi генератора 23 низької частоти буде утримуватися на значенні, при якому виконується рівність (31) 3 урахуванням співвідношення (ЗО) стале значення низької частоти Qi визначається виразом K _ сДф(со-і ± Он) Q1 = ,о0\ (oZ) а Напруга низької частоти Q, з виходу генератора 23 надходить на один вхід мікропроцесорного частотоміра 27, а напруга високої частоти сої, - на 12 11 61035 інший вхід цього частотоміра У результаті ділення кових коливань Виникаючі відхилення фазового зсуву через зміну швидкості поширення ультразвуцих частот показання частотоміра 27 кових коливань компенсуються ВІДПОВІДНИМИ змі(33) N = •d, нами зондуючих коливань верхньої і нижній бічних частот відносно резонансної Відношення сталих де N - цифровий код на виході мікропроцесорзначень низької і високої частот пропорційно товного частотоміра щині контрольованого матеріалу чи виробу і не Завдяки системі автопідстройки частоти Q, залежить від змін швидкості поширення ультразначення фази Дф(ам±Оі) стабілізується, що слідує звукових коливань у матеріалі, а отже від значень з рівності (31) Тому можливо вважати, що покази фізико-механічних властивостей цих матеріалів частотоміра 27 у цифровому вигляді можливо поПриклад Досліджено макет резонансного тодати як вщиноміра, що працює в частотному діапазоні N=Sod (34) 50±15кГц для безконтактного допускового контролю товщини полімерних плівкових матеріалів у Де S n = - крутизна перетворення, межах від 0,05 до 1мм Частота модуляції, виходячи із ширини резонансної кривої поліетилену, була що визначається в процесі калібрування по етаобрана 1500Гц, а частота переключень мультивіблонному матеріалу ратора ~40Гц Дослідження показали, що відносна З отриманого виразу (34) видно, що результат погрішність виміру в зазначених межах не перевиміру не залежить від швидкості поширення с вищила ±1,5% при ЗМІНІ температури навколишультразвукових коливань в матеріалі контрольонього середовища на ±10°С Калібрування товщиваного матеріалу чи виробу, а отже і від варіації номіра відбувалися тільки при ЗМІНІ типу полімеру фізико-механічних властивостей і температури (полиэтилен, капрон, полістирол і т п ) Технологіконтрольованих матеріалів та виробів чні зміни в складі одного типу полімеру на точність Таким чином, завдяки автоматичному підстрезонансного товщиноміра не позначалися в мероюванню частоти модулюючого низькочастотного жах зазначеної погрішності сигналу, стабілізується фазовий зсув відбитих від контрольованого матеріалу або виробу ультразву ФігЛ 13 61035 14 Фіг. 2 Комп'ютерна верстка А Ярославцева Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Ultrasonic resonance thickness meter

Автори англійською

Skrypnyk Yurii Oleksiiovych, Zdorenko Valerii Heorhiiovych

Назва патенту російською

Ультразвуковой резонансный толщиномер

Автори російською

Скрипник Юрий Алексеевич, Здоренко Валерий Георгиевич

МПК / Мітки

МПК: G01B 17/02

Мітки: резонансний, ультразвуковий, товщиномір

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-61035-ultrazvukovijj-rezonansnijj-tovshhinomir.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Ультразвуковий резонансний товщиномір</a>

Подібні патенти