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DE2021095C - Ultrasonic device for thickness measurements on thin-walled test objects - Google Patents

Ultrasonic device for thickness measurements on thin-walled test objects

Info

Publication number
DE2021095C
DE2021095C DE19702021095 DE2021095A DE2021095C DE 2021095 C DE2021095 C DE 2021095C DE 19702021095 DE19702021095 DE 19702021095 DE 2021095 A DE2021095 A DE 2021095A DE 2021095 C DE2021095 C DE 2021095C
Authority
DE
Germany
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pulse
ultrasonic
thin
circuit
receiving part
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19702021095
Other languages
German (de)
Other versions
DE2021095A1 (en
DE2021095B2 (en
Inventor
Ruben Dshangirowich Ljubertsy Moskowskoi Brashmkow Niko lai Iwanowich Polyansky Alexandr Alexandrowich Rochhn Walentin Bonsowich Yamschikow Walery Sergeje wich Moskau Balaian, (Sowjetunion)
Original Assignee
Spezialnoje Konstruktorskoje Bjuro Transneftawtomatika, Moskau
Filing date
Publication date
Application filed by Spezialnoje Konstruktorskoje Bjuro Transneftawtomatika, Moskau filed Critical Spezialnoje Konstruktorskoje Bjuro Transneftawtomatika, Moskau
Priority to DE19702021095 priority Critical patent/DE2021095C/en
Publication of DE2021095A1 publication Critical patent/DE2021095A1/en
Publication of DE2021095B2 publication Critical patent/DE2021095B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2021095C publication Critical patent/DE2021095C/en
Expired legal-status Critical Current

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Description

3 4 · ,3 4 ·,

u.,iK».ili» des Generatonmpubisu., iK ».ili» of the Generatonmpubis

zungsanordnung, die über einen Trennkondensator erste negative HaiD\v*■« GeneratorimpuhZung arrangement, the first by an isolating capacitor negative Haid \ v * ■ "Gene ratorimpuh

10 an die Basis eines Eingangstransistors 11 im durch und schneidet den posmv10 to the base of an input transistor 11 im through and cuts the posmv

Bmpfangsteil 5 angeschlossen ist. ab. . d Periode der I i-Bmpfangteil 5 is connected. away. . d period of the I i-

Der Ausgang des Empfangsteils 5 ist an einen Im Empfangsteil 5, der ,eme z j rzö erung in k,.The output of the receiving part 5 is to a In the receiving part 5, the, eme z j rzö erung in k,.

Eingang einer Triggerschaltung 12 angeschlossen, 5 traschallschwingungen g eiLM ^ β ^ .Input of a trigger circuit 12 connected, 5 trasonic vibrations g eiLM ^ β ^.

deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des Lei- zug auf den Ech°imPulsan'al;nem Eingang Π ,its second input with the output of the loan on the Ech ° im P ulsan ' a l; an input Π,

siungsverstärkers2 verbunden ist. Der Ausgang der Auslöseimpuls getormi gleichze : siungsträger2 is connected. The output of the trigger pulse getormi equals :

rriggerschaUflig 12 steht mit einer Integrier- und Triggerschaltung 12 zugeführt wr, BrriggerschaUflig 12 is supplied to an integrating and triggering circuit 12 wr, B

Speicherstufe 13 in Verbindung, die an ein Regi- der erregende «^^^.""„^„n ßelangt k-Storage stage 13 in connection, which reaches a register exciting «^^^." "" ^ "N ß

striergpiit 14 angeschlossen ist. » Synchron mit dem *™^™?%P£^£^ striergpiit 14 is connected. “In sync with the * ™ ^ ™?% P £ ^ £ ^

Die Ultraschaileinrichtung arbeitet folgenderma- terer zum anderen Eingang aergs rechteJ·..,.The ultrasound device works as follows to the other input at the right J · ..,.

;.ten: Rechteckimpulse des Generators, deren Dauer Die Triggerschaltung U erze _g ^ ; .ten: Square-wave pulses from the generator, the duration of which The trigger circuit U erze _g ^

gleich der Halbperiode von Ultraschallschwingungen Spannungsimpulse deren uauei gequal to the half-cycle of ultrasonic vibrations voltage pulses whose uauei g

des Wandlerkopt'es im Sendeempfangskopf 3 ist, ge- der Laufzeiten des Echoimpulses m i-rumng unu .des Wandlerkopt'es in the transceiver head 3, the transit times of the E c hoimpulses m i-rumng unu.

langen über den Leistungsverstärker 2 zum akusti- 15 Verzögerungsdauer bei der ron lu. glong over the power amplifier 2 to the acoustic 15 delay time with the ron lu. G

,chen Sendeempfangskopf im Sendeemp.'angskopf 3, pulses i» Empfangswl S ^ Diesej^, chen transceiver head in the transceiver head 3, pulses i »receiver wl S ^ thesej ^

der einen Ultraschallimpuls in den Prüfling aus- der Integrier- und Sp«cherstuIe." „,4 mit einerthe one ultrasonic pulse in the test object from the integrating and storage unit . "", 4 with one

,trahlt. Der von der gegenüberliegenden Prüflings- ser Stufe werden die Spannungs.mpu ^ ""t eine,, radiates. The voltage mu ^ "" t a,

;,äche reflektierte Echoimpu.s wird vom Sendeemp- rer D-^.^OT^^pcniSÄ durch;, surface reflected echo impu.s is emitted by the transmitter D - ^. ^ OT ^^ pcniSÄ through

angskopf3 empfangen und in einen kurzen hochtre- so außerdem cuo<gt J- —-·ι· „ it Dafi,,angskopf3 received and in a short high-trek also cuo <g t J- —- · ι · " it Da fi ,,

luenten elektrischen Impuls umgewandelt, der dem Empfangstei! 5 bedingten Ve7°ßer"ns d Re„~v converted into a luent electrical impulse, which is sent to the receiving party! 5 conditional Ve 7 ° ß er " ns d Re " ~ v

Hingang des Empfangsteils 5 zugeführt wird. wird eine lineare Einteilung der SkalaEntrance of the receiving part 5 is fed. becomes a linear division of the scale

Das am Eingang des Empfangsteils 5 liegende geräts 14 möglich. Heprenzunesanordn.The device 14 located at the entrance of the receiving part 5 is possible. Heprenzunesanordn.

Netzwerk ermöglicht es, den Pegel der ersten Halb- Gleichzeitig blockiert die Begrenzung«ujoran_Network allows the level of the first half- Simultaneously blocks the limitation «ujora n _

..„11- .ι— /^.„„k.„.„_: 1 ·_·ι.ι._ j-o ι..: .. Aa„^m PrrriH>n?enerator pelietenen liiipuis. .. "11- .ι— /^. ""k.".": 1 · _ · ι.ι._ jo ι ..: .. A a ""^ m PrrriH> n? Enerator pelietenen liiipuis.

g , en Pegel der ersten Halbg, en level of the first half

welle des Generatorimpulses so zu wählen, daß bei 95 den vom Erregergenerator ge.11««5™" V wave of the generator pulse to choose so that at 95 the ge from the exciter generator. 11 «« 5 ™ " V

freien Schwingungen (Fig.2a) die Triggerschaltung Begrenzungsanordnung verschießt aen ιfree oscillations (Fig.2a) the trigger circuit limiting arrangement shoots aen ι

!2 ausgelöst und beim Meßbetrieb die Amplitude der Nuiibegrenzungspegel um eine uroDe, u! 2 triggered and the amplitude of the limit limit level by one uroDe, u

ersten Halbwelle (Fig. 2b) kleiner wird und somit Laufzeit des Echoimpulses abhangig si.first half-wave (Fig. 2b) becomes smaller and thus the transit time of the echo pulse is dependent on si.

die Triggerschaltung 12 für den Meßbetrieb vorberei- Die Größe dieser Verschiebung ist "1J*""" 1J ^prepare the trigger circuit 12 for the measuring operation. The size of this shift is " 1 J *""" 1 J ^

ict wird. 30 nahen Meßzone und minimal in der entfernten M.ict will. 30 near measuring zone and minimally in the distant M.

Da bei freien Schwingungen eine der Grenzen des zone, wobei eine gleichmäßige ^v£rzogerung , .Since free oscillations one of the boundaries of the zone, whereby a uniform ^ v £ o rz delay.

Wandlers im Sendeempf angskopf 3 durch die Luft Formung des Auslöseimpulses gewanrieisiciwiru.Transducer in the transceiver head 3 gewanrieisiciwiru through the air shaping of the trigger pulse.

gebildet wird, deren akustischer Widerstand viel klei- Der am Nullpcgel begrenzte Echoimpulsgelai,:is formed, the acoustic resistance of which is much smaller.

ner als der des Wandlenvcrkstoffes ist, hat der Ultra- über den Trennkondensator lü an aie d«».^. schallimpuls im Vergleich zum Generatorimpuls ent-· 35 Transistors 11 im Empfangstell S. macn "" »"- 'is lower than that of the converting material, the ultra has via the separating capacitor lu an aie d «». ^. sound pulse compared to the generator pulse ent- · 35 transistor 11 in the receiving station S. macn "" »" - '

gegengesetzte Polarität. Die aus der Diode 8 und dem kung wird die Vorderflanke dieser zweiten Halbwc.opposite polarity. The one from the diode 8 and the kung becomes the leading edge of this second half-wave.

Widerstand9 bestehende Begrenzungsanordnung läßt zur Formung des Ausloseimpuises rur uic niy,t.Resistance9 existing limiting arrangement allows for the formation of the Ausloseimpuises rur uic niy, t.

die negative Halbwelle des Echoimpulses sowie die schaltung 12 benutzt.the negative half-wave of the echo pulse and the circuit 12 are used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

1 21 2 Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wirdBy the measures according to the invention Patentanspruch: erreicht, daß die erste Halbwelle des Generatoriin-Claim: achieves that the first half-wave of the generator pulses abgeschnitten und nur die zweite Halbwdk-pulses cut off and only the second half-turn Ultraschalleinrichtung für Dickenmessungen des Echoimpulses durchgelassen wird, so daß d-Ultrasonic device for thickness measurements of the echo pulse is let through, so that d- an dünnwandigen Prüflingen, bei der ein aus der 5 »tote Zone« beseitigt wird und auch die Messung vo,,on thin-walled test objects, in which one of the 5 "dead zone" is eliminated and the measurement of Reihenschaltung einer Synchronisiereinrichtung Dicken ermöglicht wird die kleiner ais aie wei,,-Series connection of a synchronizing device allows thicknesses that are smaller than aie white ,, - und eines Leistungsverstärkers bestehender Ge- länge des Ultraschallimpulses sina. nerator einen elektrischen Impuls liefert, der mit- Zur Lösung der Erfindungsaufgabe ,st im üb™,· r, and a power amplifier of the existing length of the ultrasonic pulse sina. nerator supplies an electrical impulse, which is part of the- To solve the problem of the invention, st im ü ™, · r, tels eines Sendeempfangskopfes in einen Ultra- bereits eine Ultraschalleinrichtung fur Dickeniru-by means of a transceiver head in an ultra-already an ultrasonic device for thickness control schallimpuls umgewandelt und in den Prüfling io sungen an dünnwandigen Erzeugnissen vorgeseM ..sound pulse converted and provided in the test object solutions on thin-walled products. ausgestrahlt wird, wobei der von der gegenüber- gen worden (vgl. Offenlegungsscnntt ζυζυ 11/). ......is broadcast, with that of the opposite (cf. Offenlegungsscnntt ζυζυ 11 /). ...... liegenden Prüflingsfläche reflektierte Echoimpuls bei ein von einem Generator mit einer ^yncnronis;lying test object surface reflected echo pulse from a generator with a ^ yncnronis; im Empfangsteil wieder in einen elektrischen Im- schaltung und mit einem mit dieser in Keine gescvin the receiving part back into an electrical connection and with one connected to this in none puls umgewandeJt und einer Triggerschaliung so- teten Leistungsverstärker gelieferter elektrischer »pulse converted and a trigger circuit-based power amplifier supplied electrical » wie einem Registriergerät zugeführt wird, da- 15 puls einem Sendeempfangskopf zugetunrt wird 1how it is fed to a recorder so that the pulse is fed to a transceiver head 1 durch gekennzeichnet, daß am Eingang ein vom Erzeugnis reflektierter Echoimpuls zu eincharacterized in that at the input an echo pulse reflected from the product to a des Empfangsteils (5) ein Netzwerk vorgesehen Empfangsteil gelangt, an dessen Ausgang cof the receiving part (5) is provided a network receiving part, at the output of which c ist, das ein aus einem parallel zum Sendeemp- Triggerschaltung und ein Registriergerat angesch.-is, the one from a parallel to the Sendeemp trigger circuit and a registration device connected. fangskopf (3) liegendes KC-Glied (6,7) sowie sen sind, und die dadurch gekennzeichnet ist, daliCatch head (3) lying KC member (6,7) and sen, and which is characterized by dali eine mit dem RC-GIied (6,7) in Reihe geschal- 20 Synchronisierschaltung ais Sperrschwinger mit ei«=one with the RC-GIied (6,7) connected in series 20 synchronization circuit as a blocking oscillator with ei «= tete, aus einer Diode (8) und einem Widerstand Transistor ausgeführt ist, in dessen Kollektorkreistete, made of a diode (8) and a resistor transistor, in its collector circuit (9) bestehenden Begrenzungsanordnung enthält. Differenzierglied liegt, das mit der Basis eines 2>(9) the existing delimitation arrangement. Differentiator is that with the base of a 2> welche über einen Trennkondensator (10) an die ten, den Leistungsverstärker bildenden Transiswhich via an isolating capacitor (10) to the th, the power amplifier forming transis Basis eines Eingangstransistors (11) im Emp- verbunden ist, in dessen Kollektorkreis der 1^Base of an input transistor (11) is connected in the Emp, in the collector circuit of the 1 ^ fangsteil (5) angeschlossen ist. 25 deempfangskopf gelegt ist, und daß an den Ausy ■catching part (5) is connected. 25 deempfangskopf is placed, and that to the Ausy ■ der Triggerschaltung eine Integrier- und Speiclthe trigger circuit an integrating and memory stufe angeschlossen ist, die aus einem Integrieigl,stage is connected, which consists of an integral, einem Emitterfolgertransistor und einer Poten meterschaltung zur Kompensation der Zeitverzivan emitter follower transistor and a potentiometer circuit to compensate for the Zeitverziv Die Erfindung bezieht sich auf elektronische Ul- 30 rung im Empfangsteil besteht, wobei diese Elemc .The invention relates to electronic monitoring in the receiving part, this Elemc. traschallgeräte, insbesondere auf Ultraschalleinrich- eine Brückenschaltung bilden und die Basistraschallgeräte, especially on ultrasonic devices, form a bridge circuit and form the basis tungen zur Messung der Dicke von dünnwandigen Emitterfolger-Transistors an den Ausgang u.; lines for measuring the thickness of thin-walled emitter follower transistor at the output u .; Prüflingen. Triggerschaltung und sein Emitter an das Integra.-Test items. Trigger circuit and its emitter to the Integra.- Es sind bereits Ultraschalleinrichtungen zur Mes- glied angeschlossen sind, das auch mit dem in (LUltrasonic devices are already connected to the measuring member, which is also connected to the in (L sung der Dicke von dünnwandigen Erzeugnissen be- 35 Brückendiagonalen liegenden Registriergerät verb. ,solution of the thickness of thin-walled products- 35 bridge diagonals lying recording device verb. , kannt (vgl. zum Beispiel Zeitschrift »Defektoskopie«, den ist.knows (cf. for example the magazine »Defektoskopie«, which is. 1966, Moskau, Nr. 6, S. 10 bis 15), bei denen ein aus Schließlich ist eine Ultraschalleinrichtung der ei: der Reihenschaltung einer Synchronisiereinrichtung gangs genannten Art bekanntgeworden (vgl. österrci- und eines Leistungsverstärkers bestehender Genera- chische Patentschrift 264 151), die aber einen Fliptor einen elektrischen Impuls liefert, der mittels eines 40 Flop-Stromkreis mit nur einer stabilen Lage (Mono-Sendeempfangskopfes in einen Ultrsachallimpuls um- flop) hat, während die Erfindung dafür vorteilhaftergewandelt und in den Prüfling ausgestrahlt wird, wo- weise mit dem ftC-Glied und die in Reihe damit liebei der von der gegenüberliegenden Prüflingsfläche gende, über den Trennkondensator an die Basis des, reflektierte Echo-Impuls im Empfangsteil wieder in Eingangstransistors im Empfangsteil angeschlossene einen elektrischen Impuls umgewandelt und einer 45 Begrenzungsanordnung aus der Diode und dem Triggerschaltung sowie einem Registriergerät züge- Widerstand auskommt. Auf diese Weise werden auch führt wird. die Meßgenauigkeit und die Betriebssicherheit der1966, Moscow, No. 6, pp. 10 to 15), in which one is finally an ultrasound device der ei: der Series connection of a synchronizing device mentioned above became known (cf. and a power amplifier of the existing General Patent Specification 264 151), but which has a flip-tor supplies an electrical impulse, which by means of a 40 flop circuit with only one stable position (mono transceiver head in an ultrasound impulse um- flop), while the invention converted it more advantageously and is broadcast in the test specimen, either with the ftC element and the series with it from the opposite test object surface, via the separating capacitor to the base of the, reflected echo pulse in the receiving part connected again in the input transistor in the receiving part converted an electrical pulse and a 45 limiting arrangement of the diode and the Trigger circuit as well as a recording device pulling resistance gets by. That way, too will lead. the measuring accuracy and the operational safety of the Ein Mangel der bekannten Einrichtungen besteht erfindungsgemäßen Ultraschalleinrichtung erhöht, darin, daß sie eine »tote Zone« aufweisen, die durch Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Beendliche Kenngrößen des Tastimpulses bedingt ist 50 Schreibung eines Ausführungsbeispiels und der und die Messung von Dicken verhindert, die kleiner Zeichnung näher erläutert. Es zeigt als die Wellenlänge des Ultraschallimpulses sind. F i g. 1 ein elektrisches Schaltbild der erfindungs-Außerdem weisen die bekannten Einrichtungen keine gemäßen Ultraschalleinrichtung und ausreichende Genauigkeit auf. F i g. 2 a, 2 b Zeitdiagramme zur Erläuterung derA deficiency of the known devices consists of an increased ultrasonic device according to the invention, in that they have a "dead zone," which is characterized by the following the invention on the basis of the terminable Characteristics of the key pulse is conditionally 50 writing of an embodiment and the and prevents the measurement of thicknesses, the small drawing explains in more detail. It shows than the wavelength of the ultrasonic pulse. F i g. 1 is an electrical circuit diagram of the invention the known devices do not have a modern ultrasonic device and sufficient accuracy. F i g. 2 a, 2 b timing diagrams to explain the Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, 55 Funktion der Einrichtung von Fig. 1. eine Ultraschalleinrichtung zur Messung der Dicke Die Ultraschalleinrichtung zur Messung der DickeThe invention is now based on the object 55 function of the device of FIG. an ultrasonic device for measuring the thickness. the ultrasonic device for measuring the thickness von dünnwandigen Prüflingen zu entwickeln, die eine von dünnwandigen Prüflingen besieht aus einem Ge-of thin-walled test objects, which is one of thin-walled test objects from a Messung von mit der Wellenlänge des Ultraschallim- nerator, der eine Synchronisiereinrichtung 1 undMeasurement of with the wavelength of the ultrasonic generator, which a synchronizing device 1 and pulses vergleichbaren Dicken ermöglicht. einen Leistungsverstärker 2 mit einem Transistor ent-pulses of comparable thicknesses. a power amplifier 2 with a transistor Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 60 hält, in dessen Kollektorkreis ein Sendeempfangs-According to the invention, this object is achieved by having a transmit / receive löst, daß am Eingang des Empfangsteils ein Netz- kopf 3 eingeschaltet ist, der über ein Netzwerk zurtriggers that a network head 3 is switched on at the input of the receiving part, which is used via a network werk vorgesehen ist, das ein aus einem parallel zum Unterdrückung der ersten Halbwelle des Generator-factory is provided, the one from a parallel to the suppression of the first half-wave of the generator Sendeempfangskopf liegendes /?C-Glied sowie eine impulses gleichzeitig nut dem Eingang eines Emp-Transceiver head lying /? C-element as well as a pulse at the same time only at the input of a mit dem ÄC-Glied in Reihe geschaltete, aus einer fangsteils5 verbunden ist. Das Netzwerk enthält einconnected in series with the ÄC member, connected from a catch part5. The network contains a Diode und einem Widerstand bestehenden Begren- 65 aus einem Kondensator6 und einem Widerstand?Diode and a resistor 65 consisting of a capacitor6 and a resistor? zungsanordnung enthält, welche über einen Trenn- bestehendes /?C-Glied, das zu dem Sendeempfangs-contains arrangement, which via a separating existing /? C element that goes to the transceiver kondensator an die Basis eines Eingangstransistors kopf 3 parallel geschaltet ist, und eine aus einercapacitor is connected in parallel to the base of an input transistor head 3, and one of a im Empfangsteil angeschlossen ist. Diode 8 und einem Widerstand 9 bestehende Begren-is connected in the receiver. Diode 8 and a resistor 9 existing limiting
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