SU1746297A1 - Ultrasonic device for measurement of contact pressure - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к активным ультразвуковым информационно-измерительным системам и может быть использовано в бурильной технике, в машиностроении и других отрасл х промышленности дл  повышени  точности измерени  контактных давлений в процессе сборки резьбовых соединений или других напр женных контактирующих пар. достигаетс  за счет снабжени  устройства блоком фильтрации с задатчиком и двухканальным аналого-циф- ровь-м преобразователем Устройство в процессе сборки контролируемого соединени  корректирует текущее измеренное значение контактного давлени  с учетом уровн  и характера шумов что обеспечивает повышение точности измерени  2 илThe invention relates to active ultrasound information-measuring systems and can be used in drilling technology, engineering and other industries to improve the accuracy of measuring contact pressures during assembly of threaded connections or other tensioned contact pairs. achieved by supplying the device with a filtering unit with a setting device and a two-channel analog-to-digital converter The device, during assembly of the monitored compound, corrects the current measured value of the contact pressure taking into account the level and nature of noise, which provides an increase in the measurement accuracy of 2 or more

Description

Изобретение относитс  к активным информационно-измерительным системам и может быть использовано в бурильной технике , на стендах дл  сборки замков с буриль- иы&.и трубами и муфт с обсадными трубами, используемых при бурении нефт ных и газовых скважин, а также в машиностроительной и других отрасл х промышленности дл  контрол  контактных давлений в напр женных контактирующих парах по сопр гаемым поверхност м узлов машин и механизмовThe invention relates to active information-measuring systems and can be used in drilling equipment, on stands for assembling locks with drilling tools and tubes, and sleeves with casing pipes used in drilling oil and gas wells, as well as in engineering and other industries. industries to control contact pressures in tight contact pairs on mating surfaces of machine components

Известно устройство дл  ультразвукового неразрушзющего контрол  изделий, включающее излучающий и принимающий пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП), ультразвуковой генератор, приемник , глубиномер, системы временной селекции и индикации, причем контроль ведетс  с применением зеркально-теневого метода при включении ПЭП по раздельной схемеA device for ultrasonic non-destructive testing of products is known, including radiating and receiving piezoelectric transducers (PEP), an ultrasonic generator, receiver, depth gauge, time selection and indication systems, the monitoring being carried out using a mirror-shadow method when the PEP is turned on according to a separate scheme

Оц.кэко из-за того, что обьект измерений , пьезоэлектрические преобразователи и остальные субсистемы подвержены вли нию внешних и внутренних возмущающих факторов, то в таких устройствах возникают искажени  и неконтролируемые задержки измерительных сигналов что приводит к очень большим погрешност м измерений (до 20-30% и большеBecause the measurement object, the piezoelectric transducer and other subsystems are influenced by external and internal perturbing factors, distortion and uncontrollable delays of the measurement signals occur in such devices (up to 20-30 % and more

Известен ультразвуковой дефектоскоп, содержащий генератор излучатель приемник , блок автоматической регулировки усиXIKnown ultrasonic flaw detector containing generator emitter receiver, automatic adjustment unit usiXI

а but

ю юyu yu

лени , блок регистрации дефектов, блок эталонного сигнала и блок сравнени . Кроме того, он снабжен последовательно соединенными блоком электронных ключей, блоком пам ти, дополнительным блоком электронных ключей, сумматором, блоком компаратров, блоком управлени  и блоком датчиков положени .laziness, defect detection unit, reference signal unit and comparison unit. In addition, it is equipped with a series of electronic keys, a memory unit, an additional electronic key block, an adder, a comparator block, a control unit, and a position sensor unit.

В этом устройстве с целью уменьшени  погрешностей, вызванных колебани ми параметров узлов электронно-акустического тракта, предусмотрено выполнение процедуры калибровки в промежутках между операци ми контрол . Однако така  калибровка не может быть выполнена при измерении измен ющегос  во времени параметра .In this device, in order to reduce errors caused by oscillations of the parameters of the electronic-acoustic path nodes, the calibration procedure is performed in the intervals between control operations. However, such a calibration cannot be performed when measuring a parameter that varies over time.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство , в котором дл  того, чтобы исключить динамические погрешности, которые получаютс  за счет неравномерной спектральной характеристики пьезоэлектрических преобразователей, примен ют корректирующие цепи, Сущность этих корректирующих цепей, которые называютс  инверсными фильтрами, заключаетс  в использовании в измерительной цепи устройства с передаточной функцией, равней обратной передаточной функции канала излучатель - объект измерени  - приемник. Таким образом, инверсный фильтр компенсирует динамику рассматриваемого канала, а следовательно, и динамические ошибки, которые могли бы возникнуть в этом канале.The closest in technical essence to the present invention is a device in which, in order to eliminate the dynamic errors that are obtained due to the non-uniform spectral characteristics of piezoelectric transducers, correction circuits are used. The essence of these correction circuits, which are called inverse filters, is to use the measuring circuit of the device with the transfer function, equal to the inverse transfer function of the channel emitter - object of measurement - receiver. Thus, the inverse filter compensates for the dynamics of the channel in question, and, consequently, the dynamic errors that could occur in this channel.

Однако применение такого устройства затруднительно из-за сложности технической реализации передаточной функции самого корректирующего фильтра, а также в св зи с возникновением проблемы обеспечени  устойчивости всей измерительной системы. Кроме того, отсутствие в нем технических средств подавлени  неконтролируемых флуктуационных помех, которыми дл  случа  контрол  контактных давлений резьбовых соединений труб  вл ютс  качество акустического контакта, шероховатость поверхностей соедин емых деталей, неоднородность химического и структурного состава материала этих деталей , степень их упругой и пластической деформации , наличие дефектов в контролируемых детал ), изменени  температурного режима оезьбоього соединени  и др. Эти помехи аддитивно накладываютс  на величину полезного выходного сигнала и искажают его.However, the use of such a device is difficult due to the complexity of the technical implementation of the transfer function of the correction filter itself, as well as due to the problem of ensuring the stability of the entire measuring system. In addition, the lack of technical means in it to suppress uncontrolled fluctuation noise, which for controlling the contact pressures of threaded pipe connections, is the quality of the acoustic contact, the roughness of the surfaces of the parts to be connected, the heterogeneity of the chemical and structural composition of the material of these parts, their degree of elastic and plastic deformation, the presence of defects in the monitored parts), changes in the temperature mode of the oyo joint, etc. These interferences are additively superimposed on Well, the useful output signal and distort it.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  контактных давлений в процессе сборки резьбовых соединений .The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring contact pressures during assembly of threaded connections.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что ультразвуковое устройство, содержащее последовательно соединенные синхронизатор , генератор зондирующих импульсов и излучающий электроакустический преобразователь , приемный электроакустический преобразователь и подключенный его вы0 ходу усилитель, подключенный к выходу синхронизатора временной селектор, выход которого подключен к управл ющему входу усилител / дополнительно снабжено последовательно соединенными задатчи5 ком и блоком фильтрации, выход которого подключен к индикатору, двухканальным аналого-цифровым преобразователем, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу усилител  и второ0 му входу генератора зондирующих импульсов , а выход - к второму входу блока фильтрации, при этом выход усилител  соединен с входом задзтчикаThe goal is achieved by the fact that an ultrasound device containing a synchronously connected synchronizer, a probe pulse generator and an electroacoustic transducer, a receiving electroacoustic transducer and an amplifier connected to its output, connected to the synchronizer output, a time selector whose output is connected to the control input of the amplifier / additionally equipped two consecutive setters and a filtering unit, the output of which is connected to the indicator, are two anal analog-to-digital converter, first and second inputs of which are respectively connected to the output of the amplifier and vtoro0 mu entry sounding pulse generator, and an output - to a second input of the filtering unit, wherein the output amplifier is connected to the input zadztchika

На фиг. 1 представлена функциональ5 на  схема ультразвукового устройства дл  измерени  контактных давлений, на фиг 2 - схема блока фильтрации.FIG. 1 shows a functional5 on the scheme of an ultrasonic device for measuring contact pressures; FIG. 2 is a diagram of a filtering unit.

Устройство содержит генератор 1 зондирующих импульсов излучающий 2 иThe device contains a generator 1 probe pulses radiating 2 and

0 приемный 3 электроакустические преобразователи , усилитель 4, двухканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, блок 6 фильтрации, индикатор 7, задатчик 8 синхронизатор 9 и временной селектор 10.0 receiving 3 electro-acoustic transducers, amplifier 4, dual-channel analog-to-digital converter (ADC) 5, filtering unit 6, indicator 7, setting unit 8 synchronizer 9 and time selector 10.

5Генератор 1 зондирующих импульсов5Generator 1 probe pulses

предназначен дл  получени  кратковременных импульсов высокочастотных электрических колебаний, которые используютс  дл  возбуждени  изл/чающего электрическогоdesigned to receive short pulses of high-frequency electrical oscillations that are used to excite radiating electric

0 преобразовател  2. Основными элемен гами генератора 1 зондирующих импульсов  вл ютс  колебательным контур включающий электроакустический преобразователь, электронную схему (ключ), обеспсчиваю5 L I/Ю генерацию коротких импульсов, и ин- lerpaiop. Импульсы с выхода генератора 1 зонц рующих импульсов параллельно под- чюгс  на его интегратор, где они преобразуютс  в непрег) вный аналоговый сигнал,0 converter 2. The main elements of the probe pulse generator 1 are oscillatory circuits including an electro-acoustic converter, an electronic circuit (key), providing a 5 L I / O generation of short pulses, and inte-lrpaiop. The pulses from the output of the oscillating generator 1 are parallel to the subconnect to its integrator, where they are converted into a continuous analog signal,

0 поступающий F- d дгзухканальный АЦП 5. Излучающим 2 г принимающий 3 электроакустический пр. эбразователи предназначены соответствен1 ю дл  возбуждени  и преобразовани  у- ырззвуковых волн, т.е. дл  со5 здани  деформаций при возникновении в г /ззоэлементе туеменного эпект: ическо- го пол  и создани  электрической , у.укции в  лектр зкустичес/ом преобразователе в результате мох .ьмеских напр  . и пре .фззовзтс-v .юпсиь- э; ютс 0 incoming F- d dgzukhkanal ADC 5. With emitting 2 g receiving 3 electro-acoustic avenue, the converters are designed to excite and convert acoustic waves, i.e. in order to create deformations when a dark efect is created in the z / zo element: electric field and electric field, in the electrical transducer, as a result of moss eleven. and pr. fuzzzz-v. Jupps-e; are

элементы из пьезоэлектрических материалов , например, на основе титаната бари .elements of piezoelectric materials, for example, based on barium titanate.

Усилитель 4 служит дл  усилени  и выпр млени  электрических сигналов и содержит электронный ключ, предусилитель, 5 измеритель амплитуды сигналов, усилитель высокой частоты, детектор, видеоусилитель и интегратор, Электронный ключ по сигналу с временного селектора 10 соедин ет вход предусилител  с приемным электроаку- 10 стическим преобразователем 3 на врем  действи  последнего. Предусилитель обеспечивает электрическое согласование усилительного тракта с приемным электроакустическим преобразователем 3. Дл  из- 15 мерени  отношений сигналов на входе усилител  высокой частоты имеетс  калиброванный делитель напр жени , который  вл етс  основной составной частью измерител  амплитуд сигналов. Усилитель высо- 20 кой частоты усиливает полученный сигнал. Последний поступает на детектор, который выдел ет однопол рную огибающую радиоимпульса . Продетектированные импульсы поступают на видеоусилитель, а затем на 25 интеграторе преобразовываютс  в непрерывный аналоговый сигнал.Amplifier 4 serves to amplify and reclaim electrical signals and contains an electronic key, a preamplifier, a 5 signal amplitude meter, a high frequency amplifier, a detector, a video amplifier and an integrator. An electronic key on a signal from the time selector 10 connects the preamplifier input to the receiving electro-acoustic converter 3 at the time of action of the latter. A preamplifier provides electrical matching of the amplifier path to the receiving electroacoustic converter 3. To measure the relationship of the signals at the input of the high frequency amplifier, there is a calibrated voltage divider, which is the main component of the signal amplitude meter. A high-frequency amplifier amplifies the received signal. The latter arrives at the detector, which emits a unipolar radio pulse envelope. The detected pulses are fed to a video amplifier, and then converted to a continuous analog signal at 25 integrator.

Двухканальный АЦП 5 предназначен дл  преобразовани  аналоговых сигналов, поступающих с генератора 1 зондирующих 30 импульсов и усилител  4 ч цифровую форму. Двухканальный АЦП 5 содержит аналоговый коммутатор на два входа и, собственно, АЦП, Аналоговый коммутатор может быть выполнен на базе микросхем типа К 176 КТ1 35 или К 561 КТЗ, а АЦП, например, на базе микросхемы КР572ПВ1А.The two-channel ADC 5 is designed to convert analog signals from a generator of 30 probing pulses and a 4-hour amplifier to digital form. A two-channel ADC 5 contains an analog switch for two inputs and, in fact, an ADC, an analog switch can be made on the basis of K 176 KT1 35 or K 561 KTZ microcircuits, and the ADC, for example, on the KR572PV1A microcircuit.

Блок 6 фильтрации предназначен дл  выработки оптимальной оценки напр жени , снимаемого с усилител  4, которое ха- 40 рактеризует амплитуду ультразвуковых колебаний.The filtering unit 6 is designed to develop an optimal estimate of the voltage taken from amplifier 4, which characterizes the amplitude of ultrasonic vibrations.

Индикатор 7 предназначен дл  индикации величины контактного давлени , 45 выраженного в мегапаскал х и содержит масштабирующее устройство, преобразующее полученную в блоке 6 фильтрации оптимальную оценку амплитуды ультразвуковых колебаний в величину кон- 50 тактного давлени , возникающего по сопр женным поверхност м резьбового соединени  или в напр женных слоистых средах, и, собственно, цифровой индикатор. Индикатор 7 может быть выполнен на базе 55 однокристалльной микроЭВМ КМ1816ВЕ- В, микросхем КР514ИД2 и цифровых индикаторов типа АЛСЗЗЗБ,The indicator 7 is designed to indicate the magnitude of the contact pressure, 45 expressed in megapascals, and contains a scaling device that converts the optimum estimate of the amplitude of ultrasonic vibrations obtained in filtering unit 6 to the magnitude of the contact pressure generated by the conjugate surfaces of the threaded joint or in tension layered environments, and, in fact, a digital indicator. Indicator 7 can be made on the basis of 55 single-crystal microcomputer KM1816BE-V, KR514ID2 microcircuits and digital indicators of type ALSZZZB,

С помощью задатчика 8 блоку 6 фильтрации задают следующие константы: Using the setting device 8, the filtering unit 6 is given the following constants:

Персию шумов состо ни  Oq, дисперсию шумов измерени  сг, параметр ультразвуковой измерительной системы (р и начальное значение ошибки фильтрации , За- датчик 8 может быть собран с помощью программируемых переключателей типа ПП-10 и элементов пам ти с трехстабильны- ми состо ни ми на выходе. При условии наличи  разрешающего сигнала с усилител  4 на выходе программируемых переключателей образуютс  двоично-дес тичные коды выставленных цифр.Persion of the noise state Oq, the noise dispersion of the measurement cr, the parameter of the ultrasonic measuring system (p and the initial value of the filtering error, the Sensor 8 can be assembled using programmable switches of type PP-10 and memory elements with three stable states Subject to the presence of an enable signal from amplifier 4, the binary-decimal codes of the set digits are formed at the output of the programmable switches.

Синхронизатор 9 предназначен дл  выработки последовательности импульсов, которые синхронно запускают генератор 1 зондирующих импульсов и временной селектор 10. В качестве синхронизатора 9 используют автоколебательный блокинг-ге- нератор, который вырабатывает импульсы отрицательной пол рности.The synchronizer 9 is designed to generate a sequence of pulses that synchronously start the generator of 1 probe pulses and the time selector 10. As the synchronizer 9, a self-oscillating blocking generator, which produces negative polarity pulses, is used.

Дл  выделени  полезного сигнала, поступающего на вход усилител  4, служит временной селектор 10. С этой целью в нем содержитс  калиброванна  схема временной задержки синхронизирующего импульса. В момент окончани  задержки во временном селекторе 10 формируетс  импульс , который используетс  дл  запуска ге- нератора стробирующего импульса, позвол ющего выполнить временную селекцию в усилителе 4.A time selector 10 serves to isolate the useful signal entering the amplifier 4. For this purpose, it contains a calibrated time delay circuit of the clock pulse. At the time of the end of the delay, a pulse is formed in the time selector 10, which is used to start the generator of the gating pulse, allowing time selection in the amplifier 4.

Генератор 1 зондирующих импульсов, усилитель 4, синхронизатор 9 и временной селектор 10 можно выполнить по схемам дефектоскопа ультразвукового УД2-12.The probe pulse generator 1, amplifier 4, synchronizer 9, and time selector 10 can be performed according to the ultrasound detector UD2-12.

Блок 6 фильтрации (фиг.2) состоит из даух элементов 6.1 и 6.11 задержки четырех умножителей 6.2, 6.5. 6.6 и 6.12, п ти сумматоров 6.3, 6.4, 6.8 - 6.10, делител  6.7, квадратора 6.13, кнопки 6.14 и реле 6.15. Выход первого элемента 6.1 задержки соединен с входом первого умножител  6.2, второй вход которого соединен с входом квадратора 6.13 и выходом задатчика 8. выход первого умножител  6.2 параллельно соединен с первыми входами первого 6.3 и второго 6.4 сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом двухканального АЦП 5, третий вход первого сумматора 6.3 соединен с выходом умножител  6.5, первый вход которого соединен с выходом второго сумматора 6.4. Выход делител  6.7 параллельно соединен с вторым входом второго умножител  6.5 и первым входом третьего умножител  6.6, второй вход последнего соединен с первым входом делител  6.7, первыми входами третьего 6,9 и четвертого 6.8 сумматоров и выходом п того сумматора 6.10, выход третьего умножител  6.6 соединен с вторымThe filtering unit 6 (FIG. 2) consists of the douh elements 6.1 and 6.11 of the delay of four multipliers 6.2, 6.5. 6.6 and 6.12, five adders 6.3, 6.4, 6.8 - 6.10, divider 6.7, quadrant 6.13, buttons 6.14 and relay 6.15. The output of the first delay element 6.1 is connected to the input of the first multiplier 6.2, the second input of which is connected to the input of the quadrant 6.13 and the output of the setter 8. The output of the first multiplier 6.2 is connected in parallel with the first inputs of the first 6.3 and second 6.4 adders, the second inputs of which are connected to the output of a two-channel ADC 5 The third input of the first adder 6.3 is connected to the output of multiplier 6.5, the first input of which is connected to the output of the second adder 6.4. The output of the divider 6.7 is connected in parallel with the second input of the second multiplier 6.5 and the first input of the third multiplier 6.6, the second input of the last is connected to the first input of the divider 6.7, the first inputs of the third 6.9 and fourth 6.8 adders and the output of the fifth adder 6.10, the output of the third multiplier 6.6 is connected with the second

входом третьего сумматора 6.9, выход которого через втсрой элемент 6.11 задержки и размыкающий контакт реле 6.15 соединен с первым входом четвертого умножител  6.12, второй вход которого соединен с выходом квадратора 6.13, а выход четвертого умножител  6.12 соединен с первым входом п того сумматора 6.10, второй вход которого и второй вход четвертого сумматора 6.8 соединены с выходом задатчика 8. Выход четвертого сумматора 6.8 соединен с вторым входом делител  6,7. Кроме того, первый вход четвертого умножител  6.12 через замыкающий контакт реле 6,15 соединен с выходом задатчика 8, а кнопка 6.14 последовательно соединена с обмоткой реле 6.15. Выход первого сумматора 6.3 параллельно соединен с входом первого элемента 6.1 задержки и входом индикатора 7.the input of the third adder 6.9, the output of which through the secondary delay element 6.11 and the disconnecting contact of relay 6.15 is connected to the first input of the fourth multiplier 6.12, the second input of which is connected to the output of quadrant 6.13, and the output of the fourth multiplier 6.12 is connected to the first input of the fifth adder 6.10, the second input of which the second input of the fourth adder 6.8 is connected to the output of the setting device 8. The output of the fourth adder 6.8 is connected to the second input of the divider 6.7. In addition, the first input of the fourth multiplier 6.12 through the closing contact of the relay 6.15 is connected to the output of the setting device 8, and the button 6.14 is connected in series with the winding of the relay 6.15. The output of the first adder 6.3 is connected in parallel with the input of the first delay element 6.1 and the input of the indicator 7.

В блоке 6 фильтрации новое значение оптимальной оценки напр жени  хк, снимаемого с усилител  4, которое характеризует контактное давление в резьбовом соединении в дискретный момент времени tk. вычисл етс  из предыдущего значени  оценки напр жени  xVi. полученного в момент времени tk-1, путем прибавлени  взвешенной разности между измеренным значением этого напр жени  Zk в момент времени tk и его оценкой в момент времени tk-1 и прибавлением детерминированного воздействи  (зондирующего сигнала) Uk. т.е. новое значение оценки вычисл етс  по следующему алгоритму:In filtering unit 6, the new value of the optimal estimate of the voltage xk taken from amplifier 4, which characterizes the contact pressure in the threaded connection at the discrete time point tk. calculated from the previous value of the voltage estimate xVi. obtained at time tk-1 by adding the weighted difference between the measured value of this voltage Zk at time tk and its estimate at time tk-1 and adding a deterministic effect (probing signal) Uk. those. The new value of the estimate is calculated by the following algorithm:

xk-i+Uk+Kk( kk-i), xk-i + Uk + Kk (kk-i),

где р - параметр ультразвуковой измерительной системы, определ емый эмпирическим путем в процессе настройки системы и вводимый в блок фильтрации с помощью задатчика 8;where p is a parameter of the ultrasonic measuring system, which is determined empirically in the process of setting up the system and is introduced into the filtering unit using the setting device 8;

Kk - коэффициент коррекции ошибки фильтрации, который определ етс  следующим образом:Kk is the filter error correction coefficient, which is defined as follows:

KkKk

-1/k -1 +0q $ Щ k - 1/k - 1 + Oq O -1 / k -1 + 0q $ yk k - 1 / k - 1 + Oq O

где Oq - дисперси  шумов состо ни , т.е. суммарной помехи, котора  аддитивно накладываетс  на полезный сигнал;where Oq is the state noise dispersion, i.e. total interference that is additively superimposed on the wanted signal;

а - дисперси  шумов измерени , т.е. неконтролируемых шумов регистрирующей аппаратуры;a - measurement noise dispersion, i.e. uncontrolled noise recording equipment;

fft-1/k-i - ошибка фильтрации полезного сигнала, т.е. напр жени , снимаемого с приемника 4, в момент времени tic-t.fft-1 / k-i - filtering error of the useful signal, i.e. the voltage taken from receiver 4 at the time tic-t.

Обе величины Oq и оЈ определ ютс  предварительно на основании статистических характеристик указанных шумов и задаютс  в блок 6 фильтрации с помощью задатчика 8. Значение величины ошибки fc-l/k-l получаетс  из величины ошибки J/k/k в момент времени tk путем задержки на один такт.Both Oq and OЈ are preliminarily determined on the basis of the statistical characteristics of these noises and are set in filtering block 6 using a setting device 8. The error value fc-l / kl is obtained from the error value J / k / k at time tk by a delay of one tact.

В свою очередь k/k определ етс  из следующей формулы:In turn, k / k is determined from the following formula:

Jflc/H 0 tfc-1/k-1+ OqXl-Kk).Jflc / H 0 tfc-1 / k-1 + OqXl-Kk).

5 Начальное значение ошибки фильтрации задаетс  априори в виде положительного числа с помощью задатчика 8.5 The initial value of the filtering error is set a priori in the form of a positive number using the setting unit 8.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

0 Перед началом контрол  контактных давлений, например, в процессе сборки резьбовых соединений обсадных труб на резьбовом соединении устанавливают, создава  надежный акустический контакт,0 Before starting the control of contact pressures, for example, in the process of assembling threaded casing joints on a threaded joint, establish a reliable acoustic contact,

5 излучающий 2 и приемный 3 электроакустические преобразователи. На задатчикеб выставл ют предварительно определенные5 radiating 2 and receiving 3 electroacoustic transducers. Predefined

значени  дисперсии шумов состо ни  Oq, дисперсии шумов измерени  о§, параметраthe value of the noise dispersion of the state Oq, the noise dispersion of the measurement of §, the parameter

0 (р данной ультразвуковой измерительной системы, а также начальное значение ошибки фильтрации т/ko/ko. Нажатием кнопки б. И на блоке 6 фильтрации начальное значение ошибки фильтрации из задатчика 80 (p of this ultrasonic measuring system, as well as the initial value of the filtering error t / ko / ko. Pressing button B. And on the filtering unit 6, the initial value of the filtering error from the setting device 8

5 через замыкающий контакт реле 6.15 вводитс  в умножитель 6.12 блока 6 фильтрации . После этого включают генератор 1 зондирующих импульсов. Последний с частотой задаваемой ему генератором синх0 ронизирующих импульсов, возбуждает пьезопластину излучающего электроакустического преобразовател  2. Ультразвуковые колебани , проход  через сопр женные поверхности витков резьбового соединени ,5 through the closing contact of relay 6.15 is inputted into multiplier 6.12 of filtering unit 6. After that include the generator 1 probe pulses. The latter, with the frequency of a synchronizing pulse generator set to it, excites the piezoelectric plate of the radiating electroacoustic transducer 2. Ultrasonic vibrations, passage through the mating surfaces of the turns of the threaded connection

5 отражаютс  от донной поверхности соединени  и попадают на приемный электроакустический преобразователь 3, где они преобразуютс  в электрические сигналы, поступающие на вход усилител  4. Послед0 ний включаетс  только на врем  действи  стробирующего импульса, поступающего с временного сзлектора 10. Усиленный и про- детектированный сигнал напр жени  с усилител  4 поступает на вход двухканального5 are reflected from the bottom surface of the junction and are fed to the receiving electroacoustic transducer 3, where they are converted into electrical signals at the input of amplifier 4. The sequences are turned on only for the duration of the strobe pulse from the temporal reflector 10. The amplified and detected signal eg amplifier 4 is fed to the input of a two-channel

5 АЦП 5, на атором вход которого поступает сигнал с генератора 1 зондирующих импульсов . Здесь происходит преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму. Полученна  в дискретные моменты времени5 ADC 5, at the input of which receives a signal from the generator 1 probe pulses. Here is the conversion of analog signals into digital form. Received at discrete times

tk в процессе свинчивани  труб информаци  о величине зондирующих импульсов Uk и величине напр жени , снимаемого с усилител  4, Zk в виде цифрового кода от двух- канального АЦП 5 поступает на вход блока 6 фильтрации. За счет действи  синхронизатора 9 в те же моменты времени tk, когда работает усилитель 4. с его выхода поступает разрешающий сигнал на выходные схемы задатчика 8, в результате чего на второй вход блока 6 фильтрации поступают цифровые коды выставленных величин Oq,(rt,(pvtk in the process of screwing pipes, information about the magnitude of the probe pulses Uk and the voltage taken from amplifier 4, Zk as a digital code from a two-channel ADC 5 is fed to the input of filtering unit 6. Due to the action of the synchronizer 9 at the same time points tk, when the amplifier 4 is operating. From its output, a permitting signal arrives at the output circuits of the setting unit 8, as a result of which the second input of the filtering unit 6 receives the digital codes of the set values Oq, (rt, (pv

П ko АО P ko JSC

В блоке 6 фильтрации задержанное на один такт на элементе 6.1 задержки значение оптимальной оценки напр жени  хы, снимаемого с усилител  4, в умножителе 6.2 перемножаетс  со значением параметра (р. Полученное значение вычитаетс  в сумматоре 6.4 из текущего значени  напр жени  zk и умножаетс  на коэффициент коррекции ошибки фильтрации Kk в умножителе 6.5. Выходное значение последнего складываетс  в сумматоре 6.3 с выходным значением умножител  6.2 и величиной зондирующего сигнала Uk- Полученна  величина  вл етс  новым значением Xk оптимальной оценки напр жени , снимаемого с ;силител  4 в момент времени tk. Одновременно значение параметра f, поступающее от задатчика 8, умножаетс  само на себ  в квадраторе 6.13. Полученное значение у в умножителе 6.12 умножаетс  на величину начального значени  ошибки фильтрации rj k0A0 (B Г1(ЭР вый момент времени ti) или на величину ошибки фильтрации j/k-1/k-i в последующие моменты времени tk-1. Значение произведени  yr k-1/k-i в сумматоре 6.10 складываетс  с поступающей от задатчика 8 величиной Oq. Полученна  суммаIn filtering block 6, the value of the optimal estimate of the voltage xy taken from amplifier 4 delayed by one cycle 6.1 in multiplier 6.2 is multiplied with the parameter value (p. The resulting value is subtracted in adder 6.4 from the current voltage value zk and multiplied by a factor correction error filtering Kk in the multiplier 6.5. The output value of the latter is added in the adder 6.3 with the output value of the multiplier 6.2 and the value of the probing signal Uk- The resulting value is the new value Xk of the optimal estimate the voltage taken from the silicon 4 at time tk. Simultaneously, the value of the parameter f coming from the setpoint 8 is multiplied by itself in the quad 6.13.The resulting value of y in the multiplier 6.12 is multiplied by the value of the initial value of the filtering error rj k0A0 (B G1 ( The ER is the time ti) or the filtering error j / k-1 / ki at subsequent time points tk-1. The value of the product yr k-1 / ki in the adder 6.10 is added to the Oq value coming from the setting unit 8. Amount received

jj -i/k-i+ Oq поступает параллельно на вход делител  6.7, умножител  6.6 и сумматоров 6.8 и 6.9. В сумматоре 6.8 она складываетс  с поступающей от задатчика 8 величиной oj, полученный результатjj -i / k-i + Oq goes in parallel to the input of the divider 6.7, multiplier 6.6 and adders 6.8 and 6.9. In the adder 6.8, it is added to the value oj arriving from the setting unit 8, the result obtained

f Jjk-iA i+ Oq+ подаетс  на делитель 6.7. Выходом последнего  вл етс  значение коэффициента коррекции ошибки фильтрации Kk в момент времени tk.. которое получаетс  в результате делени  величиныf Jjk-iA i + Oq + is fed to divider 6.7. The output of the latter is the value of the filtering error correction factor Kk at time tk .. which is obtained by dividing the value

$ f/k-l/k-i+ Oq на величину fr /k-l/k-i+ Oq+ +0.. Одновременно в сумматоре 6.9 из величины .-i/k-- + Oq вычитаетс , получен0$ f / k-l / k-i + Oq by fr / k-l / k-i + Oq + +0. At the same time in the adder 6.9 from the value. -i / k-- + Oq is subtracted, received 0

5five

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

ное в умножителе 6.6, ее произведение на величину коэффициента коррекции ошибки фильтра Kk, Выходом сумматора 6.9  вл етс  значение ошибки фильтрации трс/k в момент времени tk. Значение ошибки фильтрации k-1/k-i в момент времени tk-1 получаетс  из величины rjk/k путем задержки на один такт, котора  осуществл етс  в элементе 6.11 задержки.in the multiplier 6.6, its product by the magnitude of the filter error correction factor Kk. The output of the adder 6.9 is the value of the filtering error tpc / k at the time tk. The filtering error value k-1 / k-i at time tk-1 is obtained from the value rjk / k by a delay of one cycle, which is performed in delay element 6.11.

Вычисленное в блоке 6 фильтрации новое значение xk оптимальной оценки напр жени , снимаемого с усилител  4 в момент времени tk, поступает на индикатор 7, на котором осуществл етс  индикаци  величины контактного давлени , возникающего в резьбовом.соединении в процессе сборки обсадных труб в момент времени tk.The new value xk of the optimum estimate of the voltage taken from amplifier 4 at time tk calculated by filtering unit 6 enters indicator 7, which indicates the amount of contact pressure that occurs in the threaded connection during casing assembly at time tk .

Таким образом, предлагаемое устройство в темпе с процессом измерени  на основании априорной информации о статических характеристиках шумов состо ни Thus, the proposed device is in pace with the measurement process on the basis of a priori information about the static characteristics of the state noise

Claims (1)

Oq и шумов измерени  oj, а также параметра р, корректирует текущее значение напр жени , снимаемого с приемника, по принципу формировани  оптимальной оценки, тем самым повыша  точность измерени  контактных давлений в процессе сборки резьбоБы-с соединений или других напр женных контактирующих пар. Формула изобретени  Ультразвуковое устройство дл  измерени  контактных давлений, содержащее последовательно соединенные синхронизатор , генератор зондирующих импульсов и излучающий электроакустический преобразователь , приемный электроакустический преобразователь и подключенный к его выходу усилитель, подключенный к выходу синхронизатора временной селектор, выход которого подключен к управл ющему входу усилител , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  контактных давлений в процессе сборки резьбовых соединений, оно снабжено последовательно соединенными задат- чикоми блоком фи-ьтргции, выход которого подключен к индикатору, двухканальным аналого-цифрогым преобразователем, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу усилител  и второму выходу генератора зондирующих импульсов , а выход - к второму входу блока фильтрации, при этом выход усилител  соединен с входом задатчика.Oq and measurement noise oj, as well as the parameter p, corrects the current value of the voltage taken from the receiver, according to the principle of forming the optimal estimate, thereby increasing the accuracy of measuring contact pressures during assembly of threaded connections or other tensioned contacting pairs. An ultrasonic device for measuring contact pressures containing a synchronizer connected in series, a probe pulse generator and a radiating electro-acoustic transducer, a receiving electro-acoustic transducer and an amplifier connected to its output, connected to the output of a synchronizer, a time selector whose output is connected to the control input of the amplifier, characterized by that, in order to improve the accuracy of measuring contact pressures during assembly of threaded connections It is equipped with a fi-transcation unit connected in series by the pre-setting, the output of which is connected to the indicator, a two-channel analog-to-digital converter, the first and second inputs of which are connected respectively to the output of the amplifier and the second output of the generator of probe pulses, and the output to the second input of the unit filtering, while the output of the amplifier is connected to the input of the setter. реэА&обое c0edv#Ј#t/ereeA & oboe c0edv # Ј # t / e бb г . /g. / .-.-