UA75290C2 - Method for measuring the thickness of an article - Google Patents

Abstract

The proposed method for measuring the thickness of an article consists in determining the correlation function of radio pulses passing through the article, the spectrum of the correlation function, and the interval between the adjacent components of the spectrum of the correlation function that corresponds to the time interval during which the radio pulse traverses the distance that is equal to the double thickness of the article. The present invention provides a possibility to increase the measurement accuracy due to the decrease of the signal-to-noise ratio and exclude the necessity to determine maximums of the correlation function.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до галузі метрології і може бути використаний для вимірювання товщини 2 електропровідних і феромагнітних виробів при малих відносинах сигнал/шум.The invention relates to the field of metrology and can be used to measure the thickness of 2 electrically conductive and ferromagnetic products with low signal/noise ratios.

Відомий електромагнітоакустичний спосіб вимірювання товщини, заснований на фізичному ефекті взаємної трансформації електромагнітних коливань у пружні (Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля,A well-known electromagnetic-acoustic method of thickness measurement, based on the physical effect of mutual transformation of electromagnetic oscillations in springs (Yermolov I.N. Theory and practice of ultrasonic control,

М.:- "Машиностроение". 1981. 240 с.).M.: - "Mashinostroenie". 1981. 240 p.).

До недоліків електромагнітоакустичного способу варто віднести його низьку чутливість. 70 Найбільш близьким по сукупності ознак до винаходу є кореляційний електромагнітоакустичний спосіб вимірювання товщини виробів (Сучков Г. М. Обработка информации. Возможности корреляционного анализа при толщинометрий ЗМА методом// Контроль. Диагностика, 2002. Мо8. С. 37-40), що полягає у формуванні зондувальних радіоімпульсів, збудженні ультразвукових механічних коливань у виробі, прийомі відбитого від дна виробу сигналу й обчисленні кореляційної функції 2 ою - Два де М - однобічна спектральна щільність шуму; 2) - коливання, прийняте на кінцевому інтервалі Г; 8Ж) - корисний сигнал, прийнятий на фоні адитивного гаусовського білого шуму.The disadvantages of the electromagnetic-acoustic method include its low sensitivity. 70 The closest combination of features to the invention is the correlational electromagnetic-acoustic method of measuring the thickness of products (G.M. Suchkov, Processing of information. Possibilities of correlation analysis with thickness gauges by the ZMA method// Kontrol. Diagnostika, 2002. Mo8. P. 37-40), which consists in the formation of probing radio pulses, the excitation of ultrasonic mechanical vibrations in the product, the reception of the signal reflected from the bottom of the product, and the calculation of the correlation function. 2) - oscillation taken at the final interval Г; 8Ж) is a useful signal received against the background of additive Gaussian white noise.

Значення параметру Л, що відповідає максимуму кореляційної функції, однозначно зв'язано з товщиною виробу і дорівнює часу проходження радіоімпульсом відстані, що відповідає подвоєній товщині виробу.The value of the L parameter, which corresponds to the maximum of the correlation function, is uniquely related to the thickness of the product and is equal to the time for the radio pulse to travel the distance corresponding to twice the thickness of the product.

Даний спосіб має значну погрішність при малих відносинах сигнал/шум і вимагає застосування спеціальних процедур для визначення максимумів взаємнокореляційної чи авто-кореляційної функції. ГеThis method has a significant error at low signal/noise ratios and requires the use of special procedures to determine the maxima of the cross-correlation or auto-correlation function. Ge

В основу винаходу поставлена задача підвищення точності вимірювання товщини виробів при малих о відносинах сигнал/шум.The invention is based on the task of increasing the accuracy of measuring the thickness of products with low signal/noise ratios.

Такий технічний результат може бути досягнутий тим, що в спосіб вимірювання товщини виробів, що включає збудження ультразвукових механічних коливань у виробі, прийом відбитого від дна виробу сигналу, визначення кореляційної функції, відповідно до винаходу, додатково введено визначення спектру кореляційної функції, (ав) інтервалу між сусідніми спектральними складовими, періоду проходження радіоімпульсів кореляційної функції.Such a technical result can be achieved by the fact that in the method of measuring the thickness of products, which includes the excitation of ultrasonic mechanical vibrations in the product, the reception of the signal reflected from the bottom of the product, the determination of the correlation function, according to the invention, the determination of the spectrum of the correlation function, (a) interval is additionally introduced between adjacent spectral components of the period of passage of radio pulses of the correlation function.

На практиці кореляційна (взаємнокореляційна чи автокореляційна) функція через багаторазові відбиття Ф зондувального сигналу носить періодичний характер. Ге!In practice, the correlation (cross-correlation or autocorrelation) function due to multiple reflections Ф of the probing signal is periodic in nature. Gee!

Спектр періодичної кореляційної функції носить дискретний характер, причому інтервал між сусідніми спектральними складовими відповідає частоті проходження радіоімпульсів кореляційної функції. Знаючи частоту о проходження радіоїмпульсів кореляційної функції, обчислюється період проходження радіоіїмпульсів, що ї- відповідає часу проходження радіоіїмпульсом відстані, рівного подвоєній товщині виробу.The spectrum of the periodic correlation function has a discrete character, and the interval between adjacent spectral components corresponds to the frequency of passage of radio pulses of the correlation function. Knowing the frequency of the passage of radio pulses of the correlation function, the period of passage of radio pulses is calculated, which corresponds to the time the radio pulse travels a distance equal to twice the thickness of the product.

Пропонований спосіб дозволяє значно підвищити точність вимірювання товщини виробів при малих відносинах сигнал/шум і позбутися від застосування спеціальних процедур для визначення максимумів « кореляційної функції.The proposed method makes it possible to significantly increase the accuracy of measuring the thickness of products at low signal/noise ratios and to get rid of the use of special procedures for determining the maxima of the correlation function.

На фіг.1 представлений корисний сигнал прийнятої послідовності; на фіг.2 - гістограма випадкової - с величини, що моделює гаусовський шум; на фіг3 - сума корисного сигналу і шумового; на фіг4 - а взаємнокореляційна функція; на фіг.5 - автокореляційна функція; на фіг.б - спектр взаємнокореляційної "» функції; на фіг.7 - спектр автокореляційної функції.Figure 1 shows the useful signal of the received sequence; Fig. 2 is a histogram of a random value simulating Gaussian noise; Fig. 3 shows the sum of the useful signal and the noise signal; in Fig. 4 is a cross-correlation function; in Fig. 5 - autocorrelation function; Fig. b shows the spectrum of the cross-correlation "» function; Fig. 7 shows the spectrum of the autocorrelation function.

Розглянемо приклад застосування представленого способу вимірювання товщини виробів шляхом моделювання процесу проходження радіоімпульсу в об'єкті контролю з використанням ЕОМ. -| Задамося наступними вихідними даними: частота заповнення радіоіїмпульсу Т-1МГЦц; амплітуда А-3З; кількість сл періодів високочастотного заповнення в радіоїмпульсі п-2; швидкість поширення механічних коливань у матеріалі с-50Ом/с; товщина виробу п-Змм; час спостереження Т-5Омкс; середнє квадратичне відхилення ко випадкової величини, що моделює гаусовський шум с-2. Значення амплітуди і середнього квадратичного с 50 відхилення наведені без вказівки одиниць вимірювання, оскільки нас цікавить тільки їхнє співвідношення.Let's consider an example of the application of the presented method of measuring the thickness of products by modeling the process of the passage of a radio pulse in the object of control using a computer. -| Let's set the following initial data: the filling frequency of the T-1MHz radio pulse; amplitude A-3Z; the number of sl periods of high-frequency filling in the n-2 radio pulse; the rate of propagation of mechanical vibrations in the material is s-50Ω/s; product thickness n-Zmm; observation time T-5Omks; root mean square deviation of a random variable simulating Gaussian noise s-2. The values of the amplitude and the root mean square s 50 deviation are given without indicating the units of measurement, since we are only interested in their ratio.

Порівняємо представлені рисунки. Через мале відношення сигнал-шум автокореляційна функція (фіг.б) не 62 дозволяє одержати значення А, що відповідають максимумам автокореляційної функції. Взаємнокореляційна функція (фіг.4) дає можливість вимірити товщину виробу з великою погрішністю. Разом з тим спектр автокореляційної функції (фіг.7) дозволяє точно обчислити інтервал між спектральними складовими, що відповідає частоті проходження радіоіїмпульсів і однозначно пов'язаний з товщиною виробу. Фіг.б і фіг.7 о свідчать про те, що використання спектра автокореляційної функції більш прийнятне в порівнянні зі спектром взаємнокореляційної функції. іме) воLet's compare the presented drawings. Due to the low signal-to-noise ratio, the autocorrelation function (Fig. b) does not allow obtaining the values of A corresponding to the maxima of the autocorrelation function. The cross-correlation function (Fig. 4) makes it possible to measure the thickness of the product with a large error. At the same time, the spectrum of the autocorrelation function (Fig. 7) allows you to accurately calculate the interval between the spectral components, which corresponds to the frequency of radio pulses and is uniquely related to the thickness of the product. Fig. b and Fig. 7 show that the use of the spectrum of the autocorrelation function is more acceptable in comparison with the spectrum of the cross-correlation function. name) in

Claims (1)

Формула винаходуThe formula of the invention Спосіб вимірювання товщини виробів, що включає збудження ультразвукових механічних коливань у виробі, прийом відбитого від дна виробу сигналу, визначення кореляційної функції, який відрізняється тим, що додатково визначають спектр кореляційної функції, інтервал між сусідніми спектральними складовими, періодThe method of measuring the thickness of products, which includes the excitation of ultrasonic mechanical vibrations in the product, reception of the signal reflected from the bottom of the product, determination of the correlation function, which is distinguished by the fact that the spectrum of the correlation function, the interval between adjacent spectral components, the period 65 проходження радіоіїмпульсів кореляційної функції.65 passage of radio pulses of the correlation function.