Устройство для измерения скорости ультразвука

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее последовательно соединенные генератор , ультразвуковой излучатель, ультразвуковой приемник, блок усиления и формирования и блок управления частоты, выход которого соединен с управляющим входом генератора, делитель с управляющим коэффициентом деления, частотомер с индикатором для отсчета скорости ультразвука и ключ, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, оно снабжено последовательно соединенными делителем. вход которого соединен с ключом, первый вход которого соединен с генератором , счетчиком, преобразователем кода, блоком сравнения и стробирую цим генератором, выход которого соединен с вторым входом счетчика, последовательно соединенными блоком умножения, вход которого соединен с выходом преобразователя кода, и регистром памяти, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения , блоком управления, первый выход которого соединен с вторым входом регистра памяти, второй выход с вторым входом стробируюп1его генею ратора, третий выход - с вторым вхосл дом ключа, четвертьй выход - с первым входом частотомера, а вход - с первым выходом частотомера, при этом вход делителя с управляемым коэффициентом деления соединен с выходом генератора, выход - с вторым входом частотомера, а третий вход ключа «ч1 соединен с первььм выходом частотомера.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1170288 А (51)4 С 01 Н 5/00, 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3625181/25-28 (22) 19.07.83 (46) 30.07.85. Бюл. № 28 (72) В.А.Сукацкас и В.К.Армошка (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (53) 534.32-:534.232 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 684435, кл. G 01 N 29/00, 1977. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее последовательно соединенные генератор, ультразвуковой излучатель, ультразвуковой приемник, блок усиления и формирования и блок управления частоты, выход которого соединен с управляющим входом генератора, делитель с управляющим коэффициентом деления, частотомер с индикатором для отсчета скорости ультразвука и ключ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона, оно снабжено последовательно соединенными делителем, вход которого соединен с ключом, первый вход которого соединен с. ге— нератором, счетчиком, преобразователем кода, блоком сравнения и стробирующим генератором, выход которого соединен с вторым входом счетчика, последовательно соединенными блоком умножения, вход которого соединен с выходом преобразователя кода, и регистром памяти, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, блоком управления, первый выход которого соединен с вторым входом регистра памяти, второй выход— с вторым входом стробирующего генератора, третий выход — с вторым входом ключа, четвертый выход — с пер— вым входом частотомера, а вход — с первым выходом частотомера, при этом вход делителя с управляемым коэффициентом деления соединен с выходом генератора, выход — с вторым входом частотомера, а третий вход ключа соединен с первым выходом частотомера, 1 l7

2.fn 1 где f и

1 и

Ч вЂ” фазовый угол при отражении ультразвука от ультразвукового преобразователя (приемника 3 или излучате40 ля 2);

L — толщина ультразвукового о преобразователя (приемника 3 или излучателя 2);

Z — удельное акустическое со45 противление ультраэ вукового преобразователя (приемника 3 и излучателя 2);

С вЂ” скорость ультразвука в ультразвуковом преобраэоSO вателе (приемнике 3 или излучателе 2).

2 >< La

В устройстве величина — — — — — ——

С определяется следующим образом.

Импульсы с частотой f подаются

tl с генератора 1 через ключ 9 и делитель 10 с коэффициентом деления k на счетчик 11. По истечении заданного времени gt в счетчике 11 будет

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах, предназначенных для цифрового измерения скорости распространения ультразвука. 5

Цель изобретения — расширение частотного диапазона.

На чертеже изображено устройство для измерения скорости ультразвука, Устройство для измерения скорости 10 ультразвука содержит последовательно соединенные генератор 1, ультразвуковой излучатель 2, ультразвуковой приемник 3, блок 4 усиления и формирования и блок 5 управления частоты, 15 выход которого соединен с управляющим входом генератора 1, делитель 6 с управляющим коэффициентом деления, частотомер 7 с индикатором 8 для отсчета скорости ультразвука, ключ 9,gO последовательно соединенные делитель

10, вход которого соединен с ключом

9, первый вход которого соединен с генератором 1, счетчик 11, преобразователь 12 кода, блок 13 сравнения 25 и стробирующий генератор 14, выход которого соединен с вторым входом счетчика 11, последовательно соединенные блок 15 умножения, вход которого соединен с выходом преобразова- ЗО теля 12 кода, и регистр 16 памяти, выход которого соединен с вторым входом бдока 13 сравнения, блок 17 управления, первый выход которого соединен с вторым входом регистра 16 памяти, второй выход — с вторым входом стробирующего генератора 14, третий выход — с вторым входом ключа 9, четвертый выход — с первым входом частотомера 7, а вход — с первым выходом частотомера 7, вход делителя

6 с управляющим коэффициентом деления соединен с выходом генератора 1, выход — с вторым входом частотомера

7, а третий вход ключа 9 соединен с первым выходом частотомера 7.

Устройство для измерения скорости ультразвука работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает высокочастотное напряжение, которое ультразвуковым излучателем 2 преобразуется в ультразвуковую волну, которая, распространяясь в камере 18 и частично отражаясь от ультразвукового приемника 3, преобразуется им в электрические колебания. Когда частота излучения будет равна частоте акусти0288 г ческого резонанса камеры 18, напряжение на ультразвуковом приемнике 3. возрастает до максимального значения. Это напряжение усиливается блоком 4 усиления и формирования. Блок 5 управления частоты обеспечивает непрерывную динамическую настройку генератора 1 на акустический резонанс с частотой fz .

Скорость ультразвука в камере 20 определяется по формуле

n — а — частота акустического резонанса камеры; — длина камеры; число полуволн ультразвука, укладывающихся по длине камеры; а — поправка, вызванная частотнонезависимым сдвигом фазы при отражении ультразвука от ультразвукового приемника и излучателя 2 и 3. Поправка а определяется по формуле

1.—

2 а = л где

2М о = -arctg.(Z tg

Со

1170288 при

2У:L сосчитано — — -- ---- импульсов

С, соблюдении условия нансной частоты преобразователя

Со

f< о 2Т У

Со

k = -Д t

2 о

Время gt пропорционально периоду меток времени частотомера 7, который устанавливают с помощью блока 19 базы времени, входящего в состав частотомера, и блока 17 управления.

При подаче кода определенного числа с выхода счетчика 11 на вход преобразователя 12 кода на выходе последнего получают код тангенса этого

2Т Lo. c числа. Выходной код tg

С умножается на код Z в блоке 15 умножения. Результат умножения записывается в регистр 16 памяти и подается на второй вход блока 13 сравнения.

В это время сбрасывается на нуль счетчик ii. Содержимое счетчика 11 начинает опять увеличиваться от нуля до равенства кодов чисел на выходе

25 преобразователя 12 кода и регистра

16 памяти. При равенстве кодов блок

13 сравнения вырабатывает сигнал, который заблокирует стробирующий

1генератор 14. Теперь на выходе блока 13 сравнения, как и в регистре

16 памяти, зафиксирован код Й . tg к

2 л 1. Й ,(0 се Такой же код имеется

35 на выходе преобразователя 12 кода.

На его входе и на выходе счетчика 11 имеется код

2 1. йп

tg c

С

То есть содержимое счетчика 11 пропорционально переменной поправки а, определяемой по указанным формулам. Для учета знаков и постоянной части поправки согласно формуле (2) 45 выход счетчика 11 соединен с входом делителя 6 с управляющим коэффициентом деления таким образом, что при изменении частоты fд от 0 до резо— 0 — i7 коэффициент деления цслит: ля 6 с управляемым коэффициентом деления изменяется от величины, пропорциональной n-i, до величины, пропорциональной и+1, т. е. изменение поправки а по модулю не более 2. До начала излк рений задается значение и для случая идеального интерферометра, равное 2f> - 2

С

После установки коэййициента ре ления и-а в делптел» б с управляющим коэффициентом делении с четвертого выхода блока 17 управления выдается сигнал на первый вх частотомера 7.

В частотомере 7 блок 19 базы времени вырабатывает определенную базу времени для замыкания селектора 20, входящего в состав частотомера и для замыкания ключа 9 через третий его вход.

Импульсы с выхода делителя 6 с управляющим коэффициентом деления поступают на второй вход частотомера 7 через селектор 20 с частотой

fn и-а с выхода которого оии поступают на индикатор 8, выполненный в виде счетчика, показание которого будет равно значению скорости С ультразвука. С третьего вьг.;ода блок

17 управления выдает сигналы на второй вход ключа 9 для осуществления операций эамыкания и размыкания.

Сигналы с первого и второго выхода блока 17 управления управляют вторым входом регистра 16 памяти и вторым входом стробирующего генератора 14.

Использование устройства для измерения скорости ультразвука позволяет расширить частотный диапазон измерен ний путем учета поправки, вызванной частотнозависимым сдвигом фаз при отражении ультразвука от ультразвуковых преобразователей.

1170288

Составитель Г.Рыжакова

Редактор О.Колесникова Техред С,Иовжий

Корректор А.Обручар.

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4

Заказ 4696/38 Тираж 534 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5