Ультразвуковое устройство для определения свойств движущейся среды

 

Изобретение относится к измерению динамических свойств движущихся сред ультразвуковым методом. Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет измерения также и скорости звука. Пьезопреобразователями 1,2,3,4 прозвуг1ивается исследуемая среда в противоположных направлениях. Принимаемые последовательности-импульсов усиливаются, преобразуются в цифровые величиньк Вычисление скоростей ультразвука и движения среды проводится с использованием в качестве. временных отметок последовательности импульсов одного из акустических каналов . На выходе сумматора-вычитателя 10 получают искомые величины, а на выходе сумматора 14 - числовые значения временных отметок измерений , 1 ил. с S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

41 А1,(19) (И) (59 4 С 01 1 1 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4129069/25"28 (22) 04.10.86 (46) 15.05.88. Бюл. Р 18 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) А. В. Рагаускас и Г. А. Даубарис (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 838575, кл. 6 01 Р 5/ОО, 1983. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВ ДВИЖУЩЕЙСЯ СРЕДЫ (57) Изобретение относится к измерению динамических свойств движущихся сред ультразвуковым методом. Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возЪ можностей эа счет измерения также и скорости звука. Пьеэопреобразователями 1,2,3,4 проэвучивается исследуемая среда в противоположных направлениях.

Принимаемые последовательности им" пульсов усиливаются, преобразуются в цифровые величины. Вычисление скоростей ультразвука и движения среды проводится с использованием в качестве временных отметок последовательности импульсов одного из акустических ка" налов, На выходе сумматора-вычитателя 10 получают искомые величины, а на выходе сумматора 14 — числовые значения временных отметок измерений. 1 ил.

1396041

Изобретение относится к области измерений, в частности динамических измерений свойств потоков газов и жидкостей в трубопроводах, Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет иэмерения также и скорости ультразвука.

На чертеже показана структурная 10 схема ультразвукового устройства определения свойств движущейся среды.

Ультразвуковое устройство для определения свойств движущейся среды содержит два излучающих 1,2 и два приемных 3,4 пьезопреобразователя с подключенными к ним первым 5 и вторым 6 усилителями, выходы которых соединены с информационными входами преобразователя 7 временной интер- вал — цифра, синхронизатор 8, соединенный с управляющими входами усилителей 5,6 и преобра.эователя 7, блок

9 вычисления обратных величин, соединенный двумя выхоцами с сумматором- 25 вычитателем 10, а двумя входами — с выходами регистров !1 и 12, регис..гр

13, подключенный выходом к сумматору

14, второй вход которого соединен с выходом регистра 11„ выход с преобразователем 15 цифра — временный интервал, подключенным выходом к управляющему входу регистра 1 2 и второму управляющему входу регистра 11, решающее устройство-16. соединенное входом с выходом усилителя 6, а выходом с первым управляющим входом регистра 11 и управляющим входом регистра 13, причем информационные выходы преобразователя 7 соединены с информационными входами регистров

11, 12 и 13, а выходами устройства являются два выхода. сумматора-вычитателя 10 и сумматора 14.

Устройство работает следующим об- 45 разом.

В среду, характеризуемую скоростью ультразвука С, и скоростью движения V(t), в моменты времени

= Т и,, где Т вЂ” период зондирования, и,- —. порядковый номер излучаемого импульса, пьезопреобразователи 1, 2 посылают зондирующие сигналы в противоположных направлениях. Причем

55 длительность акустического сигнала меньше времени распространения 1/(.„, где 1 — расстояние между передающими

1,2 и приемными 3,4 пьезопреобразователями, а С - средняя скорость звука в среде.

Усилителями 5,6 зондирующие сигналы представляются в виде точечных (дельта-образных) импульсов, поступающих на входы преобразователя 7 временной интервал — цифровая величйна и решающего блока 16.

Таким образом, на выходе усилите" лей 5,6 имеются две временные последовательности оценок времени прохода в зависимости от моментов времени (t ) - Т з. +, (1)

Г (t ) Т з. +,, (2)

«,i), (-) где ), - 1-е время прохода при зондировании соответственно по и против направления скорости Ч(), Последовательность импульсов запуска приемопередачиков 5, б в моменты времени T.п задается с помощью синхронизатора 8.

Преобразователем 7 типа временной интервал — цифровая величина время

И вЂ” (-) прохода,, ).„ и моменты излучения сигнала г.. = Т п. преобразуются в

Ч (+) цифровые величины соответственно N, )-1

N., N.... () ).-)

Далее величины N„, М„и N. записываются соответственно в регистры

11, 12 и 13 импульсом, выдаваемым блоком 7 после завершения преобразования -х временных величин в цифровые.

В каждом i-м цикле зондирования решающий блок 16 работает пс алгоритму, реализующему выражение .. (3) где Š— порог обнаружения начального и конечного моментов переходного процесса в канале, образуемого при зондировании против направления скорости V(t), Разность,д = с, — - „„определяет вычитатель 16а. Значение б записано заранее в устройство памяти 16а блока 16. Ее значение установлено исходя из априорных сведений о наименьшем значении скорости 7(С) .

Когда условие (3) выполняется, пороговое устройство 16 принимает гипотезу об отсутствии в интервале времени 1.е,,„, 1:. скачка скорости V(t), 139604 t

4-> где (р — длительность переходного процесса в канале, образуемого зондированием против направления скорости V(t) 50

В моменты времени Ю считывается (. содержимое регистра .12, е

После вычислительных процедур бло- 55 ками 9 и 10, реализующими выражения (7) При условии, что t ) g, причем

J3> О, пороговое устройство 16б принимает гипотезу о наличии скачка скорости в интервале нремени (t .,„,,,t . g .

При условии, что (л1 > С, причем (э с.0, пороговое устройство Iбб принимает гипотезу об окончании переходного процесса в интернале времени

t, j l0

В случае, когда sill меняет свое значение, формирователь импульсов 16г выдает импульсы, интервал времени . между которыми характеризует длительг (-I ность („переходного процесса в ка- 15 нале, образуемого при зондировании против направления скорости V(t). При этом формиронатель импульса 16r работает по алгоритму, реализующему выражение (-( (-) (-> <-) -( -,(+ (-1 ь . (4)

° (-1 причем 1, t — момент времени

1 окончания пере" ходного процесса; 25 — начальный момент времени возникновения переходного процесса:

Таким образом, на выходе решающего блока 16 имеется импульс, характеризующий длительность и момент времени окончания переходного процесса-..

В момент времени t (начинается

Ф работа в режиме считывания содержимых регистров 11 и 13, ко35 торые далее сумматором 14 суммируются согласно выражению (1

А,= N- + N„. (5)

Цифровая величина А, преобразова-. телем 15 преобразуется в импульс, выдаваемый н момент времени 9„, причем

А О. ((t, ) + п ,-v) с ) 45 ((t )+: (6) с -ЬЧЭ (> (8) на выходе схемы имеются две последовательности цифровых неличин, скорость ультразвука и скорость движения среды.

Сумматор 14 выдает значения временных отметок 9.

-Таким образом, в предложенном техническом решении осуществляется взаимная синхронизация в соответствии с моментами времени выдачи результата измерения и моментами времени принятия зондирующих сигналов при проходе ими в направлении скорости V(t), когда период зондирования

Т (1/С, . Такие измерительные процедуры способствуют уменьшению динамической погрешности, что доказывает проведенное экспериментальное исследование с привлечением численных методов.

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для определения свойств движущейся среды, содержащее два излучающих и два приемных пьезопреобразователя, подключенные к ним соо тн етс тв енно первый и в торой усилители, преобразователь временной интервал — цифра, синхронизатор, соедиг.енный с управляющими входами усили гелей и входом преобразователя временной интервал — цифра, два других входа которого связаны с выходами усилителей, блок вычисления обратных величин и связанный с ним сумматор-нычитатель, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей за счет измерения также и скорости ультразвука, оно снабжено тремя регистрами, информационные входы которых соединены с соответствующими выходами преобразователя временной интервал — цифра, решающим блоком, подключенным входом к выходу второго усилителя, а выходом — к управляющему входу третьего регистра и первому управляющему входу первого регистра, последовательно соединенными сумматором, первый вход которого подключен к выходу третьего регистра, и преобразователем цифра — интервал времени, выход котор(>го связан с управляющим входом второго регистра и вторым упранляюшим входом

Составитель Б. Шустров

Техред N,Дидык Корректор Н.Король

Редактор М. Бандура

Заказ 2489/45 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ,Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

)3 1396041 6 первого регистра, подключенного выхо- сумматора, а выход второго регистра дом в первому входу блока вычисления соединен с вторым входом блока вычисобратных величин и второму входу . пения обратных величин,