Акустический термометр

 

Изобретение относится к области контактной термометрии и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, требующих измерения высоких температур. Цель изобретения повьшение точности измерения, расширение функциональных возможностей, исключение ложных настроек. Сигнал с выхода генератора 5 после преобразования в преобразователе в синусоидальную форму подается на вход модулятора 6 для формирования радиоимпульса , который поступает в линию связи 3 и отражается от резонатора I. Отраженный сигнал с выхода усилителяограничителя 7 запускает формировате,- ли строб-импульсов П и 14, интегратор сигнала расстройки определяет разность фаз между выделенными периодами отраженного сигнала. Разность фаз измеряется частотомером 26, преобразователем 27 кода преобразуется в вегшчину, пропорциональную измеряемой температуре, и регистрируется регистратором 28. 2 ил. (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G О1 К 11/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMNTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4189073/31-10 (22) 03 ° 02.87 (46) 07.08 ° 88. Бюл. Р 29 . (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Я.Т.Луцик, Р.И.Чех и П.Г.Столярчук (53) 536.6(088.8) (56) Патент Великобритании

11 1 ° 146.520, кл. H 4 D, 1970.

Авторское свидетельство СССР

N - 1247685, кл. С 01 К 11/24, 1985. (54) АКУСТИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к области контактной термометрии и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, требующих измерения высоких температур. Цель изобретения— повышение точчости измерения, расши„„SU„, 3415081 А1 рение функциональных возможностей, исключение ложных настроек. Сигнал с выхода генератора 5 после преобразо" вания в преобразователе в синусоидальную форму подается на вход модулятора 6 для формирования радиоимпульса., который поступает в линию связи 3 и отражается от резонатора 1.

Отраженный сигнал с выхода усилителяограничителя 7 запускает формировате." ли строб-импульсов 11 и 14, интегратор сигнала расстройки определяет разность фаз между выделенными периодами отраженного сигнала. Разность фаз измеряется частотомером 26, преобразователем 27 кода преобразуется Я в величину, пропорциональную измеряе»ой температуре, и регистрируется регистратором 28. 2 ил.

С:! 415081

Изобретение относится к контактной термометрии и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, требующих измерения температуры с высокой точность :о.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На фиг.1 изображена блок-схема акустического термометра; на фиг.2— временные диаграммы, поясняющие erо работу.

Акустический термометр содержит резонатор 1, согласующее звено 2, линию 3 связи, ультразвуковой преобразователь 4, генератор 5 непрерывных колебаний, модулятор 6, первый усилитель-ограничитель 7, схему 8 защиты, первый ключ 9, схему 1О запуска принятым сигналом, первый формирователь 11 строб-импульсов, формирователь 12 интервала, схему 13 запуска, второй формирователь 14 стробимпульсов, первую 15 и вторую 16 схемы совпадения„ второй усилитель-огра-25 ничитель 17, интегратор 18 импульсов, первую схему 19 стробирования, первый компаратор 20, второй ключ 21, интегратор 22 сигнала расстройки, схему 23 установки фазы, схему 24 уп- 30 равления частотомером, третью схему

25 совпадения, ча" òîòîìåð 26,,преобразователь 27 кода, регистратор 28, мультивибратор 29 с коммутирующим устройством (ЯВКУ), детектор 30, первый 31 N BTop0A 32 KlII0TlA . сигнала, первый 33 и второй 34 интеграторы сигнала, формирователь 35 интервалов, вторую схему 36 стробирования, аналоговое делительное устройство 37, вто- 40 рой компаратор 38 и третий ключ 39.

Термометр работает следующим образом.

После включения термометра через ключ 39 с МВКУ 29 на вход интегратора 22 сигнала расстройки поочередно подается положительное или отрицательное напряжение от источника пиания, что обеспечивает плавное измеение напряжения на выходе интегратора 22 и перестройку частоты генератора 5 по всему заданному диаметру, сигнал с которого модулируется в модуляторе 6, преобразуется преобразователем 4 в акустический сигнал, про55 ходящий по линии связи и отражающийся от резонатора 1, Отраженный эхо-сигнал преобразует ся из акустического в электрйческий в преобразователе 4 и поступает на входы усилителя — ограничителя 7 и детектора 30 (фиг. 2a) . С выхода детектора 30 сигнал (фиг.? б) поступает на входы ключей 31 и 32 сигнала. Эти ключи выделяют две группы заданного числа полупериодов (ПП1 и ПП2) эхосигнала до и после момента времени (фиг, 2а) . Количество выделяемых ключами 31 и 32 полупериодов одинаково и задается импульсами с выхода формирователя 35 (фиг. 2д,ж), положение которых на оси времени задается счетчиками в составе того же блока, запускаемыми импульсом с выхода схемы 10 запуска и формирующими счетом импульсов с выхода усилителя-ограничителя 17 интервалы времени (фиг.2в, г) от момента прихода эхо-сигнала до включения ключей 31 и 32.

Спад второго импульса (фиг.2ж) запускает схему 36 стробирования, которая своим импульсом (фиг.2л) стробирует компаратор 38.

Группы нолупериодов с выходов ключей 31 и 32 (фиг.2е,з) интегрируются соответственно интеграторами 33 и 34 (фиг.2и,к), а выходы последних их выходные напряжения в результате ин-, тегрирования соответственно U 1 и U ) подключены к входам аналогового делительного устройства 37, выходное напряжение которого пропорционально отношению входных напряжений U /U „.

Если это отношение и, соответственно, выходное напряжение устройства 37 превышает заранее заданное в компараторе 38 значение, на выходе последнего по стробу схемы 36 формируется прямоугольный импульс (фиг.2м), переключающий ключ 39, в результате чего ключ 39 подключает вход интегратора 22 (через ключ 21) к выходу интегратора 18 Таким образом, термометр переходит в режим точной настройки и поддержания частоты генератора 5, равной частоте резонанса резонатора

1.,Если частота сигнала генератора 5 существенно отличается от резонансной частоты резонатора 1, амплитуда эхо-сигнала после t (свободные коле1 бания резонатора) будет много меньше, и отношение Ug/U и выходной сигнал устройства 37 устанавливаются ниже заданного порога срабатывания компаратора 38 и в этом случае на его выходе чмпульс (фиг. ?м) отсутствует, т. е. заданием значения порога срабаз 141 тывания компаратора 38 и, соответственно, отношения П,/U„ устанавливает4. ся зона перехода от грубого поиска к режиму точной настройки, который обеспечивается блоками 11-25. Причем использование аналоговоro делительного устройства 37 сводит к минимуму влияние измененияй амплитуды эхо-сигнала, которые могут быть вызваны эксплуатационными факторами (изменением затухания в линии связи) или при смене резонатора с линией связи.

При случайном отклонении частоты генератора 5 от резонансной более чем задано допуском для режима точной настройки срабатывает компаратор

20, стробируемый схемой 19 по спаду строба второй группы с выхода форми— рователя 14, и своим сигналом переключает ключ 39. В этом случае последний соединяет выход МВКУ 29 с входом интегратора 22 и термометр переходит в режим грубого поиска резонанса. Компаратор 20 представляет собой двухуровневый компаратор, а элементы установки положительного и отрицательного уровней входят в состав компаратора.

Введение новых элементов в предлагаемый акустический термометр обеспечивает автоматическую настройку на резонансную частоту чувствительного элемента, исключает ложные настройки за пределами резонансной частоты, что повышает точность измерения. Воэможность работы в режиме грубой и точной настройки повышает устойчивость схемы в целом к воздействию различного рода дестабилизирующих факторов °

Кроме того, уменЬшается критичность схемы к характеристикам чувствительного элемента (добротность резонатора), что особенно существенно при смене датчиков на объекте измерения, а также при существенных изменениях условий эксплуатации: плотности рабочей среды, повышении температуры до диапазона интенсивного зернограничного проскальзывания в материале чувствительного элемента.

Формула изобретения

Акустический термометр, содержащий резонатор, подключенный через согласующее звено к линии связи, соединенной с преобразователем, модуля10

25 эа

55 интегратор импульсов. схему управления частотомером, частотомер, к первому выходу которого подключены преобразователь кода с регистратором, вход преобразователя соединен с выходом модулятора, первый вход которого соединен с выходом генератора непрерывных колебаний, входом частотомера и входом второго усилителя-ограничителя, выход преобразователя соединен с первым входом первого усилителяограничителя, выход второго усилителя-ограничителя соединен с первым входом первой схемы совпадения и инвертирующим входом второй схемы совпадения, к вторым входам первой и второй схем совпадения подключены соответственно выходы первого и второго формирователей строб-импульсов, выходы первой и второй схем совпадения соединены соответственно с прямым и инвертируюшим входами интегратора импульсов, выход первого усилителяограничителя подключен к входу первого ключа, выход которого соединен с входом схемы установки фазы генератора, третьими входами первой и второй схем совпадения, входом схемы запуска принятым сигналом и счетными входами формирователей стробимпульсов, выход схемы запуска принятым сигналом соединен с управляю-, щими входами первого формирователя строб-импульсов и формирователя интервалов, выход которого через схему запуска подключен к управляющему входу второго формирователя строб-импульсов, съемный вход формирователя интервала соединен с выходом второго усилителя-ограничителя, выход схемы установки фазы соединен с входом управления фазой генератора непрерывных колебаний, выход интегратора сигнала рас.стройки соединен с входом управления частотой генератора непрерывных колебаний, вход схемы управления частотомером соединен с выходом интегратора импульсов, выход охемы управления частотомером через третью схему совпадения соединен с входом

508! тор, генератор непрерывных колебаний, два усилителя-ограничителя, два ключа, два формирователя строб-импульсов, три схемы совпадения, схему запуска, схему запуска принятым сигналом, схему защиты, формирователь интервала, схему установки фазы, интегратор сигнала расстройки, Тираж б07 Подписное ящщПИ Заказ 3863/38

Произ Б полигр пр ч е,, 1 ) жгороч 9 У - Прос лая р -Ф запуска частотомера и управляющим входом модулятора, первый вход второго ключа соединен с выходом интегра тора импульсов, второй вход второго ключа соединен с третьим выходом частотомера, управляющий выход второго ключа соединен с вторым входом !

: третьей схемы совпадения второй выР

; ход модулятора соединен с входом 30 ,, схемы зициты, выход которой соединен

,с вторым входом первого усилителя ограничителя, второй вход модулятора соединен с вторым выходом частото мера, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения точности из мерений, в него введены два компара,тора„ две схемы стробирования, тре,, тий ключ, два ключа сигнала, два ин тегратора сигнала, аналоговое дели- рц, тельное устройство, детектор, форми рователь интервалов и мультивибратор с коммутирующым стройствомр подклю ченньпЪ к первому входу третьего клю:ъ,;ча, соединечного своим выходом с вхо- 5

1 ,дом интегратора сигнала расстройки, второй вход третьего ключа соединен с выходом второго ключа, вход управления которого соединен с выходом .первой схемы стробирования и первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с выходом интегратора импульсов, выход первс-„о компаратора соединен с первым вхо.* дом управления третьего ключа, вход первой схемы стробирования соединен с выходом второго формирователя строб-импульсов, вход детектора соединен с выходом преобразователя, выход детектора через первый и второй ключи сигнала соединен соответственно с первыми входами первого и второго интеграторов сигнапла, выход пер" ваго интегратора сигнала соединен с входом делителя анало-aaoro делительного устройства, а выход второго интегратора сигнала соединен с входом делимого аналогового, целительного устройства, выход которого соединен с псрвым входом второго компаратора, вь."ход которого соединен с вторым входом управления третьего ключа, нервьп и второй выходы формирователя интервалов соединены с входами управления соответственно первого я второго ключей сигнапа, входы счета и запуска формирователя интервалов соединены соответственно с выходом второго усилителя-ограничите,ля и выходом схемы запуска принятым ,сигналом, выход второй схемы строби;,рования соединен с вторыьпл входамл жJòñãpàòîðîí сигнала и вторым вхо дом второго компаратора, вход втарои схемы стробирования соединен с первым выходом формирователя интервалов,