Устройство для измерения скорости ультразвука

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для ультразвуковых технологических и аналитических измерений в веществах, находящихся в различных агрегатных состояниях, Цель изобретения - повышение точности измерений за счет обеспечения косвенных измерений скорости ультразвука. Устройство снабжено эталонным каналом, включающим преобразователь частотанапряжение Оба канала, эталонный и измерительный, функционируют по принципу синхрокольца, измерительный интервал формируется при помощи импульсов, поступающих на вход упомянутого преобразователя. 1 ил. (Л

1649300 А I

СОЮЗ СОВЕТСНИ1

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09) (111 (gg)g С О! Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 4483494/28 (22) 19.09.89 (4б) 15.05.91. Бюл. к- 18 (71) Алтайский политехнический институт им. И,И.Ползунова (72) Н.П.Воробьев, В.В.Гребенюк и А.В.Петании (53) 534.22(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1033951, кл. G 01 N 29/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Р 883734, кл. G 01 N 29/00, G 01 Н 5/ОО, 1981.

1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для ультраакустических технологических и аналитических измерений в веществах, находящихся в различных агрегатных состояниях.

Цель изобретения — повьппение точности измерений путем обеспечения косвенных измерений скорости ультразвука.

На чертеже представлена блок-схема устройства, Устройство содержит измерительный канал, состоящий из последовательно соединенных генератора 1 импульсов, излучающего преобразователя 2, приемного преобразователя 3, усилителя 4, 2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛ." ИЗМЕРЕНИЯ СКСРОС

ТИ УЛЬТРАЗВУКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для ультразвуковых технологических и аналитических измерений в веществах, находящихся в различных агрегатных состояниях, Цель изобретения — повышение точности измерений эа счет обеспечения косвенных измерений скорости ультразвука. Устройство снабжено эталонным каналом, включающим преобразователь частотанапряжение 0ба канала, эталонный и измерительный, функционируют по принципу синхрокольца, измерительный интервал формируется при помощи им.пульсов, поступающих на вход упомянутого преобразователя. 1 ил. интегрирующего видеодетектора 5, м в формирователя б импульсов, синхроии- фф зируемого генератора 7 и регулируемого, усилителя 8 (выход регулируемого усилителя 8 соединен с входом генератора 1 импульсов), последовательно соединенных линейного усилителя 9, блока 10 привязки уровня, детектора

11.è усилителя 12 постоянного тока.

Выход приемного преобразователя 3 соединен с входом линейного усилите- ) ля 9. Выход усилителя 12 постоянного тока соединен с вторым входом регулируемого усилителя 8. Устройство содержит также последовательно соединенные счетчик 13 импульсов управляемое сопротивление 14.

1649300

Выход генератора 1 импульсов соединен с входом счетчика 13 импульсов, выход управляемого сопротивления 14 соединен с вторым входом интегрирую, щего видеодетектора 5. Устройство

5 содержит эталонный канал, состоящий из последовательно соединенных дополнителъного генератора 15 импульсов, излучающего преобразователя 16, приемного преобразоватеЛя 17, усилителя 18, интегрирующего видеодетектора 19, формирователя 20 импульсов, синхронизируемого генератора 21 и регулируемого усилителя 22 (выход дополнительного регулируемого усилиI теля 22 соединен с входом дополнительного генератора 15 импульсов), по- . следовательно соединенных дополнительных линейного усилителя 23, блока 24 привязки уровня, детектора 25 и усилителя 26 постоянного тока. Выход дополнительного приемного преобразователя 17 соединен с входом дополнительного линейного усилителя 23, 25 выход дополнительного усилителя 26 постоянного тока соединен с вторым входом регулируемого усилителя 22.

Устройство содержит последовательно соединенные преобразователь 27 частота — напряжение и дополнительное управляемое сопротивление 28. Выход дополнительного генератора 15 импуль" сов соединен с входом преобразователя

27 частота-напряжение и с вторым вхо" дом счетчика 13 импульсов, а выход дополнительного управляемого сопротивления 28 соединен с вторым входом дополнительного интегрирующего видео" детектора 19.

При включении устройства в измерительном канале синхронизируемый re" нератор 7 вырабатывает электрический импульс, который, пройдя через регулируемый усилитель 8 и генератор 1 им- 45 пульсов, усиливается и поступает на излучающий преобразователь 2, вызывая генерацию и излучение в среду акустического импульса. Акустический импульс после прохождения исследуемой среды принимается приемным преобразователем 3, преобразуется в электрический импульс усиливается усилителем 4, детектируется интегрирующим видеодетектором 5, формируется формирователем 6 и вновь поступает на вход синхронизируемого генератора 7, вызывая повторный цикл автоцнркуляцяи электроакустических импульсов в синхрокольце . Ири этом синхроимпульсы с второго выхода генератора 1 поступают на вход счетчика 13, в котором происходит индикация результатов измерения скорости ультразвука в среде, и с аналогового выхода счетчика 13 сигнал, пропорциональный скорости ультразвука (частоте автоцяркуляции}, поступает на вход управляемого сопротивления 14, величина которого уменьшается при увеличении сигнала на его входе.

Подключением выхода управляемого сопротивления 14 параллельно интегрирующей емкости видеодетектора 5 .обеспечивается обратная пропорциональность постоянной времени видеодетек- тора частоте автоциркуляций в устройстве.

В процессе работы синхроимпулъсы с выхода приемного преобразователя

3 поступают также на вход линейного усилителя 9, усиливаются им без огванячения и поступают на вход блока 10 привязки уровня, отрегулированного так, что сигнал управления на его выходе появляется только в случае превышения заданного соотношения

"сигнал-шум" на входе усилителей

4 и 9. С выхода блока 1 0 привязки уровня сигнал поступает на вход детектора 1 1, детектируется в нем и дальше усиливается усилителем 12, с выхода которого он поступает на второй вход регулируемого усилителя 8, усиление которого максимально при отсутствии сигнала с выхода блока 10 привязки уровня, В результате напряжение на выходе генератора 1, а следователь" но, и мощность, подводимая к излучающему преобразователю, оказываются функционально зависимыми от заданного оптимального уровня полезного сигнала на выходе приемного преобразователя 3, т,е. соотношение "сигяалшум" на выходе блоков 3 и 4 поддерживается стабильным. Стабильность соотношения "сигнал-шум" на входе интегрирующего видеодетектора 5 и обратная пропорциональность его постоянной времени частоте автоциркуляцяй в совокупности позволяет минимизировать уровень привязки к переднему фронту принятого импульса и оптимизировать время интегрирования .сигнала в видеодетекторе 5.

Аналогичным образом в эталонном канале при включении устройства синхро9300

10

30

5 164 низируемый генератор 21 вырабатывает электрический импульс, который, пройдя через регулируемый усилитель 22 и генератор 15,усиливается и поступает на излучающий преобразователь 16, вызывая генерацию и излучение в среду акустического импульса.

Акустический импульс после прохождения эталонной среды принимается приемным преобразователем 17, преобразуется в электрический импульс, усиливается усилителем 18, детектируется интегрирующим видеодетектором 19, формируется формирователем

20 и вновь поступает на вход синхро.— низируемого генератора 21, вызывая повторный цикл автоциркуляции электроакустических сигналов в синхрокольце. При этом синхроимпульсы с второго выхода генератора 15 поступают на вход преобразователя частотанапряжение 27. С аналогового выхода преобразователя 27 сигнал, пропорциональный скорости .ультразвука (частоте автоциркуляции), поступает на вход управляемого сопротивления 28, "величина которого уменьшается при увеличении сигнала на его входе. Постоянная времени видеодетектора 19 обратно пропорциональна частоте автоциркуляций.

В процессе работы синхроимпульсы с выхода приемного преобразователя

17 поступают также на вход линейного усилителя 23, усиливаются им беэ огра- ничения и поступают на вход блока 24 привязки уровня, отрегулированного так, что сигнал управления на его выходе появляется только в случае превышения заданного соотношения "сигнал-шум" на входе усилителей 18 и 23.

С выхода блока 24 сигнал поступает на вхоД детектора 25, детектируется в нем и далее усиливается усилителем

26, с выхода которого он поступает на второй вход регулируемого усилителя

22, усиление которого максимально при отсутствии сигнала с выхода блока 26. В результате анпряжение на выходе генератора 15, а следовательно, и мощность, подводимая к излучающему преобразователю 1,6, оказывактся функ-, ционально зависимыми от заданного оптимального уровня полезного сигнала на выходе приемного преобразователя

17, т.е. соотношение "сигнал-шум" на выходах блоков 17 и 18 поддерживается стабильными.

Стабильность соотношения псигналшум" на входе интегрирующего видеодетектора 19 и обратная пропорциональность его постоянной времени частоте автоциркуляций в совокупности также позволяет минимизировать уровеш привязки к переднему фронту принятого импульса и оптимизировать время интегрирования сигнала в видеодетекторе 19.

Импульсы, поступающие на вход преобразователя частота-напряжение,— одновременно подаются на вход делителя частоты счетчика 13. При этом в счетчике 13 отпадает необходимость использования кварцевого генератора для формирования измерительного интервала, так как формирование этого интервала происходит при помощи.импульсов, поступающих на вход преобразователя 27 частота-напряжение.

В результате в счетчике 13 появляется число N пропорциональное отношению скорости С ультразвука в измерительном канале к скорости С ультразвука в эталонном канале .

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости

:ультразвука, содержащее последова ель; но соединенные генератор импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель, интегрирующий видеодетектор, формирователь импульсов, синхронизируемый генератор и регулируемый усилитель, последовательно соединенные линейный усилитель, блок привязки уровня, детектор и усилитель постоянного тока, последовательно соединенные счетчик импульсов и управляемое сопротивление, выход регулируемого усилителя соединен с . входом генератора импульсов, вход линейного усилителя подключен к выходу приемного преобразователя, выход усилителя постоянного тока подключен к второму входу регулируемого усилителя, первый вход счетчика импульсов подключен к второму выходу генератора импульсов, выход управляе мого сопротивления соединен с вторым входом интегрирующего видеодетектора, о т л и ч а ю щ к и с я тем, что, с целью повышения точности изб рения за счет обеспечения косвенных измерений скорости ультразвука, она

Составитель Д.Иирочин

Техред И.Дидык Корректор Т. Палий

Редактор С.Лисина

Эаказ 153 3 Тираж 323 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям рн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101

1 649300 8 сна жено последовательно соединенны- тельного регулируемого усилителя, поб ми дополнительными генератором импуль- следовательно соединенными преобразосов, излучающим и приемным преобразо- вателем частота-напряжение н дополнивателями, усилителем, интегрирующим

5 тельным управляемым сопротивлением

9 видеодетектором, формирователем им- выход которого подключен к второму пульсов, синхронизируемым генератором входу дополнительного интегрирующего и регулируемым усилителем, последо- видеодетектора, вход дополнительного вательно соединенными дополннтельны- генератора импульсов соединен с выхоми линейным усилителем, вход которо- 10 дом дополнительного регулируемого го подключ н к выходу дополнительно- усилителя, а второй выход дополниго приемного преобразователя, блоком тельного генератора импульсов подклюпривязки уровня, детектором и усили- чен к второму входу счетчика импультелем постоянного тока, выход которо- сов и к входу преобразователя часто.о соединен с вторым входом дополни- 15 та-напряжение.