Устройство для измерения скорости ультразвука

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости ультразвука и функционально зависящих от нее параметров жидких и газообразных сред. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет компенсации паразитной задержки. Устройство снабжено дополнительной линией задержки , длительность которой равна сумме задержек в преобразователях и электронном канале, суммирующим счетчиком, блоком памяти и вычитающим счетчиками, обеспечивающими прямую пропорциональность выходного сигнала скорости ультразвука. 1 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gg)j G 01 Н 5/00

ВСЕСВИ

Т!!Tg:.- 1

Б .мб Р й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPH- ГННТ СССР (21) 4499460/28 (22) 31.10.88 (46) 15.05.91. Вюл. Р 18 (7l) Алтайский политехнический институт,им. И.И.Ползунова (72) Н.П.Воробьев, С.Н.Смирнов и В.В.Гребенюк (53) 534.22(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1033951, кл. G 01 М 29/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОС—

ТИ УЛЬТРАЗВУК (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости распространения ультразвука и функционально зависящих от нее параметров жидких и газообразных сред.

Цель изобретения — повышение точности. измерений скорости ультразвука путем компенсации паразитной задержки.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные синхронизируемый генератор 1, излучающий и приемный преобразователи 2 и 3, усилитель 4, амплитудный детектор 5, формирователь

6 импульсов, линии 7 задержки, измеритель 8 временных интервалов, формирователь 9 заднего фронта импульса, дополнительную линию 10 задержки, первый суммирующий счетчик 11 импульсов, блок 12 памяти, вычитающий счет„„SU„„1649301 А 1 зовано для измерения скорости ультразвука и функционально зависящих от нее параметров жидких и газообразных сред. Цель изобретения — повышение точности измерений за счет компенсации паразиткой задержки. Устройство снабжено дополнительной линией задержки, длительность которой равна сумме задержек в преобразователях и электронном канале, суммирующим счетчиком, блоком памяти и вычитающим счетчиками, обеспечивающими прямую пвопорциональность выходного сигнала скорости ультразвука. 1 ил. чик 13 импульсов н второй суммирующий счетчик 1 4 импульсов, синхронизатор

15, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора 5, а выход соединен с входами синхронизируемого. вил генератора 1 и измерителя 8 временных интервалов, последовательно соединенные кварцевый генератор 16 и схему Ж

И 17, второй вход которой соединен © с выходом измерителя 8 временных ин- аи тервалов. Выход схемы И 17 соединен с вторым входом первого суммирующего счетчика 11 импульсов. Второй выход кварцевого генератора lб соединен с вторым входом вычитающего счетчика 13.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизируемый генератор 1 вырабатывает электрический импульс, поступающий на излучающий преобразователь 2, который преобразует его в

1 649301 акустический импульс. Акустический импульс, пройдя исследуемую среду, воздействует на приемный преобразователь Э, где он преобразуется в электрический импульс, который усиливается усилителем 4, детектируется амплитудным детектором 5 и поступает на синхронизатор 15, где вырабатывается синхроимпульс в момент превышения ам- 10 плитуды сигнала постоянного порогового уровня. Синхроимпульс поступает на генератор 1, вызывая излучения следующего импульса. Период рециркуляцин содержит помимо времени распро- Ig странения акустического импульса.в исследуемой среде еще и неинформативное время задержки сигнала, состоящее из постоянной и переменной составляющих. Постоянная составляющая обусловлена задержкой сигнала в преобразователях 2 и 3 и электронной схеме. Для ее компенсации используется линия 7 задержки, время задержки в которой равно сумме времен 25 задержек сигнала в преобразователях и в электронной схеме.

Переменная составляющая задержки обусловлена нестабильностью момента привязки к переднему фронту продетек- 30 тированного сигнала в синхронизаторе

15 при изменении амплитуды принятого сигнала и постоянстве порога срабатывания. Переменная составляющая за-, держки компенсируется с помощью формирователя 6 импульса задержки, поро35 говый уровень в котором в два раза превышает пороговый уровень синхронизатора 15.

В каждом периоде Рециркуляции им- 40 пульсы е выхода амплитудного детектора 5 одновременно поступают на синхронизатор 15 и формирователь 6 импульсов. На выходе формирователя 6 импульса задержки сигнал появляется с 45 задержкой относительно к сигналу на выходе синхронизатора 15, время которой равно переменной составляющей паразитной задержки, так как та часть переднего фронта продетектированного импульса, гле,происходит фиксация момента превышения его пороговых уровней в формирователе б и синхронизаторе 15, обладает высокой линейностью. В блоке 7 задержки сигнал дополнительно задерживается на

55 время, равное постоянной составляющей паразитной задержки. На входы измерителя 8 временных интервалов в каждом периоде рециркуляции приходят сигналы, сдвинутые во времени один относительно другого на время суммарной паразитной задержки, что позволяет в измерителе 8 временных интервалов вычесть время паразитной задержки из периода рециркуляции и получить на выходе измерителя 8 временных интервалов импульсы, длительность которых равна времени распространения ультразвука в исследуемой среде.

Импульсы с выхода измерителя 8 временных интервалов поступают на вход схемы И 17 и управляют прохождением сигнала с кварцевого генератора

16 на вход суммирующего счетчика !1, в котором происходит счет импульсов.

Одновременно импульсы с измерителя 8 поступают на формирователь 9 заднего фронта, где происходит выделение заднего фронта разрешающих импульсов.

Выделенный в формирователе 9 импульс заднего фронта подается в линию 10 задержки и блок 1 2 памяти. В момент поступления импульсов с форцирователя

9 в блок 1 2 памяти происходит перезапись состояния триггеров счетчика

11 с входа на выход блока 12 памяти.

Импульс заднего фронта, пройдя через линию 10 задержки, обнуляет счетчик 11 . При поступлении следующет о разрешающего импульса счет импульсов в счетчике 1 1 производится в аналогичном порядке.

Одновременно импульсы с второго выхода кварцевого генератора lб поступают на вход вычнтающего счетчика 13, где происходит счет импульсов. В момент появления импульса на выходе обратного переноса счетчика 13 этот импульс поступает на вход предварительной записи этого же счетчика и происходит перезапись кода иэ блока

12 памяти в вычитающий счетчик 13.

С этого момента счетчик !3 вновь начннает работать в режиме вычитания.

В результате на выходе обратного переноса счетчика !3 формируются примыкаюшие олин к другому интервалы с периодом, равным времени прохождения сигнала в контролируемой среде.

Этн импульсы подаются на вход суммирующего счетчика 14, работающего по методу измерения с непосредственным отсчетом частоты, в результате чего в счетчике формируется число Н, про5 16 порциональное скорости ультразвука в исследуемой среде, т.е. .

Т Тес

N --" — - — - k

fo Тх 1 где 1 — расстояние между преобразователями; с — скорость звука в среде;

f> — частота колебаний образцового генератора, формирующего измерительный интервал в счетчике 14;

f — частота сигнала в точке Е

Н (на чертеже);

То — период колебания образцовой частоты в счетчике 14;

ТН - период колебания сигнала в точке Е; — число импульсов в счетчике

)4. формула изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее последовательно соединенные синхронизируемый генератор, излучающий и приемный преобразователи, усилитель, амплитудный детектор, формирователь импулъсов, линию задержки и измеритель временных

49301 6 интервалов и синхронизатор, вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, выход синхронизатора подключен к входу синхронизируемого генератора и второму входу измерителя временных интервалов, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерений. за счет компенсации паразиткой задержки, оно снабжено последовательно соединенными формирователем заднего фронта импульса, дополнительной линией задержки, первым суммирующим счетчиком импульсов, блоком памяти, вычитающим счетчиком импульсов и вторым суммирующим счетчиком импульсов, последовательно соединенными кварцевым генератором и схемой И, второй вход

20 блока памяти соединен с выходом формирователя заднего фронта импульса, вход которого и второй вход схемы И подключены к выходу измерителя временных интервалов, выход схемы И сое25 динен с вторым входом первого суммирующего счетчика, второй вход вычитающего счетчика соединен с вторым выходом кварцевого генератора, а третий вход вычитающего счетчика

$Q подключен к его выходу.