Цифровой измеритель скорости распространения ультразвука

 

1щ 590663

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслуопик

Ф" (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05,10.76 (21) 2410052/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.01.78. Бюллетень ¹ 4 (45) Дата опубликования описания 20.02.78 (51) М. Кл. G 01N 29/04

Государствеимый комитет

Сове а Микис ров СССР по делам изооретеиий и открытий (53) УДК 620,176.16 (088.8) (72) Авторы изобретения

Р.-И,Ю. Кажис, С, И. Антанайтис и В. И. Дикавичюс

Каунасский политехнический институт имени Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ

РАСП POCTPAH EH ИЯ УЛ ЪТРАЗ ВУКА

Изобретение относится к области неразрушающего контроля ультразвуковым методом и может быть использовано при создании автоматизированных систем контроля.

Известен измеритель скорости звуковых волн, содержаший высокочастотный генератор, двухканалыюе входное устройство с преобразователями и усилителями, пересчетное устройство, триггеры и дешифратор (1).

Недостатком его является необходимость выполнения дополнительных математических операций для получений значений скорости ультразвука.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является цифровой измеритель скорости распространения ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, преобразователи, двухканальный приемник, ключ и счетчик, вход которого подключен к выходу генератора, генератор стабильной частоты и частотомер (2).

Недостатком его является также необходимость выполнения дополнительных математических операций и невозможность определения скорости ультразвука при однократном измерении.

Целью изобретения является автоматизация процесса измерения.

Для этого предлагаемый измеритель снабжен последовательно соединенными триггером, первый вход которого подключен к первому входу частотомера и приемнику, а вто5 рой вход — к выходу частотомера, дополнительным ключом, дополнительным счетчиком и каскадом сравнения, входы которого соединены с соответствующими выходами счетчика, каскадом ИЛИ, выход которого подключен к

1р входу дополнительного счетчика, первый вход — к второму входу частотомера и выходу генератора зондирующих импульсов, а второй вход — к третьему входу частотомера и выходу каскада сравнения, вторые входы

15 ключей соединены с выходом генератора стабильной частоты.

На фиг. 1 представлена блока-схема описываемого измерителя; на фиг. 2 — временные эпюры, поясняющие работы схемы.

Цифровой измеритель скорости ультразвука содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, преобразователи 2, двухканальный приемник 3, ключ 4, счетчик 5, вход которого подключен к выходу генератора 1, и каскад 6 сравнения. Измеритель содержит также последовательно соединенные частотомер 7, триггер 8, первый вход которого подключен к приемнику, дополнительный ключ 9 и дополнительный счетчик 10, 590663 выходы которого соединены с соответствующими входами каскада 6 сравнения. Выход каскада 11 ИЛИ подклю.еп к входу c÷åò÷èêÿ

10, первый вход — к второму входу частотомера 7 и выходу генератора 1, а второй вход — к третьему входу частотомера 7 и выходу каскада 6 сравнения. Вторые входы ключей соединены с выходом генератора 12 стабильной частоты.

Измеритель работает следующим образом.

В начальный момент времени 1 генератор

1 зондирующих импульсов 13 возбуждает преобразователь 2 и одновременно приводит в исходное состояние счетчик 5, частотомер 7 и через каскад 11 ИЛИ дополнительный счетчик 10.

Во время действия электрического импульса преобразователь 2 возбуждает в исследуемом веществе ультразвуковой импульс 14, который принимается двумя ультразвуковыми преобразователями и поступает на входы двухканального приемника 3. В приемнике электрические импульсы по двум независимым каналам усиливаются и проходят первичную обработку сигнала, причем импульсы 15 в одном канале относительно импульсов 16 другого канала имеют временной сдвиг, равный разности времен прохождения ультразвуковых волн от излучателя до двухканального приемника ультразвука. Сформированные импульсы по двум каналам поступают, например, на входы триггера 8, при помощи которого формируется импульс 17, длительность которого соответствует времени прохождения ультразвука через расстояние Al. Сформированный прямоугольный импульс с выхода двухканального приемника 3 поступает на вход нормально закрытого ключа 4 и открывает его. При этом с выхода генератора 12 стабильной частоты импульсы 18, период повторения которых во много раз меньше измеряемого временного интервала Л(, через ключ

4 подаются на счетный вход счетчика 5 в котором происходит преобразование исходного числа импульсов в код.

Во время формирования заднего фронта импульса ключ 4 закрывается, счет импульсов в счетчике 5 прекращается, и записанный код в нем сохраняется до следующего цикла работы генератора 1 зондирующих импульсов.

Кроме того, задний фронт импульса 19 открывает частотомер 7 и переводит в единичное состояние триггер 8, который открывает дополнительный ключ 9. Импульсы с выхода генератора 12 стабильной частоты поступают через ключ 9 и на счетный вход дополнительного счетчика 10, в котором они преобразуются в цифровой код. Коды счетчиков 5 и 10 сравниваются при помощи каскада 6 сравнения кодов и в случае их совпадения на выходе устройства появляется импульс, который проходит через каскад 11 ИЛИ и приводит дополнительный счетчик 10 в исходное (нулевое) состояние, после чего счет импульсов и сбрасывание в исходное состояние дополнии= +1, Ы

to где /о — период повторения генератора 12 стабильной частоты. Обычно выбирают из усло50 вия At >)t с целью получения минимальной погрешности дискретизации. При этом период повторения импульсов на выходе каскада 6 сравнения кодов равен Т= (и — 1) tq, а частоа

F=

1 (и — 1) t, Число импульсов, поступивших в счетчик частотомера за время измерения Ть составляет

40 и= — +1= + I. т, т, Т (и — 1) 1, Обычно выполняется условие

))1 (и — 1) о

Если выбрать T> — — kAl, где k — коэффициент, мк сек равный 10, 100, то при заданном расмм

50 стоянии между преобразователями Al и соответствующем подборе базы измерения Т, число импульсов, поступивших HB счетчик частотомера

55 (и — 1) to ht т. е. равно цифровому значению скорости ультразвука в контролируемой среде.

С приходом следующего тактового импульса 22 с генератора 1 зондирующих импульсов показания частотомера 7 сбрасываются, а счетчики 5 и 10 приводятся в исходные пулевые состояния.

Описываемый измеритель скорости распро65 странения ультразвука позволяет получить тельного счетчика 10 продолжается. Импуль на выходе каскада 6 сравнения появляется только в случае полного совпадения кодов счетчиков 5 и 10. Это значит, что совпадение

5 кодов происходит только тогда, когда в дополнительный счетчик 10 поступает ровно столько >ко импульсов, сколь î их было записано в счет гпк 5. Поскольку число импульсов, записанных в счетчике 5, прямо пропорцно10 нально длительности At импульса 17, то импульсы 20 на выходе каскада 6 сравнения имеют период говторения Т, равный длите:ипости измеряемого временного интервала At.

При этом импульсы 20 с выхода каскада 6

15 сравнения поступают на вход частотомера 7, который измеряет частоту их следов":.ïèÿ.

По истечении времени измерения импульс

21 поступает на второй вход триггера 8, переводит его в исходное нулевое состояние, за20 крывается дополнительный ключ 9, и работа измерителя прекращается.

3а время действия импульса длительностью At число импульсов, поступивших в счетчик 5, составляет

590663 цифровое значение скорости ультразвука в контролируемом веществе при однократных измерениях.

Формула изобретения

Цифровой измеритель скорости распространения ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов. преобразователи, двухканальный приемник, ключ и счетчик, вход которого подключен к выходу генератора, генератор стабильной частоты и частотомер, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью автоматизации процесса измерения, оп снабжен последователь»о соедипеннымп триггером, первый вход коорого подключен к первому входу частотомера и приемнику, а второй вход — к выходу частотомера, дополнительным ключом, дополнительным счетчиком и каскадом сравнения, входы которого соединены с соответствующими выходами счетчика, каскадом ИЛИ, вы5 ход которого подк.почен к входу дочолнительного счетчика, первый вход — к второму входу частотомера и гыходу генератора зондирующих импульсов, а второй Bxo;I, — и трстьсму входу частотомера и выходу каскада сравне10 ния, вторые входы ключей соединены с выходом генератора стабильной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 356549, 15 кл. G 01N 29(00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 480975, кл. G 01N 29. 04, 1971.

590663

/в

: зм ргиы гг

1р я индикации

Рог. 2

Составитель Л. Лущенко

Тсхрсд И. Рыбкина

Редактор О. Юркова

Корректор Е. Хмелева

Подписпое

Типография, пр. Сапупоза, 2

Заказ 3255/8 Изд. ¹ 183 Тираж 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская иаб., д. 4/5