Устройство для измерения времени распространения ультразвуковых колебаний

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистических

Республик (11 731306 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.02.75 (21) 2104168/18-28 (51)М. Кл.

G 01 Н 5/00/I

G 01 и 29/00 с присоединением заявки РЙ—

Государственный камнтет

СССР (28) П риоритет лю делам нэвбретеннй н открытнй

Опубликовано 30.04.80, Бюллетень Ла16 (53) УДК

534.6:620.179.1. (088.8) Дата опубликования описания 05.05.80

А. В. Дорошков, В. А. Малыхин и 10. Н. Хомяков (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может служить для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в жидких, твердых и газообразных средах.

Известны устройства, основанные на фазовом и импульсно-фазовом методе измерения скорости ультразвуковых колебаний, имеющие высокую точность измерения (1) и (2) .

Однако эти устройства отличаются высокой трудоемкостью измерений, что не позволяет использовать их при регистрации быстрых изменений скорости ультразвуковых колебаний, например, в движущихся жидкостях и газах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения времени распространения ультразвуковых колебаний, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, модулятор и электроакустический преобразователь, триггер, генератор модулирующих импульсов, выход которого связан со вторым входом модулятора и одним из входов триггера, последовательно соединенные с электроакустическим преобразователем усилитель, детектор и регистрирующее устройство, вход которого соединен с выходом триггера (3).

Однако точность подобных устройств не превышает 10, что в ряде случаев недоотаточно.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено временным селектором, подключенным к выходу детектора, соединенными последовательно блоком измерения фазы, подключенным к задающему генератору и выходу усилителя, ключевой схемой, подключенной входами к триггеру и выходу временного селектора, а выходом — к регистрирующему устройству.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство состоит из задающего генератора

1, синусоидальный сигнал с выхода которого поступает на вход модулятора 2, управляемого

731306

i0

Зо

45 генератором 3 модулирующих импульсов и осуществляющего 100%-ную модуляцию синусоидального сигнала. Выход модулятора 2 соединен с электроакустическим преобразователем

4. Неподвижно закрепленный отражатель 5 расположен соосно с преобразователем 4 и параллельно последнему. К точке соединения модулятора и электроакустического преобразователя подключен вход усилителя 6, выход которого соединен со входом детектора 7.

К выходу детектора 7 подключен счетный вход временного селектора 8, установочный вход которого соединен с выходом генератора 3 модулирующих импульсов, а выход — со входом триггера 9, другой вход которого подключен к выходу генератора 3 модулирующих импульсов, а выход — к регистрирующему устройству 10. Входы блока 11 измерения фазы подключены соответственно к выходам задающего генератора 1 и усилителя 6, а выход через ключевую схему 12 "îåäèíåí со входом регистрирующего устройства 10, причем управляющий вход схемы 12 подключен к выходу временного селектора 8.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение задающего генератора 1 (фиг. 2а) поступает на вход модулятора 2, управляемого напряжением генератора

3 модулируюших импульсов (фиг. 2б). Промодулированный сигнал (фиг. 2в) поступает на электроакустический преобразователь 4 и излучается в виде акустических колебаний в исследуемую среду. Цуг акустических колеGamA, претерпевая многократные отражения между отражателем 5 и преобразователем 4, вызывает появление электрических сигналов на преобразователе 4 (фиг. 2г). При этом период следования принятых сигналов определяется временем прохождения акустических колебаний через исследуемую среду. Амплитуда сигналов уменьшается в связи с затуханием ультразвука в исследуемой среде. По прохождении импульсом усилителя 6 амплитуды принятых сигналов выравниваются (фиг. 2д) и полученное напряжение поступает на детектор

7, выделяющий огибающую полученного радиоимпульса (фиг. 2е).

Импульсная последовательность с выхода детектора 7 поступает на счетный вход временного селектора 8, в.качестве которого служит счетчик импульсов с дешифрацией К-го состояния. В момент излучения ультразвукового сигнала в исследуемую среду временной селектор 8 устанавливается в исходное состояние импульсом с выхода генератора 3 модулирую.щих импульсов., На фиг. 2ж показано выделение 4-ro принятого импульса. В процессе проведения измерений по ширине импульса на выходе триггера 9 определяется время прохождения ультразвукового цуга через исследуемую среду. Используя для установки триггера в начальное состояние 2-й, З-й,..., К-й. импульсы, добиваются увеличения эквивалентной длины прохождения ультразвуковых колебаний в исследуемой среде, что позволяет при неизменной абсолютной погрешности увеличить относительную точность измерений. Импульсы на вход триггера 9 подаются с выхода временного селектора 8.

Уточнение результатов измерений производится определением фазового сдвига синусоидального заполнения К-го радиоимпульса относительно напряжения задающего генератора, осуществляемым блоком измерения фазы, сигнал на выходе которого (фиг, 2з) пропорционален фазовой задержке принятого сигнала.

Ключевая схема подключает регистрирующее устройство к выходу блока измерения фазы только в момент прихода К-ro радиоимпульса (4-ro на фиг. 2и), Период следования модулирующих импульсов выбирается больше, чем время, необходимое для прохождения ультразвуковых колебаний через исследуемую среду

К раз.

Процесс измерения заключается в определении времени распространения ультразвука в исследуемой среде с помощью триггера и последующего уточнения результатов измерений определением фазовой задержки К-го импульса, Точность измерения времени распространения ультразвука предлагаемым устройством достигает 10 и ограничивается, в основном, точностью измерения частоты задающего генератора. Время проведения одного измерения составляет единицы милисекунд, что позволяет измерять быстроизменяющиеся значения скорости ультразвука, например, в движущихся жидкостях и газах.

Формула изобретения

Устройство для измерения времени распространения ультразвуковых колебаний, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, модулятор и электроакустический преобразователь, триггер, генератор модулирующих импульсов, выход которого связан со вторым входом модулятора и одним из входов триггера,-последовательно соединенные с электроакустическим преобразователем усилитель, детектор, регистрирующее устройство, вход которого соединен с выходом триггера, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено временным селектором, подключенным к выходу детектора, соединенными последовательно блоком измерения фазы, подключенным к за. дающему генератору и выходу усилителя ключевой схемой, подключенной входами к триггеру и выходу временного селектора, а выходом — к регистрирующему устройству.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бражников Н. И. Ультразвуковые методы. М.— Л., "Энергия", 1965, с. 30.

731306

2. Колесников А, Е. Ультразвуковые изме ения. М., Издательство стандартов, 1970, с. 61-66.

3. Носов В. А. Проектирование ультразвуко вой измерительной аппаратуры. М., "Машиностроение", 1972, с. 97 — 98, 201 (прототип).

731306.

Составитель Н. Азаров

Техред Н.Ковалева Корректор Н. Стец

Редактор И. Михеева

Тираж 713 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1495/21

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4