Измеритель скорости ультразвука

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА , содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов , первый блок , первый преобразователь, предварительный усилитель , формирователь импульсов, линию задержки, формирователь стробимпульсов , схему И, выход которой соединен с первым входом генератора зондирующих импульсов, усилитель-ограничитель , вклиэченный между предварительным усилителем и схемой И, последовательно соединенные кварцевый генератор , первый счетчик и первый триггер , вторые входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам генератора зондирующих.импульсов , а выход - к третьему входу схемы И, а также регистратор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерения дисперсии ультразвука, он снабжен последовательно соединенными делителем частоты , вход которого подключен к второму выходу кварцевого генератора, дешифратором , первый выход которого соединен с вторым входом генератора зондирующих импульсов, второй выход - с первым входом регистратора, Т-триггером , реверсивным счетчиком, второй вход которого соединен с третьим выходом кварцевого генератора, третий вход - с третьим выходом дешифратора, а выход - с вторым входом регистратора , последовательно соединенными вто (Л рым счетчиком и вторым триггером, входы которых соединены с третьим выс ходом генератора зондирующих импульсов , первый выход второго триггера подключен к третьему входу первого счетчика, а второй - к четвертому входу реверсивного счетчика, последовательно соединенными коммутатором, включенным между первым блоком разО5 вязки к генератором зондирующих имVI пульсов и соединенным с выходом Т-тригОд гера, вторым преобразователем и втоО ) рым блоком развязки, включенным между коммутатором и вторым преобразователем.

„„59„„1016736

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(so G 01 N 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3339075/25-28 (22) 04.09.81 (46) 07.05.83. Бюл. М 17 (72) И.А.Чернобай и В.В.Жуков (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. акад. А.Н.Севченко (53) 534 ° 222(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 509968, кл. G 01 N 29/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N 657334, кл. G О! и 29/00, 1976. (54)(57) ИЗИЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, первый блок развязки, первый преобразователь, предварительный усилитель, формирователь импульсов, линию задержки, формирователь стробимпульсов, схему И, выход которой соединен с первым входом генератора зондирующих импульсов, усилитель-ограничитель, включенный между предварительным усилителем и схемой И, последовательно соединенные кварцевый генератор, первый счетчик и первый триггер, вторые входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам генератора зондирующих.импульсов, а выход - к третьему входу схемы И, а также регистратор, о тл и ч а ю щ и " с я тем, что, с целью обеспечения измерения дисгерсии ультразвука, он снабжен последовательно соединенными делителем частоты, вход которого подключен к второму выходу кварцевого генератора, дешифратором, первый выход которого соединен с вторым входом генератора зондирующих импульсов, .второй выход - с первым входом регистратора, Т-триггером, реверсивным счетчиком, второй вход которого соединен с третьим выходом кварцевого генератора, третий вход - с третьим выходом дешифратора, а выход - с вторым входом регистрато. ра, последовательно соединенными вторым счетчиком и вторым триггером, входы которых соединены с третьим выходом генератора зондирующих импульсов, первый выход второго триггера подключен к третьему входу первого счетчика, а второй — к четвертому входу реверсивного счетчика, последовательно соединенными коммутатором, включенным между первым блоком развязки и генератором зондирующих импульсов и соединенным с выходом Т-триггера, вторым преобразователем и вторым блоком развязки, включенным между коммутатором и вторым преобразователем.

1016736

Изобретение относится к технике акустических измерений и может быть ° использовано для автоматического измерения скорости ультразвука и дисперсии

Известен измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно соединенные стартовый генератор, генератор зондирующих импульсов, преобразователь, усилитель, формирователь, линию задержки, генератор стробимпульсов, схему совпадений и частотомер(1 3.

Недостаток известного измерителяневозможность измерения дисперсии скорости распространения ультразвука.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является измеритель ско" рости ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, первый блок развязки, первый преобразователь, предварительный усилитель, формирователь импульсов, линию задержки, формирователь стробимпульсов, схему И, выход которой соединен с первым входом генератора зондирующих импульсов, усилитель-ограничитель, включенный между предварительным усилителем и схемой И, последовательно соединенные кварцевый генератор, первый счетчик и первый триггер, вторые входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам генератора зондирующих импульсов, а выход - к третьему входу схемы И, а также регистратор12 ).

Однако в известном устройстве невозможно измерять дисперсию скорости распространения ультразвука.

Поставленная цель достигается тем, что измеритель снабжен последовательно соединенными делителем цастоты, вход которого подключен к второму выходу кварцевого генератора, дешифратором, первый выход которого соединен с вторым входом генератора зондирующих импульсов, второй выход - с первым входом регистратора, Т-триггером, реверсивным счетчиком, второй вход которого соединен с третьим въ ходом кварцевого генератора, третий вход с третьим выходом дешифратора, а выход — с вторым входом регистратора, последовательно соединенными вторым счетчиком и вторым триггером, входы которых соединены с третьим выходом генератора зондирующих импульсов, первый выход второго триггера подключен к третьему входу перв@го счетчика, а второй — к четвертому входу реверсивного счетчика, последовательно соединенными коммутатором, включенным между первым блоком развязки и генератором зондирующих импульсов и соединенным с выходом Т-триггера, вторым преобразователем и вторым блоком развяэки, .включенным между коммутатором и вторым преобразователем.

На чертеже представлена блоксхема измерителя..

Измеритель скорости ультразвука с содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, 15 первый блок 2 развязки, первый преобразователь 3, предварительный усилитель 4, формирователь 5 импульсов, линию 6 задержки, формирователь 7 . стробимпульсов, схему И 8, выход которой соединен с первым входом генератора 1 зондирующих импульсов, усилитель-ограничитель 9, включенный между предварительнь м усилителем 4 и схемой И 8, последовательно соеди2(2- ненные кварцевый генератор 10, первый счетчик 11 и первый триггер 12, вторые входы которых подключень соответственно к второму и третьему выходам генератора 1, а выход — к третье3 - му входу схемы 8 И, регистратор 13, последовател ьно соединенные делитель

14 частоты, вход которого подключен к второму выходу кварцевого генератора 10, дешифратор 15, первый выход которого соединен с вторым входом ге" нератора 1 зондирующих импульсов, второй выход — с первым входом регистратора 13, Т-триггер 16, реверсивный счетчик 17, второй вход кото40 рого соединен с третьим выходом кварцевого генератора 10, третий вход третьим выходом дешифратора 15, а выход — с вторым входом регистратора

13, последовательно соединенные вто45 рой счетчик 18 и второй триггер 19, входы которых соединены с третьим выходом генератора

Первый выход второго триггера 19 подключен к третьему входу первого счетчика 11, а второй - к четвертому входу реверсивного счетчика 17, кро" ме того, измеритель содержит последовательно соединенные коммутатор

20, включенный между первым блоком 2 развязки и генератором 1 и соединенный с выходом Т-триггера 16, второй преобразователь 21 и второй блок 22 развязки, включенный между коммутатором 20 и вторым преобразователем 21.

3 101673

Измеритель скорости ультразвука работает следующим образом.

Сигнал с кварцевого генератора 10 поступает на делитель 14 частоты и далее на дешифратор 15, который <рормирует импульсы для запуска генератора 1 зондирующих импульсов и Т-триг.

rt„.pa. Генератор 1 зондирующих импульсов срабатывает, и его импульс поступает на коммутатор 20, который подклю-10 чает преобразователь 3 через блок 2 развязки в соответствии с сигналом

Т-триггера. Основным назначением бло", ков 2 и 22 развязки. является согласование выходного сопротивления преобразователей 3 и 21 с низким входным сопротивлением генератора 1 зондирующих импульсов и входом предварительного усилителя 4.

Далее преобразователь 3 преобра- 20 зуе-. электрический сигнал в ультразвуковые радиоимпульсные колебания определенной частоты, которые излучаются в контролируемую среду 23.

Преобразователи 3 и 21 конструктивно И выполнены так, что имеют различные резонансные частоты.

Однавременно импульс генератора 1 поступает на входы счетчика 11 и триггера 19. Триггер 19 запускается и на его выходах появляются уровни напряжения, разрешающие работу счетчика 11 и реверсивного счетчика 17.

Счетчик 11 формирует стабильный временнои интервал t<-t„ ïóòåè подсчета

ЭЗ определенного от "1" до и количества импульсов кварцевого генератора 10;

После заполнения счетчик 11 импульсов пропускает и-ый импульс и сбрасывается в исходное состояние.

Триггер l2 также запускается импульсом генератора 1 зондирующих импульсов и вырабатывает при этом запрещающий уровень для схемы И 8.

Переброс триггера 12 в исходное сос- .

45 тояние осуществляется стабилизированным RC времени от начала запуска и blM . импульсом, поступающим с выхода счетчика 11 импульсов, после чего схема

И 8.обеспечивается по третьему вход> . . разрешаюшим уровнем.

К моменту времени „. ультразвуковой импульс успевает переотразиться в акустически контролируемой среде m раз рт защитных мембран преобразователей

3 и 21. Ультразвуковой т раэ отражен" ный сигнал преобразуется с помощью преобразователей 3 или 21 в электри6 4 ческий сигнал и через блок 2 развязки и коммутатор 20 поступает .на вход предварительного усилителя 4,которыми. усиливается до определенной величины.

С выхода усилителя 4 сигнал подается на формирователь 5, который является пороговым каскадом с положительной обратной связью, формирующим перепады напряжения при достижении входным сигналом заданного уровня.

Импульсные перепады напряжения формирователя 5 подаются через линию 6 задержки на формирователь 7 стробимпульсов, формирующий задержанные стробимпульсы.

Формирование по принятому ультразвуковому сигналу фронтов С высокой крутизной осуществляется широкополосным усилителем-ограничителем 9, который выдает на выходе усиленные и ограниченные перепады напряжений с высокой крутизной фронтов.

Наиболее крутой перепад информативного сигнала, соответствующий моменту времени t стробируется схемой И 8 посредством стробимпульса формирователя 7 стробимпульсов, поступающего на первый вход схемы И 8 и посредством перепадов напряжения, поступаоцих на третий вход схемы И 8 с триггера 12. По наиболее крутому фронту информативного .сигнала схемы

И 8 формирует на своем выходе запускающий импульс, поступающий на запусн генератора 1 зондирующих импульсов.

8 устройстве возникают автоциркуляционные колебания, частота которых пропорциональна скорости распространения ультразвука в контролируемой среде 23. При этом измерения произ" водятся на частоте ультразвука, соответствующей резонансной частоте преобразователя 3.

Счетчик 18 с предустановкой формирует временной интерваг: путем подсчета определенного числа импульсов автоциркуляции, зависящего от предварительной установки в счетчике 18 коэффициента счета. На протяжении этого периода времени триггер 19 выдает разрешающий уровень на реверсивный счетчик 17, который подсчитывает число импульсов кварцевого генератора 10. После заполнения счетчик 18 с предустановкой сбрасывается в исходное состояние. Триггер 19 вырабатывает при эт м уровни напряжения, запрещающие работу счетчика 11 и ос5 1O16736 d танавливающие реверсивный счетчик 7. в этом случае из числа занесенного в

Таким образом, в реверсивном счетчи- реверсивный счетчик 17, вычитается ке 17 записывается число, пропорцио- число импульсов, пропорциональное нальное скорости распространения скорости. распространения ультразвука ультразвука в среде определенной час- на частоте, соответствующей резонанстоты, зависящей от резонансной часто- ной частоте преобразователя 21. В реты преобразователя. зультате в памяти реьерсивного счетПосле гтого Т-триггер 1б сигналом чика 17 остается число, пропорциональпереводит реверсивный счетчик 17 в ное разности скоростей распространережим вычитания, и с помощью коммута- >в ния ультразвука на различных частотах

Э тора 20 отключает от схемы измерения т ° + пропорциональное дисперсии скопреобразователь 3 и подключает к схе- рости ультразвука. ме измерения преобразователь 21. Про- Изобретение позволяет измерять нацесс измерений повторяется в описан- ряду со скоростью распространения ной выше последовательности, только 15 ультразвука дисперсию.

ВНИИПИ Заказ 3379/45 Тираж 873 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4