Ультразвуковое устройство для измерения расстояний в газовой среде

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРСЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ, соаержшцее поспецоватепьно соединенные генератор импульсно-модулированных ультразвуковых колебаний , излучающий электроакустический преобразователь, приемный электроакустический преобразователь, приемный усилитель , дискриминатор, измерительный триггер , модулятор чувствительности и индикатор , отличающ.ееся тем, что, с целью повышения точности измерений , оно снабжено усилителем с диск ретно меняющимся коэффициентом усиления, включенным между генератором импульсно-модулированных ультразвуковых колебаний и излучающим преобразователем, и селектором | -го импульса, вход которого соединен с выходом генератора импульсно-модулированных ультразвуковых колебаний, а выход - с управляющим входом усилителя с дискретно меняющимся коэфф а1иентом усиления и входом модультора чу твительности приемного уси (Л лителя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3443680/18-28 (2 2) 26. 05. 82 (46) 23.09.83. Вюл. И 35 (72) В, Т. Ацов и Г. В, Жу галин (53) 534.232:621.398 (088.8) (56) 1. Авторское свицетепьство СССР

N 640221, an. С} 01 5 11/00 1977 °

2. Авторское свицетельство СССР

¹ 233228, an. 9 01 б 11/00, 1967 (прототип).. (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙ

СТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ

В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ, соцержащее поспецо ватепьно соециненные генератор импульс но-моцулированных ультразвуковых колебаний, излучающий электроакустический преобразователь, приемный електроакусти» (19} (11}

3(51} 6 01 В 17/О 6 01 ll/00 ческий преобразователь, приемный усипитепь, цискриминатор, измерительный триггер, моцучятор чувствитепьности и инци-. катор, о т л и ч а ю щ, е е с я тем, что, с целью повыщения точности иэмеренЩ оно снабжено усилителем с циск:ретно меняющимся коэффициентом усиленйя, вкпюченным межцу генератором импульс но-моцулированных ультразвуковых колебаний и иэлучакецим преобразователем, и селектором 5 го импульса, ахоц ко»

* торого соецинен с выхоцом генератора импульсномоцулированных упьтразвуковых колебаний, а выхоц - с управляющим вхоцом усилителя с цискретно меняющимся коефф}щиентом усиления и вхоцом мо- а цультора чувствительности приемного усиф

1 1043

Изобретение относится к измеритель ной технике и может найти применение в любой отрасли машиностроения.

Известно устройство для измерения времени распространения ультразвуковых колебаний, содержащее последовательно соединенные генератор, излучающий электроакустический преобразователь, прием. ный электроакустический преобразователь„ селектор первого полупериода, схему па-» п мяти и измеритель временного интервала Pl)

Недостатком укаэанного устройства является необходимость учета систематической погрешности, вызванной отсчетом по k -му импульсу.

Наиболее близким к изобретению является ультразвуковое устройство для измерения расстояний в газовой среде, содержащее последовательно соединенные гене- о ратор импульсно-модулированных ультразвуковых колебаний, излучающий электроакустический преобразователь, приемный электроакустический преобразователь„ приемный усилитель, дискриминатор, ° измерительный триггер, модулятор чувствительности и индикатор (2).

Недостатком известного устройства является большая погрешность измерений вследствие непостоянства коэффициента передачи ультразвуковых колебаний от излучателя к приемнику.

Белью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковое устройство для измерения расстояний в газовой среде,содер-.. жащее последовательно соединенные re нератор импульсно-модулированных ультразвуковых колебаний,; излучающий апекМ.О троакустический преобразователь, приемный электроакустический преобразователь, приемный усилитель, дискриминатор, измерительный триггер, преобразователь временного интервала в расстояние,вклю- 45 ченный между управляююими входами приемного усилителя и измерительного триггера модуяятор чувствительности и индикатор, снабжено усилителем с цискретно меняющимся коэффициентом. усиления включенным между генератором импульс )но модулированных ультразвуковых колебаний и излучающим преобразователем, . и селектором k, «го импульса, вход кото» рого соединен с выходом генератора им= 55 пупьсно-модулированных ультразвуковых колебаний, а выход - с управляющим входом усилителя с дискретно меняю489 2 шимся коэффициентом усиления и входом модулятора чувствительности приемного усилителя.

На фиг. 1 изображена структурная схема ультразвукового устройства для измерения расстояний в газовой среде; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсно-модулированш <х ультразвуковых колебаний, выход которого подключен к входу усилителя 2 с дискретно меняющимся коэффициентом усиления, выход которого подключен к излучающему электроакустическому преобразователю 3

Выход генератора 1 импульсно-модулированных ультразвуковых колебаний соединен с входом селектора 4 g --го перно да, выход которого подключен к управляющему входу усилителя 2 с дискретно меняющимся коэффициентом усиления. Приемный электроакустический преобразователь

5 соединен с входом приемного усилите ля 6, управляющий axoq которого подклю,чен к модулятору 7 чувствительности, приемного. усилителя,.соединенного с выходом селектора 4 к -го периода, а выходом - к входу дискриминатора 8, подключенного к входу измерительного триггера

9, управляющий вход которого подключен к выходу модулятора 7 чувствительности приемного усилителя, а выход - к преобразователю 18 временного интервала в расстояние.

Ультразвуковое устройство для иэмере. ния.расстояний в газовой среде работает следующим образом.

Генератор 1 импульсно-модулированных колебаний вырабатывает последовательность алектрических колебаний с несущей частотой и с периодом следования, указан ным временной дйаграммой 11 на фиг. 2.

Эти последовательности поступают на вход усилителя 2 с дискретно меняющимся ко аффициеитом усиления и иа вход селектора 4 k -ro периода каждой последователь- ности. Селектор 4 к -го периода вырабатывает прямоугольный импульс, передний фронт которого соответствует началу --го периода, а задний:- концу этого периода (временная диаграмма 12), В результате появления этого импульса увеличи- . вается коэффициент усиления передающего усилителя 2 и соответственно амплитуда

«го периода (временная диаграмма 13), запускается модулятор 7 чувствительности приемного усилителя 6 (временная диаграмма 14), обеспечиваиций постоянство з 1043 уровня сигнала на выходе приемного уси лителя, а измерительный триггер 9 .устанавливается в состояние 1" ° C выхода усилителя 2 с цискретно меняющимся коэффициентом усиления последовательнос- > ти электрических колебаний (временная диаграмма 13) поступают на излучающий электоракустический преобразователь 3, . преобразующий эти колебания в ультраз вуковые. Достигнув приемного электроаку-1О стического преобразователя 5 ультраэву ковые колебания преобразуются в электрические, усиливаются приемным усилителем

6.

Номер периоца К и амплитуда k го 35 периоца в перецакицем тракте выбираются такими, чтобы на выхоце приемного усилителя 6 амплитуца l(-го периоца была во всем цивпазоне измерения выше уров:ня дискриминации, а амплитуда (k -1)-го 20 периода ниже уровня дискриминации (вре-. менные циаграммы 15 и 16).

Амплитудный дискриминатор 8 формирует из g -ro положительного полупериоца прямоугольный импульс (временны 25 циаграмма 17), который переводит триггер 8 в нулевое состояние, в результате

489 4 . чего на выходе триггера формируются импульсы, цлительность которых равна времени распространения ультразвуковы колебаний и пропорциональна расстоянии (временная циаграмма 18). Эти импуль сы поступают на вхоц преобразователя временного интервала s измеряемое рас» стояние.

Введение в ультразвуковое устройство для измерения расстояний в газовой среде усилителя с цискретно менякщимся коэффициентом усиления и селектора k -го периоцв обеспечивает увеличение амплитуцы 4 -го периода по отношению к (к-l) как на перецакщем тракте устройства, твк и на выхоце приемного тракта, это значит, что прн установке уровня цискриминации большим, чем амцлитуцв (k «1) периоца, и меньшим, чем амппитуца с

ro периода, выделение временного интервала, пропорционально. измеряемому рас» стоянию, а ошибка измерения не превы ( шает —, где f < - несущая частота. о

Использование ультразвукового устрой» ства позволяет повысить точность изме рений расстояния в газовой среде".

1043489

1!

Фиг.2

Составитель Г. Рыжакова

Техрец А.Бабинец Корректор О. Билак

Рецактор Н. Джут ан

Закав 7324/44 Тираж 6 Поцписное

ЬНИИПИ Госуцарствениого комитета СССР по цепам иаобретений и открьпмй

113035, Москвй, Ж-35, Раушскаа наб., ц. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгороц, ул. Проектная, 4.