Акустический измеритель длины протяженных изделий

 

АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ;ДЛИНЫ ПРОТЯЖЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержа;ЩИЙ каскад запуска, генератор сину1соидальных колебаний и последователь |но соединенные приемопередающий пре;образователь , усилитель, каскад обработки импульсов и измеритель времени, отличающийся , тем, что, с целью повьшения точности; и надежности измерений, а также расширения области применения, он снабжен последовательно соединенными ждущим мультивибратором, сумматором, . первым интегратором и сумматоромповторителем , последовательно соедине ;ными триггером Шмитта, элементом ИЛИ,триггером запуска, триггером длительности, каскадом задержки и -электронным ключом, последовательно соединенными вторым интегратором. управляемым мультивибратором, генератором зоны, элементом Имультивибратором индикации, вход ждущего муль тивибратора соединен с выходом каскада запуска, выход сумматора-повторителя - с приемопередающих преобразователем, вход триггера Шмитта |с выходом генератора синусоидальных ;колебаний, выход электронного ключа соединен с вторым входом сумматора повторителя, второй вход усилителя, входы второго интегратора и измерителя времени соединены с выходом касЬ када задержки, выход мультивибратора индикации соединен с вторым входом § измерителя времени, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом каскада (Л запуска, второй вход триггера запуска соединен с выходом ждущего мульт.иг вибратора, выход триггера запуска соединен с вторым входом сумматора и входом первого интегратора, выход генератора синусоидальных колебаний соединен с управляющим входом каскада задержки, выход триггера Шмитта сое00 динен с вторым входрм триггера длио д тельности, второй выход каскада задержки соединен с вторым входом со со электронного ключа, выход каскада обработки соединен с вторым входом мультивибратора, третьим входом измерителя времени и вторым входом элемента И, а выход генератора зоны соединен с вторым входом второго интегратора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) з(5)) G Ol В 17 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbtTMA (21) 3591869/25-28 (22) 16.05.83 (46) 23.12.84.Бюл. Ф 47 (72) И.И.Вайншток, В.С.Лернер и В Д.Алексеев (71) Всесоюзный институт по проектированию,организации энергетического строительства "Оргэнергострой" ;(53) 531.719 (088.8) (56) 1 . Ультразвук. NC3. M., 1 979, с. 115.

2. Авторское свидетельство СССР Ф 567127, кл. 01 В 17/00, 1977 (прототип).

;(54)(57) АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

:ДЛИНЫ ПРОТЯЖЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержа ;щий каскад запуска, генератор сину соидальных колебаний и последователь.,но соединенные приемойередающий пре;образователь, усилитель, каскад обработки импульсов и измеритель времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, и надежности измерений, а также расширения области применения, он снабжен последовательно соединенными ждущим мультивибратором, сумматором,, первым интегратором и сумматором- . повторителем, последовательно соединенными триггером Шмитта, элементом

ИЛИ,триггером запуска, триггером длительности, каскадом задержки и .электронным ключом, последовательно соединенными вторым интегратором, управляемым мультивибратором, генератором зоны, элементом И мультивибратором индикации, вход ждущего муль тивибратора соединен с выходом каскада запуска, выход сумматора-повторителя — с приемопередающих пре-образователем, вход триггера Шиитта с выходом генератора синусоидальных ,колебаний, выход электронного ключа соединен с вторым входом сумматора повторителя, второй вход усилителя, входы второго интегратора и измерителя времени соединены с выходом кас!када задержки, выход мультивибратора индикации соединен с вторым входом измерителя времени, второй вход эле- Я мента ИЛИ соединен с выходом каскада запуска, второй вход триггера зайуска соединен с выходом ждущего мульти-, р вибратора, выход триггера запуска соединен с вторым входом сумматора и входом первого интегратора, выход генератора синусоидальных колебаний

0aaL

;соединен с управляющим входом каскада задержки, выход триггера Шмитта сое динен с вторым входрм триггера длительности, второй выход каскада вадержки соединен с вторым входом электронного ключа, выход каскада обработки соединен с вторым входом мультивибратора, третьим входом измерителя времени и вторым входом элемента И, а выход генератора зоны о соединен с вторым входом второго интегратора.

1!30739

Изобретение относится к измеритель ной технике, использующей метод импульсной звуковой эхолокации. для измерения размеров различных объектов в строительстве и может быть исполь- 5 зовано для создания измерительной техники при автоматизации измерительных. операций.

Известен одномерный прибор, .содержащий генератор, преобразователь, !О усилитель и блок индикации (1)

Недостатками данного устройства являются невысокая экономичность при использовании электродинамических преобразователей и низкая помехоустойчивость.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому результату является акустический измеритель длины протяженных изделий, содержащий последовательно соединенные каскад запуска, генератор синусоидального сигнала, приемопередающий: преобразователь, усилитель, каскад обработки импульсов и измеритель времени (2!

Недостатками известного измерите-. ля являются низкие точность и надежность измерений, объясняемые тем, что при возбуждении электродинамического преобразователя даже .2-3 периодами синусоидальных колебаний эхо сигнал будет иметь форму синуса с возрастающей амплитудой на нескольких первых полупериодах. При-, менение пороговых схем вызывает неоднозначность фиксирования прихода первого полупериода.

Цель изобретения — повьппение точности и надежности измерений, 40 а также расширение области примене- ния.

Поставленная цель достигается тем, что акустический измеритель длины протяженных изделий, содержа- 45 щий каскад запуска, генератор синусоидальных колебаний и последовательно соединенные приемопередающий

:преобразователь, усилитель, каскад обработки импульсов и измеритель 50 времени, снабжен последовательно соединеннымиждущиммультивибратором,сум.матором,первым интегратором и сумматором-повторителем, последовательно соединенными триггером Шмитта, элементом

ИЛИ, триггером запуска, триггером длительности, каскадом задержки и электронным ключом, последовательно соединенными вторым интегратором, управляемым мультивибратором, генератором зоны, элементом И мультивиб-. ратором индикации, вход ждущего мультивибратора соединен с выходом каскада запуска, выход сумматора-повто-! рителя — с приемопередающим преобразователем, вход триггера Шмитта — с выходом генератора синусо."., идальных колебаний, выход электронного ключа соединен.с вторым входом сумматора-повторителя, второй вход усилителя, входы второго интегратора и измерителя вреяени соединены с выходом каска !а задержки, выход мультивибратора индикации соединен с вторым входом измерителя времени, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом каскада запуска, второй вход триггера запуска соединен с выходом ждущего мультивибратора, выход триггера запуска соединен с вторым входом сумматора и входом первого интегратора, выход генератора синусоидальных колебаний соединен с управляющим входом каскада задержки, выход триггера Шмитта соединен с вторым входом триггера длительности, второй выход каскада задержки соединен с вторым входом электронного ключа, выход каскада обработки соединен с вторым входом мультивибратора, тре- тьим входом измерителя времени и вторым входом элемента И, а выход генератора зоны соединен с вторым входом второго интегратора.

На фиг ° 1 приведена блок-схема предлагаемого измерителя; на фиг.2— эпюры напряжений, поясняющие работу измерителя.

Акустический измеритель длины протяженных иэделий содержит последовательно соединенные каскад 1 запуска, ждущий мультивибратор 2, сумматор 3, первый интегратор 4, сумматор-повторитель 5,"-приемо передающий преобразователь 6, усилитель 7, каскад 8 обработки импульсов, элемент И 9,.мультивибратор 10 индикации, измеритель 11 времени, второй вход которого соединен с выходом каскада 8 обработки импульсов, а также последовательно соединенные второй интегратор 12, управляемый мультивибратор 13, генератор

14 зоны, выход которого соединен с вторым входом элемента И 9 и вхо.дом второго интегратора 12, и после3 11307 довательно соединенные генератор 15 синусоидальных колебаний, триггер .1

Шмитта 16, элемент ИЛИ 17, триггер ронный ключ 21, выход которого соединен с вторым входом сумматора 5 повторителя 5, причем второй вход элемента ИЛИ 17 соединен с выходом каскада 1 запуска, второй вход триггера 18 запуска подключен к выходу ждущего мультивибратора 2, а его вы- 10 ход соединен с вторыми входами сумматора 3 и первого интегратора 4.

Выход генератора 15 синусоидальных .колебаний соединен с вторым входом каскада 20 задержки, второй выход .триггера Шмитта 16 — с вторым входом

I триггера 19 длительности, второй вы1 ход каскада 20 задержки --c вторым входом электронного ключа 21, выход каскада 20 задержки подключен к 20 вторым входам усилителя 7, измерителя ll времени и входу второго интегратора 12, выход каскада 8 обработки импульсов соединен с вторым входом мультивибратора 13 и третьим входом измерителя 11 времени.

Устройство работает следующим образом.

Каскад запуска формирует одиноч- З0 ный импульс 22 запуска, который за- . пускает ждущий мультивибратор 2.

Импульс 23, формируемый ждущим мультивибратором 2, поступает на триггер

18 запуска и перебрасывает: его отри-35 . цательным фронтом. Генератор 15 синусоидальных колебаний вырабатывает сигнал 24, который преобразуется триггером Шмитта 16 в импульсы 25 прямоугольной формы. Через элемент 40

ИЛИ 17 импульс 25 перебрасывает триггер 18 в исходное состояние отрицательным фронтом. Установка тригге ра 18 в исходное состояние при вклю:чении производится импульсом 22 че- 45 .рез элемент ИЛИ 17. Формируемый

:триггером 18 импульс 26 отрицательным фронтом перебрасывает триггер 19, длительности, который .формирует импульс 27 длиной, равной полуперио-! 50 ду сигнала 24. Необходимая длительность импульса 27 обеспечивается по-

:дачей на второй вход триггера 19 длительности импульсов 25 со второго плеча триггера Шмитта 16. Импульс : 5S

23 с выхода ждущего мультивибратора . 2 и импульс 26 с выхода триггера

18 запуска поступают на сумматор, где

39 4 формируется импульс 28 длительностью

Т Т . Импульс 28 поступает на первйй интегратор 4, который формиру ет линейно нарастающее напряжение

29. Сброс первого интегратора 4 осуществляется отрицательным фронтом импульса 26 через разрядную цепь (не показана) за время Р

Для обеспечения совпадения конца импульса напряжения 29 с началом от рицательной полуволны синусоидального сигнала 24 используется каскад

20 задержки, который обеспечивает . задержку на время импульсов сигналою 24 и 27 с выхода генератора.15 синусоидальных колебаний и триггера l9 длительности. Эти импульсы посту- пают на электронный ключ 21, на выходе его формируется отрицательная полуволна синусоидального напряжения. !

Сумматор-повторитель 5 обеспечивает сложение импульсов напряжений 29 и 30, формируя сигнал 31, который поступает на приемопередающий преобразователь. Импульс 27 с каскада

20 задержки поступает на второй интегратор и преобразуется в напряжение U, пропорциональное длительнос-. ти импульса 27, Принятый и усиленный усилителем 7 эхосигнал 33 поступае1 на каскад 8 обработки импульсов, где преобразуется в нормированные по амплитуде импульсы 34. Положительным фронтом импульса 34 запускается управляемый мультивибратор

13, вырабатывающий импульс 35, длительность которого пропорциональна амплитуде Ul напряжения 32. Отрицательный фронт импульса 35 запускает генератор 14 в зоны, который выраба. тывает импульс 36. Этот импульс поступает на элемент И 9, на второй вход которого поступают импульсы

34. При совпадении по времени импульса 36 и отрицательного фронта импульса 34 запускается мультивибратор !О индикации, который подключает индикаторные элементы измерителя ll времени. В случае приема, эхосигнала от конца изделия длительность сравнивается с длитель HocTblo.èçëó÷åHHîãî импульса с +—

2 .. и при совпадении этих длительностей в пределах импульса 36 на индикатор измерителя 11 времени отражается результат измерения времени распространения звука в изделии. В случае акустической помехи длительность

1130739 первого полупериода сигнала совпадает с а.+; — и индикация измерителя 2

II времени не включается.

Частота сигнала 24 выбирается иэ условия f 0,5 Ч/d,где .V — скорость звука, d — диаметр трубы. Длительность линейно нарастающего напряжения 29 выбирается из условия

Т2 — нижняя

fp- ep частота срабатывания преобразователя. Гаким образом, )прйемопередающий преобразователь возбуждается тольяо на время перепада напряжения амплиту. Т дой 2Ч и длительностью ь+ — y

2 что повышает экономичность работы.

Использование зондирующего импульса с сумматора повторителя дает возможность получить эхосигнал в виде сиб нусоиды с убывающей амплитудой, что увеличивает однозначность результатй ,.измерений. Встроенная помехозащита

10 позволяет отстроиться от строительно — монтажных шумов . Все это повышает точность и надежность контроля

11.307 39 чг

2б

27

2б

Зб

Составитель А;ОлЬхтонов

Редактор С.Саенко Техред А.Бабинец; Корректор,М.Иаксимишинец

I .Заказ 9598/29 Тираж 586 Подписное

ВНИИПИ Государственного комиТета, СССР

IIo делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская араб. д. 4/5

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