Ультразвуковой термометр

 

Изобретение относится к технике термометрии и может найти применение при прецизионных измерениях температуры. Цель изобретения - повышение точности измерения температуры. Импульс регулируемой длительности формируется одновибратором, входящим в состав схемы 23 установки фазы и подается на вход управления фазой генератора 5 непрерьшных колебаний. Тот же импульс приводит 1ч9 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИН (511 4 G 01 К 11/24

ВСЕСО® " "13

ТРУ ( g330TK4>

Фиа /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3670626/24-1 0 (22) 06. 12.83 (46) 30.07.86. Бюл. № 28 (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) P.È. Чех и Я.Т. Луцик (53) 536.53 (088.8) (56) .Патент Великобритании ¹ 1146520, кл. Н 4 Р, 1969.

Патент Великобритании ¹ 1246542, кл. Н-4 Э, 1970.

„„яО„„12476 (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к технике термометрии и может найти применение при прецизионных измерениях температуры. Цель изобретения — повьппение точности измерения температуры. Импульс регулируемой длительности формируется одновибратором, входящим в состав схемы 23 установки фазы и подается на вход управления фазой генератора 5 непрерывных колебаний. Тот же импульс приводит

ЬД

4ь

Ф>

Об

CTl

1 в действие схему 10 запуска принятым сигналом, с выхода которой пос— тупает сигнал запуска формирователя

11 первого строб-импульса, а также блока 12 отсчета интервала между группами импульсов. В конце интервала выходной импульс схемы 13 запуска запускает формирователь 14 второго строб-импульса. В схемах запуска формирователей строб-импульсов 11

247685 и 14 подсчитываются импульсы с выхода блока 9, а в формирователе 12 интервала — импульсы с выхода усилителя-ограничителя 17 сигнала генератора, что позволяет зафиксировать необходимую длительность и положение строб-импульсов, исключить влияние минимума амплитуды в отраженном сигнале на длительность интервала.

2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике термометрии и может найти применение при прецизионных измерениях температуры.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры.

На фиг. 1 изображена блок-схема ультразвукового термометра; на фиг. 2-4 — графики, поясняющие его работу.

Ультразвуковой термометр содержит резонатор 1, согласующее звено

2, линию 3 связи, магнитострикционный или пьезоэлектрический преобра- 15 зователь 4, генератор 5 непрерывных колебаний, импульсный модулятор 6, усилитель-ограничитель 7 принятого сигнала, схему 8 защиты приемного тракта, ключ 9, схему 10 запуска при- 20 нятым сигналом, формирователь 11 первого строб-импульса, формирователь 12 интервала, схему 13 запуска, формирователь 14 второго строб-импульса, схемы 15 и 16 совпадения, 25 усилитель-ограничитель 17 сигнала генератора, интегратор 18 импульсов, аналоговое запоминающее устройство

19, схему 20 управления аналоговым запоминающим устройством, второй ключ 21, интегратор 22 сигнала расстройки, схему 23 установки фазы генератора, схему 24 управления частотомером, третью схему 25 совпадения, частотомер 26, преобразователь

27 кода частота-температура, регист- „

35 ратор 28.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода модулятора (фиг, 2n) в ниде синусоидального цуга (радиоимпульса, содержащего

40-50 колебаний) преобразуется в. магнитострикционном преобразователе

4 в ультразвуковые колебания, которые, распространяясь по линии связи

3, отражаются от согласующего звена

2 и резонатора 1 и через линию связи поступают вновь на преобразователь

4, преобразуются в электрические колебания и подаются на вход усилителя-ограничителя 7 (фиг. За). Во время передачи модулирующий прямоугольный импульс поступает на вход схемы 8 защиты, формирующей прямоугольный импульс большей длительности (фиг. 26), причем Ф 1 —,„ 1,. где .„ †. минимальный интервал между концом передачи и фронтом первого отраженного сигнала. Сформированный импульс запирает приемный тракт, защищая его от перегрузки и исключая ложный запуск схем 10, 14 и 23 во время работы на передачу.

Усиленный и ограниченный сигнал с выхода усилителя-ограничителя 7 (фиг. Зо) поступает на ключ 9, который пропускает на свой выход тот же сигнал, но уже начиная с n-ro им» пульса (фиг. 3L) где n=2,3,... и устанавливается в процессе настройки. Это исключает возможность влияния искажений фронта сигнала, вызванных переходными процессами в магнитострикционном преобразователе, на конечный результат измерения. В частности, существование постоянной составляющей в сигнале передатчика при его несимметрии относительно нуля приводит к возникновению паразитных колебаний на резонансной час5 1247 сигнала с выхода ключа 21 с информацией об окончании интегрирования через схему 25 совпадения переводит по входу запуска частотомер в режим измерения частоты. Кроме того сигнал

У 5 со схемы 25. поступает на вход выключения модулятора, и работа последнего прекращается. Это прерывает работу схемы установки -фазы, снижает уровень импульсных помех и повышает точ- 10 ность измерения частоты. После завершения цикла измерения частоты с частотомера (выход сигнала конца измерения) .поступает сигнал на вход включения модулятора 6, возобновляю- 15 щий его работу.

685

1. Ультразвуковой термометр, со- 20 держащий резонатор, .подключенный через согласующее звено к линии связи, соединенной с преобразователем, модулятор, генератор непрерывных колебаний, усилитель-ограничитель принятого сигнала, формирователи строб-импульсов, усилитель-ограничитель сигнала генератора, две схемы совпадения, интегратор импульсов, частотомер, к которому подключен преобразователь кода с регистратором, причем вход преобразователя соединен с выходом модулятора, вход которого соединен с выходом генератора непрерывных колебаний к котоУ 35 рому подключен вход частотомера, выход преобразователя соединен с входом усилителя-ограничителя принятого сигнала, вход усилителя-ограничителя сигнала, генератора подключен к выходу генератора непрерывных колебаний, а выход — к входу одной схемы совпадения и инвертирующему входу второй схемы совпадения, к вторым входам схем совпадения подключены выходы формирователей строб-импульсов, а выходы схем совпадения соединены с прямым и инвертирующим входа-

3. Термометр по пп. l и 2, о т,111 л и ч а ю шийся тем, что в него введены схема управления частотомером и третья схема совпадения, вход которой через аналоговое запоминающее устройство соединен с выходом

4 интегратора импульсов, а выход через третью схему совпадений подключен к входу запуска частотомера и управляющему входу модулятора.

Формула изобретения

6 ми интегратора импульсов, о т я .ичающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в него введены ключ, схема запуска принятым сигналом, формирователь интервала и схема установки фазы генератора, причем вход ключа подключен к выходу усилителя-ограничителя принятого сигнала, выход ключа соединен с входом схемы установки фазы генератора, третьими входами совпадения, входом схемы запуска принятым сигналом и счетными входами формирователей строб-импульсов, выход схемы запуска принятым сигналом соединен с управляющими входами одного формирователя строб-импульсов и формирователя интервалов, выход которого через схему запуска подключен к управляющему входу второго формирователя строб-импульсов, счетный вход формирователя интервала соединен с выходом усилителя-ограничителя сигнала генератора, а выход схе-. мы установки фазы генератора подключен к входу управления фазой генератора непрерывных колебаний.

2. Термометр по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в него введены второй ключ, аналоговое запоминающее ° устройство и интегратор сигнала расстройки, вход которого через второй ключ и аналоговое запоминающее устройство соединен с выходом интегратора импульсов, а выход соединен с вхо дом управления частотой генератора непрерывных колебаний.

3 I тоте магнитострикционного преобразователя в начале и конце передачи, которые накладываются на фронт переданного сигнала, искажая его. Поэтому, кроме введения ключа 9, в модуляторе предусмотрена регулировка симметрии выходного сигнала.

Указанный и-й импульс запускает схему 23 установки фазы генератора, которая своим импульсом регулируемой длительности (фиг. 3 t ) привязывает фазу колебаний генератора к фазе принятого сигнала со сдвигом на 0,15...0,35 периода (фиг. З ). Эта автоматически обеспечивает появление положительного и отрицательного сигналов расстройки на выходе интегратора 18 при расстройке соответственно в одну или другую сторону от частоты Г„, а также в пределах погрешности фазирования поддерживает постоянной сум.марную ппощадь первой выделяемой группы сигналов, что способствует устойчивой работе термометра. Импульс регулируемой длительности формируется одновибратором, входя— щим в состав схемы установки фазы, и подается на вход управления фазой генератора непрерывных колебаний.

Тот же и-й импульс приводит. в действие схему запуска принятым сигналом 10, с выхода которой поступают сигналы запуска (фиг. 3 е ) формирователя первого строб-импульса(блок 11), а также блока 12 отсчета интервала между группами импульсов.

В конце интервала выходной импульс (фиг. 3 ) схемы запуска 13 запускает hop мирователь 14 второго строб-импульса. Для формирования первого и второго строб-импульсов, а также отсчета интервала между группами в блоках 11, 12 и 14 используются счетчики импульсов. В блоках 11 и 14 подсчитываются импульсы с выхода блока

9, а в блоке 12 — импульсы с выхода блока 17 (фиг. 3 ). Это позволяет четко зафиксировать необходимую длительность и положение строб-импульсов, исключить выделение неполных импульсов и влияние минимума амплитуды в отраженном сигнале на длительность интервала. Запуск блока 12 может осуществляться также с блока 11 в момент окончания первого ,г, строб-импульса. Первый строб-импульс с выхода блока 11 (фиг. 3 ) откры247685 4 вает схему 15 совпадения, на которую поступают также импульсы с блоков 9 и 17. Импульсы со схемы 15 (фиг. Зм) поступают на интегратор 18, выходное напряжение которого пропорционально перекрытию импульсов с вы— ходов блоков 9 и 17. На входы схемы

16 совпадения подаются второй стробимпульс (фиг, 3 ), импульсы с блока

1О 9, а также импульсы с блока 17 (на инвертирующий вход). С выхода схемы

1б (фиг. Зн) импульсы поступают на инвертирующий вход интегратора 18.

Выходное напряжение интегратора

15 уменьшается при этом до некоторого значения, пропорционального разности вольтсекундных площадей первой и второй групп выделенных импульсов (фиг. Зм, н). Схема 20 управления с .20 некоторой задержкой во времени после второго строб-импульса, поступающего с выхода блока 14, дает команду на управляющий вход аналогового запоминающего устройства 19 для запоминания сигнала интегратора )8, который поступает на сигнальный вход аналогового запоминающего устройства. Кроме того, упомянутая команда поступает на вход разрешения второго ключа, а

30 задний фронт командного импульса приводит в действие счетчик ключа.

Использование аналогового запоминающего устройства исключает влияние дрейфа интегратора 18 на результат измерения. Выходное напряжение аналогового запоминающего устройства поступает на сигнальный вход второго ключа 21 и интегрируется интеграто"ром 22 в течение интервала времени, 4О фиксируемого счетом импульсов опорного генератора частотомера (может использоваться отдельный стабильный

,л генератор) . Счет импульсов осущест" вляется счетчиком, входящим в состав

4 второго ключа. Напряжение с выхода интегратора 22 поступает на вход управления частотой генератора непрерывных колебаний и перестраивает его в сторону частоты f . Ha фиг. 4

50 показано изменение напряжения на вы-ходе блока 22 при изменении температуры в зоне измерения (температурам

Т и Т соответствуют частоты точной настройки f u f При 1 „ =f„. напря < 2 жение на выходе аналогового запоминающего устройства 19 равно нулю и срабатывает схема управления частотомером 24, которая после поступления

1247685

Щ,м2

Т

Е к л

Составитель Ю. Андриянов

Техред М.Ходанич Корректор В. Синицкая

Редактор Л. Веселовская

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, NocKBa, К(-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4113/39

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4