Устройство для измерения скорости ультразвука в жидкости

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использовать-, ся для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в жидкости при осуществлении автоматизированного контроля в химической, нефтехимической и др. отраслях промыпшенности. Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости за счет реализации автоматического слежения за центром информационных импульсов в схеме автоциркуляции . Устройство содержит последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь , приемный преобразователь усилитель, первый селектор и интегратор , замкнутые в схему автоциркуляции через управляемый генератор, делитель частоты и распределитель импульсов. Схема, выполненна|1 из триггера и последовательно соединенделителя напряжения, компаратора , второго селектора, трех схем совпадения, дискриминатора длительности и генератора импульсов, обеспечивает автоматическое слежение за центром информационных импульсов, что стабилизирует автоциркуляцию в электроакустическом тракте в условиях помех и повышает точность измерения . 2 ий. ё (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.$0„„Д2ЯЯЯ А1 (51)4 С О1 Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I а

3

t. (21) 3818494/24-28 (22) 05. 12. 84 (46) 30.09.86. Бюл. У 36. (72) Б.И.Иахнюк, А.А.Розов, А.А.Павлов и Л.А.Ушаков (53) 620. 179. 16 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 785735, кл. G 01 N 29/00, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА В ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может использовать". ся для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в жидкости -при осуществлении автоматизированного контроля в химической, нефтехимической и др. отраслях промышленности. Цель изобретения — повышение.точности и помехоустойчивости за счет реализации автоматического слежения за центром информационГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ных импульсов в схеме автоциркуляции. Устройство содержит последовательно соединенные генератор зондируюШих импульсов, излучакицнй преобразователь, приемный преобразователь

У усилитель, первый селектор и amerратор, замкнутые в схему автоциркуляцин через управляемый генератор, делитель частоты и распределитель импульсов. Схема, выполненная Н9 триггера и последовательно соединенных делителя напряжения, компаратора, второго селектора, трех схем .совпадения, дискриминатора длитель-, ности и генератора импульсов, обеспечивает автоматическое слежение

sa центром информационных импульсов, что стабилизирует автоцнркуляцию в электроакустическом тракте в условиях помех и повышает точность измерения.2 an.

1260688

10

25

Изобретение относится к измерительной технике и может использовате ся для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в жидкости при осуществлении автоматического контроля на предприятиях химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности и помехоустойчивости за счет реализации автоматического слежения за центром информационных импульсов в схеме автоциркуляции.

На фиг, представлена блок-схема устройства; на фиг.2 — временные эпюры сигналов, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения скорости ультразвука в жидкости содержит последовательно соединенные генератор

1 (фиг. 1) зондирующих импульсов, излучающий преобразователь 2, приемный преобразователь 3, усилитель

4 и первый селектор 5, последовательно соединенные интегратор 6, управляемый генератор 7, делитель 8 частоты, распределитель 9 импульсов и триггер 10, и регистратор 11, вход которого подключен к выходу управляемого генератора 7, компаратор 12, первый вход которого соединен со старым выходом управляемого генератора

7, делитель 13 напряжения, вход которого соединен с выходом интегратора 6, а выход — с вторым входом компаратора 12, подключенный к выходу компаратора 12 второй селектор 14, второй вход которого соединен с вторым выходом распределителя 9 импульсов, три схемы 15- 17 совпадений, первые входы схем 15-17 совпадений обьединены и соединены с выходом первого селектора 5, вторые входы объединены и соединены с выходом второго селектора 14, каждый из третьих входов первой 15 и второй 16 схем совпадений соединены соответственно с первым и вторым выходом триггера 10, выходы первой 15 и второй 16 схем совпадений соединены с дифференциальными входами. интегратора 6, и последовательно соединенные дискреминатор 18 длительности, вход которого соединен с выходом третьей схемы 17 совпадений, и генератор 19 импульсов, выход которого соединен с третьим входом интегратора 6, вход генератора 1 зондирующих импульсов соединен с первым выходом распределителя 9 импульсов, третий выход которого соединен со вторым входом триггера 10, а управляемый генератор 7 выполнен в виде генератора треугольных импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Управляемый генератор 7 создает две синхронные последовательности импульсов. На первом выходе вырабатываются прямоугольные импульсы 20 (фиг. 2), на втором — треугольные импульсы 21, причем фронты прямоугольных импульсов совпадают по времени с экстремумами треугольных импульсов 20, а частота следования импульсов пропорциональна входному напряжению управляемого генератора

7. Импульсы 20 через делитель 8 частоты с коэффициентом деления и поступают на вход распределителя 9 импульсов, на первом, втором и третьем выходах которого формируются последовательно первые, вторые и третьи импульсы с периодом К п. Интервал между соседними импульсами с первого выхода распределителя 9 является тактом работы устройства. В каждом такте первыми импульсами запускается генератор 1 зондирующих импульсов, короткими импульсами 22 с выхода которого возбуждается излучающий преобразователь 2, и в контролируемой среде распространяются ультразвуковые импульсы, которые преобразуют1 ся приемным преобразователем в электрические импульсы, которые усиливаются усилителем 4 и после формирования поступают на вход селектора 5, который открывается на время ожидаемого прихода полезного (информационного) ультразвукового импульса и закрывается к моменту прихода отраженных импульсов, причем период следования зондирующих импульсов выбран большим, чем требуемый для почти полного затухания последовательности отраженных импульсов. При наличии помех и шумов в электрических цепях усилителя 4 напряжение на его выходе имеет вид 23, а после формирования — вид 24. При помощи компаратора 12 с делителем 13 на входе селектора 14 и схем 15- 17 совпадений производится дальнейшее селектирование информационного импульса и сравнение его с положением п-го им1260688 пульса управляемого генератора следующим образом.

На первый вход компаратора 12 поступают треугольные импульсы 21 со второго выхода управляемого генератора 7, причем амплитуда этих импульсов пропорциональна входному напряжению генератора 7, поступающему с выхода интегратора. Второй вход компаратора 12 подключен к выходу ин- 10 тегратора через делитель 13, напряжение с выхода которого меньше амплитуды треугольных импульсов. В этом случае на выходе компаратора формируются импульсы, середина ко- 5 торых совпадает с вершинами треугольных импульсов, а длительность этих импульсов пропорциональна коэффициенту деления делителя 13 напряжения.

Второй селектор 14, управляемый со 20 второго выхода распределителя 9, пропускает импульсы, находящиеся в интервале от п-1 до и+1, т.е. импульсы 25, совпадающие с n — ыми треугольными импульсами, считая от зон- 25 дирующих импульсов 22. Триггер 10 устанавливается по первому входу одновременно с зондирующими импульсами, а опрокидывается по фронту п-ых импульсов с третьего выхода распре- Зц делителя 9. На выходах триггера 10 формируются импульсы 26 и 27. Импульсы 25-27 поступают на схемы 15—

17 совпадений, где происходит сравнение их положения с положением информационных импульсов из последовательности 24. В этой последовательности, в отличие от случайных импульсов помех, информационные импульсы .систематически повторяются по длительнос- 4О ти и временному положению относительно зондирующих импульсов в каждом такте.

Устройство может работать в двух режимах: поиск и слежение. 45

Режим поиска реализуется при включении устройства или при резком изменении скорости распространения ультразвуковых колебаний. В этом режиме информационные импульсы не сов- 51 падают с импульсами 25, и схемы 15—

17 совпадений закрыты, так как нет одновременного совпадения импульсов по их входам, и на выходе дискриминатора 18 длительности формируется . напряжение, запускающее генератор 19 импульсов поиска, который начинает формировать последовательность разнополярных импульсов, которые, воздействуя на третий вход интегратора 6, изменяют напряжение на выходе интегратора по пилообразному закону, тем самым изменяется частота управляемого генератора 7 до момента совпадения импульсов 25 с информационными импульсами. С этого момента на выходе схемы 17 совпадений формируются импульсы, длительностью равные информационным, которые анализируются дискриминатором 18 длительности импульсов, генератор 19 импульсов поиска запирается, и устройство переходит в режим слежения.

В режиме слежения происходит совпадение информационных импульсов с импульсами 25-27 на входах схем 15 и

16 совпадений, при этом, если информационные импульсы совпадают с импульсами 25 и 26, то открыта схема

15, и на первом дифференциальном входе интегратора 6 присутствует управляющее воздействие, изменяющее его выходное напряжение так, что частота управляемого генератора 7 возрастает, если происходит совпадение информационных импульсов и импульсов

25 и 27, то открыта схема 16, и по второму входу интегратора 6 производится уменьшение частоты управляемого генератора 7. Такое же управление частотой генератора 7 продолжается и в том случае, когда информационные импульсы делятся импульсами 26 и 27 на, неодинаковые по длительности части 28 и 29, так как в этом сл -ае длительности импульсов на выходах схем совпадений не равны между собой.

Изменение частоты управляемого генератора производится до тех пор, пока каждый из информационных импульсов начнет делиться между импульсами 26 и 27 на две равные части. В этом случае управляющие воздействия по первому и второму дифференциальным входам интегратора 6 равны между собой, и напряжение 30 на его выходе остается неизменным, следовательно, частота управляемого генератора 7 всегда устанавливается такой, при которой фронт и-го импульса, по которому опрокидывается триггер 10 формирующий импульсы 26 и 27, совпадает с центром информационных импульсов, т.е. в режиме слежения час тота управляемого генератора, измеS ряемая регистратором 11, пропорциональна скорости распространения ультразвуковых колебаний в контролируемой среде.

Повьппение точности достигается тем, что слежение производится эа центром информационных импульсов, и изменение их длительности, обусловленное изменением амплитуды или уровнем формирования, не влияет на положение этого центра.

Повышение помехоустойчивости достигается наличием дополнительных селекторных импульсов 25, формируемых симметрично относительно информационных, т.е. случайные помехи и шумовые импульсы равновероятно попадают на дифференциальные входы интегратора, и их интегральная сумма оказывается равной нулю.

Ф о р м у л а изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука в жидкости, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель и первый селектор, последовательно соединенные интегратор, управляемый генератор, делитель частоты, распределитель ймпульсов и триггер, и регистратор, вход которого подключен к вы60688 Ь

f .ходу управляемого генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, оно снабжено компаратором, первый вход которого соединен с вторым выходом управляемого генератора, делителем, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход — с вторым входом компаратора, 10 подключенным к выходу компаратора вторым селектором, второй вход которого соединен с вторым выходом распределителя импульсов, тремя схемами совпадений, первые входы котоI5 рых объединены и соединены- с выходом первого селектора, вторые входы— с выходом второго селектора, каждый из третьих входов первой и второй схем совпадений соединены соответ20 ственно с первым и вторым выходами триггера, а выходы первой и второй схем совпадений — с дифференциальными входами интегратора, и последовательно соединенными дискриминатором длительности, вход которого соединен с выходом третьей схемы совпадений, и генератором импульсов, выход которого соединен с третьим входом интегратора, вход генератора зондирую30 щих импульсов соединен с первым выходом распределителя импульсов, третий выход которого соединен с вторым входом триггера, а управляемый генератор выполнен в виде генератора

35 треугольных импульсов.

1260688

2I

©Р У

Составитель Г.Иаксимочкин

Редактор Н. Горват Техред Л.Олейник Корректор Л.Патай

Заказ 5214/36 Тирах 507 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Увгород, ул. Проектная, 4