Ультразвуковое устройство для измерения расстояний в газовой среде

 

Изобретение относится к области неразруйающего контроля и может найти применение для измерения расстояний в газовой среде, например для исследования сложных машиностроительных конструкций. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет точного определения момента перехода сигнала к-го периода через фиксированный порог срабатьгоания. По переднему фронту каждого из импульсов с выхода пороговой схемы 13 с регулируемым порогом срабатьгеания происходит перезапись информации из первого регистра 14 во второй регистр 15. После достижения выходным сигналом максимального значения сигнал с выхода пикового детектора 12 у 1еньшается, импульсы с выхода пороговой схемы 13 с регулируемым порогом срабатьшания прекрашаются, в результате чего не происходит перезапись информации из первого регистра 14 во второй 15. Таким образом, во втором регистре остается записанной информация , соответствующая измеряемому промежутку времени t, равному моменту перехода к-й полуволны информационного сигнала через уровень дискриминации пороговой схемы 6. Это приводит к минимальным погрешностям в измерении времени и, как следствие, к минимальным погрепгаостям измерения расстояний в газовой среде. 2 ил. Q «5 1чЭ QO 00 ел 4:. О Фи.г.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБ ЛИК (51)4 С О! В 17 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ эиа7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3973609/25-28 (22) 10.11.85 (46) 23.03.87. Бюл. 17 11 (72) В. Т. Адов, А. Н, Серьезнов и Л.. Н. Степанова

{53) 534.232(088.8) (56) Патент Японии 11 57-19391, кл. G 01 В 17/00, 1976, Авторское свидетельство СССР

Ф 1043489, кл. G Ol В 17/00, 1982. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВ ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ

{57) Изобретение относится к области неразру7пающего контроля и может найти применение для измерения расстояний в газовой среде, например для исследования сложных машиностроительных конструкций. Целью изобретения является повьппение точности измерений за счет точного определения момента перехода сигнала к-го периода через фиксированный порог срабатывания.

По переднему фронту каждого из имSU» 1298540 А1 пульсов с выхода пороговой схемы 13 с регулируемым порогом срабатывания происходит перезапись информации из первого регистра 14 во второй регистр

15. После достижения выходным сигналом максимального значения сигнал с выхода пикового детектора 12 уменьшается, импульсы с выхода пороговой схемы 13 с регулируемым порогом срабатывания прекрашаются, в результате чего не происходит перезапись информации из первого регистра 14 во второй 15. Таким образом, во втором регистре остается записанной инйормация, соответствуюцая измеряемому промежутку времени t », равному моменту перехода к-й полуволны информационного сигнала через уровень дискриминации пороговой схемы 6. Это приводит к минимальным погрешностям в измерении времени и, как следствие, к минимальным погрешностям измерения расстояний в газовой среде. 2 ил.

1298540

1

Изобретение относится к области неразрушающегося контроля и может найти применение для измерения расстояний в газовой среде, например, при исследованиях сложных машиностроительных конструкций.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет точного определения момента перехода сигнала к-го периода через фиксированный порог срабатывания.

На фиг. представлена блок схема ультразвукового устройства для измерения расстояний в газовой среде; на фиг;,2 — временные диаграммы, поясняняющие его работу.

Ультразвуковое устройство для измерения расстояний в газовой среде содержит последовательно соединенные генератор импульсов, усилитель 2 с дискретно меняющимся коэффициентом усиления, акустически связанные излучающий и приемный электроакустические преобразователи 3.и 4, усилитель 5 и пороговую схему 6, подключенную к выходу генератора 1 импульсов последовательно соединенные селектор 7 и модулятор 8 чувствительности, выходом подключенный к второму входу усилителя 5, выход селектора 7 подключен к второму входу усилителя 2 с дискретно меняющимся коэффициентом усиления, последовательно соединенные тактовый генератор 9 и счетчик 10 импульсов, индикатор 11, подключенные к выходу усилителя 5 последовательно соединенные пиковый детектор 12, пороговую схему 13 с регулируемым порогом срабатывания, вторым входом подключенную к выходу усилителя 5, первый ре-, гистр 14 и второй регистр 15, выходом подключенный к индикатору ll, второй вход первого регистра 14 подключен к выходу первой пороговой схемы б, информационные входы первого регистра 14 подключены к выходу счетчика 10 импульсов, первые входы регистров 14 и 15 объединены, вторые входы счетчика !О импульсов и второго регистра 15 подключены к выходу селектора 7.

Ультразвуковое устройство для измерения расстояний в газовой среде работает следующим образом.

Генератор 1 импульсов вырабатывает последовательности электрических колебаний с несущей частотой и периодом следования (фиг. 2а). Эти после5

t0

15 го

ЗО

2 довательности поступают и на вход селектора 7, Селектор 7 вырабатывает прямоугольный импульс, передний фронт которого соответствует началу k-ro периода, а задний — концу этого промежутка (фиг. 2б). В результате появления этого импульса увеличивается коэффициент усиления усилителя 2 с дискретно меняющимся коэффициентом усиления и соответственно амплитуда

k-го импульса (фиг. 2в), запускается модулятор 8 чувствительности усилителя 5. С выхода усилителя 2 с дискретно меняющимся коэффициентом усиления последовательности электрических колебаний поступают на излучающий злектроакустический преобразователь 3, преобразующий эти колебания в ультразвуковые. Достигнув приемного электроакустического преобразователя 4, ультразвуковые колебания преобразуются в электрические и усиливаются усилителем 5. Выходной импульс селектора 7 устанавливает в нуль счетчик 10 импульсов. Импульсы с частотой Г поступают с выхода тактового генератора 9 на счетный вход счетчика 10 импульсов. Сигнал с выхода усилителя 5 поступает на вход пороговой схемы 6 с фиксированным порогом срабатывания U. = U,„ и на вход пикового детектора 12. При превьппении входным сигналом порога срабатывания пороговой схемы 6, на ее выходе появляется последовательность импульсов (фиг. 2е). Передним фронтом каждого из этих импульсов разрешается запись информации с выхода счетчика 10 импульсов в первый регистр 14. Выходное напряжение усилителя 5, поступающее на вход пикового детектора 12, преобразуется им в уровень напряжения, пропорциональный амплитудному значению пришедшего сигнала (фиг. 2д). Напряжение на выходе пикового детектора 12 Б„, пропорциональное амплитуде выходйого сигнала, должно соответствовать неравенству (1): U(k) U„ (k) U(k+I), где П„ (К) — напряженйе на выходе пикового детектора 12 для k-й полуволны; U(k) — амплитуда k-го сигнала

U(k+I) — амплитуда (k+I)-го сигнала.

Это напряжение с выхода пикового детектора 12 (фиг. 2д) поступает на вход пороговой схемы 13 с регулируемым порогом срабатывания. При повышении входным сигналом пикового де3 12985 тектора 12 некоторого начального значения, соответствующего неравенству (1), на выходе пороговой схемы 13 с регулируемым порогом срабатывания появляется последовательность импуль5 сов (фиг. 2ж), соответствующая пере-. ходу принимаемого ультразвукового сигнала через регулируемый порог срабатывания. Эта последовательность импульсов поступает на вход считыва- 10 ния первого регистра 14 и вход записи второго регистра 15.

Передний фронт последовательности импульсов с выхода пороговой схемы

13 с регулируемым порогом срабатыва- 15 ния будет запаздывать относительно переднего фронта последовательности импульсов с выхода пороговой схемы

6. По переднему фронту каждого из импульсов с выхода пороговой схемы

13 с регулируемым порогом срабатывания происходит перезапись информации из регистра 14 в регистр 15. После достижения выходным сигналом усилителя 5 максимального значения сигнал с 25 выхода пикового детектора 12 уменьшается, что соответствует неравенству (1). В результате этого, начиная с (k+1)-го импульса, на выходе пороговой схемы 13 с регулируемым порогом30 срабатывания импульсы прекраЩаются и перезапись HHAopMGIJHH из первого регистра 14 во второй регистр 15 не происходит. Таким образом, в регистре 15 остается записанной информация, 35 соответствующая моменту времени t„ равному моменту перехода k-й полуволны информационного сигнала через уровень дискриминации пороговой схемы 6.

После поступления импульса с выхода 40 селектора 7 выходит выдача информации на индикатор 11 в виде двоичного кода, соответствующего времени at прохождения ультразвукового колебания от от момента времени t до момента вре-45 мени t . Расстояние L определяется по

40 4 формуле: I = at с, где с — скорость распространения ультразвуковых колебаний в газовой среде.

Изобретение позволяет повысить точность измерений и исключить влияние флуктуаций входного сигнала на результаты измерения.

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для измерения расстояний в газовой среде, содержашее последовательно соединенные генератор импульсов, усилитель с дискретно меняющимся коэффициентом усиления, акустически связанные излучающий и приемный электроакустические преобразователи, усилитель и пороговую схему, подключенные к выходу генератора импульсов последовательно соединенные селектор и модулятор чувствительности, выходом подключенный к второму входу усилителя, выход селектора подключен к второму входу усилителя с дискретно меняющимся коэффициентом усиления, последовательно соединенные тактовый генератор и счетчик импульсов, и индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, оно, снабжено подключенными к выходу усилителя последовательно соединенными пиковым детектором, пороговой схемой с регулируемым порогом срабатывания, вторым входом подключенной к выходу усилителя, первым регистром и вторым регистром, выходом подключенным к индикатору, второй вход первого регистра подключен к выходу первой пороговой схемы, информационные входы первого регистра подключены к выходу счетчика импульсов, первые входы регистров объединены, вторые входы счетчика импульсов и второго регистра подключены к выходу селектора.

1298540

III il Ii 1

Il II П II

Составитель К. Леонов

Редактор С. Патрушева Техред M.Õoäàíè÷ Корректор М. Демчик

Тираж 678 Подписное

ВИНИТЕ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 876/41

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