Устройство для измерения скорости ультразвука

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности. В устройстве синхронизатор 1 импульсом 23 запускает первый генератор 2. В камере 22 с помощью излучателя возбуждается ультразвуковая волна, которая принимается приемником 4 и через усилитель 5 поступает на компаратор 14. При работе цифроаналогового преобразователя 13 вырабатьшается ступенчат то изменяющийся сигнал 24. Импульсы 29 с выхода четвертого триггера 15 и второго генератора I1 поступают на элемент 10 совпадений, на выходе которого появляется импульс 30, соответствующий моменту спада ступенчато изменяющегося сигнала 24. С выхода элемента 10 совпадения импульсы 30 поступают на первый вход второго счетчика 16, на выходе которого после сброса появляется импульс после второго и через каждых (М-1) последующих счетных импульсов 30. Импульс 31 на выходе второго счетчика 16 появляется только в момент времени, соответствующий второму спаду сигнала 24. С выходов первого и второго триггеров 6 и 8 импульсы 32 и 34 поступают соответственно на суммирующий и вычитающий входы измерителя 7 временных интервалов, где измеряется величина интервала времени (T+At - At,j) . 2 ил. с S (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5.1) 4 G 01 Н 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДДТЕРЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3997526/25-28 (22) .10.11.85 (46) 23.03,87. Бюл. У 11

{71) Сибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е.Веденеева (72) О.И.Гончар, С.С.Кукавский и В.В.Кравченко (53) 534.321.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 939955, кл. G О1 Н 5/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СК0Р0СТИ УЛЬТРАЗВУКА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности. В устройстве синхронизатор 1 импульсом 23 запускает первый генератор 2. В камере 22 с помощью излучателя возбуждается ультразвуковая волна, которая принимается приемником 4 и через усилитель 5 поступает на компаратор 14.

При работе цифроаналогового преобраSU, 1298550 A 1 зователя 13 вырабатывается ступенча . то изменяющийся сигнал 24. Импульсы

29 с выхода четвертого триггера 15 и второго генератора 11 поступают на элемент 10 совпадений, на выходе которого появляется импульс 30, соответствующий моменту спада ступенчато изменяющегося сигнала 24. С выхода элемента 10 совпадения импульсы 30 поступают на первый вход второго счетчика 16, на выходе которого пос ле сброса появляется импульс после вто рого и через каждых (И-1) последующих счетных импульсов 30. Импульс 31 на выходе второго счетчика 16 появляется только в момент времени, соответствующий второму спаду сигнала 24.

С выходов первого и второго триггеров 6 и 8 импульсы 32 и 34 поступают соответственно на суммирующий и вычитающий входы измерителя 7 временных интервалов, где измеряется величина интервала, времени (Т+а, - At: ).

2 ил.

55

1 12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении скорости ультразвука в материалах.

Целью изобретения является повышение точности путем исключения смещения нуля компаратора.

На фиг.l изображено устройство для измерения скорости ультразвука; на фиг.2 — его временные диаграммы.

Устройство для измерения скорости ультразвука содержит последовательно электроакустически соединенные синхронизатор 1, первый генератор 2, излучатель 3, приемник 4 и усилитель 5, последовательно соединенные первый триггер 6, S-вход которого соединен с выходом синхронизатора 1, и измеритель 7 временных интервалов, второй триггер 8, выход которого соединен с вторым входом измерителя 7 временных интервалов, третий триггер 9, S-вход которого соединен с выходом синхронизатора l, элемент 10 совпадений и второй генератор 11, последовательно соединенные первый счетчик 12, первым входом соединенный с выходом второго генератора 11, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 13 и компаратор 14, вторым входом соединенный с выходом усилителя 5, четвертый триггер 15, D-вход которого соединен с выходом компаратора 14, С-вход — с вторым выходом второго генератора 11, первый выход — с первым входом элемента 10 совпадений и с вторым входом первого счетчика 12, второй счетчик 16, первым входом соединенный с выходом элемента 10 совпадений, вторым входом-с вторым выходом четвертого триггера 15, выходом — с R-входом третьего триггера 9, последовательно соединенные регистр 17, первым входом соединенный с выходом второго счетчика 16, вторым входом — с выходом первого счетчика 12, первый арифметический блок 18, вторым входом соединенный с выходом второго счетчика 16, и первый блок 19 сравнения, вторым входом соединенный с выходом первого счетчика 12, выходом — с R-входом первого триггера 6, последовательно соединенные второй арифметический блок 20, первым входом соединенный с выходом регистра 17, вторым входом — с выходом второго счетчика 16, и второй блок 21 сравнения„ вторым входом соединенный с выходом первого счетчика 12, выходом—

98550 2 с R-входом второго триггера 8, Sвход которого соединен с выходом первого блока 19 сравнения, а выход третьего триггера 9 соединен с третьим входом элемента 10 совпадений, второй вход которого соединен с пер— вым выходом второго генератора 11.

Предусмотрено расположение излучателя 3 и приемника 4 на противополож1О ных сторонах измерительной камеры 22.

Позициями 23-30 на фиг.2 обозначены сигналы на выходе блоков.

Устройство для измерения скорости ультразвука работает следующим об15 разом.

Синхронизатор 1 импульсом 23 запускает первый генератор 2 и взводит первый 6 и третий 9 триггеры. В измерительной камере 22 с помощью излу20 чателя 3 возбуждаются ультразвуковые колебания, которые, пройдя через камеру 22, принимаются приемником 4 и через усилитель 5 поступают на вход

25 компаратора 14. Величина опорного напряжения U,, поступающего на опорный вход ЦАП 13, выбирается из условия

П ) Пх „х„ где Пхмакс наибольшее значение амплитуды первого вступления сигнала U íà выходе усилителя 5.

Тактовая частота f второго генератора ll и количество двоичных разрядов

Н П Л 13 выбираются из условия ! сШ U с - .f 1/f с

Д „„„. 2" о о где at — абсолютная погрешность измерения интервалов времени.

В результате работы на выходе ЦАП

13 вырабатывается ступенчато изменяющийся сигнал 24, а на выходе компаратора 14, первом и втором выходах четвертого триггера 15 появляются последовательности импульсов 27 — 28.

Последовательность импульсов 29 с первого выхода четвертого триггера

15 и тактовые импульсы 25 с первого выхода второго генератора 11 посту— пают на элемент 10 совпадения, на выходе которого появляются импульсы 30, соответствующие моментам спада ступенчато изменяющегося сигнала 24. С выхода элемента 10 совпадения импульсы 30 поступают на первый вход второго счетчика 16, который является счетчиком по модулю N 3 3 и на выходе которого после сброса появляется импульс после второго и через каждые (M-1) последующих (до сброса) счетных импульсов 30.

3 298

На второй вход второго счетчика 14 поступают импульсы 28 с второго выхода четвертого триггера 15, сбрасывающие второй счетчик 16 в нулевое состояние при каждом нарастании сту- 5 пенчато изменяющегося сигнала 24.Импульс 31 на выходе второго счетчика

16 появится только в момент времени соответствующий второму подряд спаду ступенчато изменяющегося сиг- fp нала 24, т.е. началу спада импульса первого вступления сигнала U„. В момент времени t, импульсом 31 с вы— хода второго счетчика 16 сбрасывает,ся третий триггер 9, который запре- 15 щает дальнейшее прохождение импульсов 30 на первый вход второго счетчика 16. С выхода первого счетчика

12 цифровой код К, соответствующий величине сигнала U„=U â момент вре- 2р мени с,, переписывается в регистр 17.

Импульсом 31 запускаются первый и второй арифметические блоки 18 и

20, на их выходах устанавливаются коды (К + 1,5) К, и (К + 1,5) К, соответствующие пороговым уровням U„, и U,, причем цифровой код (К+1,5) соответствует амплитуде импульса первого вступления сигнала U с погрешМ+1 х ностью + U,/2 . С выходов первого 30 .и второго арифметических блоков 18 и

20 цифровые коды поступают на входы блоков 19 и 21 сравнения, на другие входы которых поступает код с выхода первого счетчика 12, соответству- 35 ющий текущему значению сигнала Бх.

На первом такте измерения (после первого импульса синхронизатора l) определяется код К и вычисляются коды (К+1,5)К, и (K+1,5)К . Формирование 40 интервалов времени происходит на втором такте (после второго импульса синхронизатора 1). Код текущего значения сигнала U с выхода первого счетчика 12 сравнивается в блоках 19 и 21 с кодами (К+1,5)K, и (K+1,5)K соответствующими уровням формирования U, и U,2 . При достижении кодом сигнала U „ значения (К+1,5)К, срабатывает первый блок 19 сравнения и сбрасывает первый триггер 6, на выходе которого формируется интервал времени 32, равный Т+ Ю, Одновременно взводится второй триггер 8, который сбрасывается вторым блоком 21 сравнения при достижении кода сигнала

U на выходе первого счетчика 12 значения (К+1,5)K2, в результате чего

550 4 на выходе второго триггера 8 формируется интервал времени 33, равный д . С выходов первого и второго триг 2 геров 6 и 8 сформированные интервалы времени 32 и 33 поступают соответственно на суммирующий и вычитающий входы измерителя 7 временных интервалов, где измеряется величина интервала времени (Т + at — а ). Для

2 известной формы фронта импульса первого вступления коэффициенты К и К

1 2 определяются по формулам

К =-- 2; К =- .2

Ua(N U и (U а д

Величины U» и U, для известной формы сигнала выбираются из условия ь, в результате чего измеряется интервал времени Т, соответствующий времени прохождения акустического сигнала через измерительную камеру 22.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее последовательно электроакустически соединенные синхронизатор, первый генератор, излучатель, приемник и усилитель, последовательно соединенные первый триггер, S-вход которого соединен с выходом синхронизатора, и измеритель временных интервалов, второй генератор, второй триггер, выход которого соединен с вторым входом измерителя временных интервалов, третий триггер, S-вход которого соединен с выходом синхронизатора, и элемент совпадений, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными первым счетчиком, первым входом соединенным с первым выходом второго генератора, цифроаналоговым преобразователем и компаратором, вторым входом соединенным с выходом усилителя, четвертым триггером, D-вход которого соединен с выходом компаратора, Свход — с вторым выходом второго генератора, первый выход — с первым входом элемента совпадений и с вторым входом первого счетчика, вторым счетчиком, первым входом соединенным с выходом элемента совпадений, вторым входом — с вторым выходом четвертого триггера, выходом — с R-входом третьего триггера, последовательно соединенными регистром, первым входом сое1298550 б) е1

Составитель Г.Рыжакова

Редактор С.Патрушева Техред М.Ходанич Корректор M.Демчик

Заказ 877/41 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,r.Ужгород,ул.Проектная,4 диненным с выходом второго счетчика, вторым входом — с выходом первого счетчика, первым арифметическим блоком, вторым входом соединенным с выходом второго счетчика, и первым блоком сравнения, вторым входом соединенным с выходом первого счетчика, выходом — с R-входом первого тригге— ра, последовательно соединенными вторым арифметическим блоком, первым входом соединенным с выходом регистра, вторым входом — с выходом второго счетчика, и вторым блоком сравнения, вторым входом соединенным с выходом первого счетчика, выходом — с

R-входом второго триггера, S — вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход третьего триггера соединен с третьим входом элемента совпадений, второй вход ко10 торого соединен с первым выходом второго генератора.