Измеритель скорости ультразвука

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть| использовано при измерении параметров агрессивных сред. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений за счет компенсации дрейфа параметров схемы. Изменение в схеме позволяет при помощи механизма перемещения преобразователей корректировать базу измерений для коррекции изменения времени прохождения сигнала в электронных цепях и преобразователях. 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (!9) (1И

А1 (51)4 G 01 N 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ . СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3997032/25-28 (22) 30.12.85 (46) 30.04.87. Бюл, и 16 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) С. И. Антанайтис и P.-Й. 10. Кажис (53) 628. 179. 16 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 815615, кл. G 01 N 29/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Р 1035505, кл. G 01 N 29/00, 1963, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА (57) Изобретение относится к области нераэрушающего контроля и может быть1 использовано при измерении параметров агрессивных сред. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений за счет компенсации дрейфа параметров схемы, Изменение в схеме позволяет при помощи механизма перемещения преобразователей корректировать базу измерений для коррекпии изменения времени прохождения сигнала в электронных цепях и преобразователях. 2 ил.

1 13

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при измерении параметров агрессивных сред.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема измерителя скорости ультразвука; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу схемы.

Измеритель скорости ультразвука содержит последовательно электроакустически соединенные генератор 1, излучающий преобразователь 2, приемный преобразователь 3 и приемное устройство 4, соединенное с входом генератора 1, последовательно соеди" ненные импульсный селектор 5 и линию 6 задержки, подключенные к выходу генератора 1, последовательно соединенные блок 7 вычитания и механизм 8 перемещения преобразователей и измеритель 9 базы, последовательно соединенные RS-триггер 10, первый интегратор 11, делитель 12 и умножитель 13, включенные между выходом приемного устройства 4 и входом блока 7 вычитания, второй блок 14 вычитания, включенный между выходом измерителя 9 базы и вторым входом блока 7 вычитания, второй интегратор 15, включенный между вторым выходом RS-триггера 10 и вторым входом делителя 12. Выход измерителя 9 базы связан с вторым входом умножителя

13, а выход линии 6 задержки связан с вторым входом RS-триггера 10, Измеритель скорости ультразвука работает следующим образом.

В начальный момент времени t о (фиг . 2а) генератор 1 возбуждает преобразователь 2 и запускает селектор 5, При этом генератор 1 запускается в автоколебательном режиме" Ультразвуковой импульс, распространяясь по акустическому волноводу преобразователя 2, задерживается на время, проходит исследуемую среду, 1 В распространяется по акустическому волноводу преобразователя 3, задерживается на время В и принимается преобразователем 3, в котором преобразуется в электрический импульс и поступает на вход приемного устройства 4 (фиг, 2б). В приемном устройстве 4 формируется сигнал "(фиг. 2в) с нормированной амплитудой и длительностью, задержанный относительно времени излучения на время

07325 г

T = + 7 + i + i rp,e

0 61 а 8 зл o "зл времена задержки сигнала в исследуемой среде и в электрических цепях измерителя соответственно, Обычно

Сформйрованный сигнал с выхода приемного устройства 4 переводит генератор 1 в режим синхрокольца с периодом повторения Т, триггер 10 в о

10 единичное состояние по прямому и в нулевое - na инверсному выходу.

Некоторая часть энергии ультразвукового сигнала отражается от границы волновод — исследуемая среда из-за различия их акустических импедансов (фиг. 2r), выделяется селектором 5 и поступает на вход линии 6 регулируемой задержки. Время задержки линии 6 выбирается равным Г ф Эл

20 Таким образом, на выходе линии 6 задержки образуется сигнал (фиг. 2д), сдвинутый на временной интервал

= "эл +268, поэтому на прямом выходе триггера 10 образуется импульс (фиг, 2е) длительностью 7

Этот импульс подается йа вход интегратора 11, на выходе которого образуется напряжение Ба=К С, где К вЂ” постоянная интегрирования.

30 Вначале рассмотрим работу измерителя во время переходного процесса, т.е. при базовом расстоянии т 8„. В данном случае на инверсном выходе триггера 10 образуется им35 пульс (фиг. 2ж), длительность кото( рого равна Тц - =С, а на выходе ин" тегратора 11 напряжение П=К С. Поэтоо" му на выходе делителя 12 образуется напряжение о" где К1 — коэффициент передачи делителя 12. При выборе К = Ко, I"

l Я.

45 U -K. °

Это напряженйе сохраняется до следующего цикла зондирования и поступает на первый вход умножителя 13, Напряжение на выходе делителя 12 зависит от базового расстояния, поэтому умножитель 13 предназначен для поддержания постоянного значения,, / при изменении f. Напряжение на выходе измерителя 9 при изменении 1 рав55 Но 11 K2f rpe KZ — коэффициент про порциональности с размерностью В/И1.

Это напряжение поступает на первый вход первого блока 14 и на второй вход умножителя 13, На второй вход

1307325 4

Т ) 7 )О ° При изменении ее в указанных пределах выходная частота измерителя не изменяется (в установившемся режиме), а в известных устройствах (аналоге и прототипе) уменьшается в К раз, поэтому повышается быстродействие, Для уменьшения переходного процесса в качестве механизма 8 перемещения могут применяться, !

О например, быстродействующие ультразвуковые шаговые двигатели, 1

3 блока 14 вычитания подключено опорное напряжение UÎï= K2 g, поэтому н выходе блока 14 образуется напряжение U2=K<(f Й.

Одновременно на.первом входе пер вого блока 7 образуется напряжение и

В данном случае напряжение на вы ходе блока 7 равно

К 2(о

С поскольку К„К выбирается равным 1.

Это напряжение поступает на вход механизма 8 перемещения ультразвуко- 15 вых преобразователей, при помощи которого происходит уменьшение базового расстояния с Р до 6 . Поскольку

« 9» о величина — - от базового расстояния

7 20 не зависит, а разница 1 — 6 увеличивается от 0 до 0, абсолютное значение напряжения дБ уменьшается от веоу личины К - - до О, В последнем слуТаким образом, в предлагаемом измерителе скорости ультразвука, работающем методом синхрокопьца, реализована возможность компенсации погрешности. Поскольку компенсация происходит при неизменной частоте выходного сигнала (в прототипе и аналоге она понижена в К pas), значительно повышается быстродействие и точность измерений.

Формула изобретения чае

/»

gg = — -f

Ф г ь1 1

Поэтому численное значение частоты автоциркуляции Р =(Т1+Т ) "=," равно 30 численному значению скорости ультразвука в среде при наличии дополнительной задержки сигнала в электроакустическом тракте.

Величина опорного напряжения Uoä выбирается следующим образом. Выход делителя 12 замыкается на землю, т.е. отключается цепь автоматического регулирования базового расстояния. После этого выбором U д по показаниям 40 измерителя 9 устанавливается в исходное базовое расстояние 8 =10, PM) после чего измеритель готов к работе.

При этом U „ = К 8

При изменений скорости ультразву- 45 ка в исследуемой среде или изменении величины дополнительной задержки сигнала равновесие нарушается, на выходе блока 7 появляется напряжение д У, которое изменяет базовое расстояние. 50

Поэтому в измерителе реализована возможность компенсации дополнительной задержки сигнала при величине ее

Измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно электроакустически соединенные генератор, излучающий преобразователь, приемный преобразователь и приемное устройство, соединенное с входом генератора, последовательно соединенные импульсный селектор и линию задержки, подключенные к выходу генератора, последовательно соединенные блок вычитания и механизм перемещения преобразователей и измеритель базы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, он снабжен последовательно соединенными RS-триггером, первым интегратором, делителем и умножителем, включенными между выходом приемного устройства и входом блока вычитания, вторым блоком вычитания, включенным между выходом измерителя базы и вторым входом блока вычитания, вторым интегратором, включенным между вторым выходом RS-триггера и вторым входом делителя, выход измерителя базы связан с вторым входом умножителя, а выход линии задержки связан с вторым входом RS-триггера.

1307325

Составитель Г, Рыжакова

Техред Л. Сердюкова

Корректор С, Шекмар

Редактор С. Лисина

Заказ 1624/42 Тираж 777 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