Ультразвуковой термометр

 

Изобретение относится к области температурных измерений. Цель изобретения - повышение точности измерения температуры газовых потоков. На выходе усилителя 16 вырабатывается сигнал, прямо пропорциональный давлению газа в зоне измерения, который подается на преобразователь 17 и преобразуется в цифровую величину, пропорциональную давлению газа в зоне измерения . Информация о давлении поступает на вход «запись магнитофона. Со второго выхода преобразователя 17 информация о давлении передается на вход преобразователя 8, где служит для коррекции коэффициента преобразования времени задержки ультразвукового сигнала в газовой среде в температуру этой среды. Это позволяет уменьшить погрешность измерения температуры воздушного потока. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

iso 4 б 01 К 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ii3, Ц

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1241072 (21) 4132588/24-10 (22) 30.07.86 (46) 15.03.88. Бюл. № 10 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) П.-Б. П. Милюс, A. Ю. Буткус и В. Н. Даниличев (53) 536.53 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1241072, кл. G 01 К 11/24, 1984. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к области температурных измерений. Цель изобретения— повышение точности измерения температуры

„„SU„„1381347 А2 газовых потоков. На выходе усилителя 16 вырабатывается сигнал, прямо пропорциональный давлению газа в зоне измерения, который подается на преобразователь 17 и преобразуется в цифровую величину, пропорциональную давлению газа в зоне измерения. Информация о давлении поступает на вход «запись» магнитофона. Со второго выхода преобразователя 17 информация о давлении передается на вход преобразователя 8, где служит для коррекции коэффициента преобразования времени задержки . ультразвукового сигнала в газовой среде в температуру этой среды. Это позволяет уменьшить погрешность измерения температуры воздушного потока. 1 ил.

1381347

Изобретение относится к температурным измерениям, а именно к ультразвуковым термометрам, и может найти применение при создании ультразвуковой контрольно-измерительной аппаратуры.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры газовых потоков.

На чертеже приведена структурная схема ультразвукового термометра.

Ультразвуковой термометр содержит генератор 1 импульсов, подключенный к пьезоизлучателю 2, акустически связанному с пьезоприемником 3, выход которого подключен к последовательно соединенным фильтру 4, первому временному селектору 5, пороговому устройству 6, формирователю 7 временного интервала, первому функциональному преобразователю 8 и цифровому магнитофону 9. Выход генератора импульсов 1 подключен также к входу второго временного селектора 10, выход которого подключен к последовательно соединенным первому пиковому детектору 11, усилителю 12 и системе 13 охлаждения преобразователей, связанной с пьезоизлучателем 2 и пьезоприемником 3 ультразвука. Блок 14 синхронизации, управляющие выходы которого подключены к управляющим входам генератора 1 импульсов, первого 5 и второго 10 временных селекторов и формирователя 7 временного интервала. Второй пиковый детектор 15, подкюченный к последовательно соединенным дифференциальному усилителю 16 и второму функциональному преобразователю 17, первый выход которого соединен с вторым входом цифрового магнитофона 9, а второй выход — с вторым входом первого 8 функционального преобразователя 8. При этом первый вход дифференциального усилителя 16 подключен к выходу первого 11 пикового детектора, а вход второго 15 пикового детектора — к выходу первого временного селектора 5.

Ультразвуковой термометр работает следующим образом. При включении устройства блок 14 синхронизации, работающий в режиме автогенерации, вырабатывает очередной импульс, который запускает генератор 1 импульсов, ставит в исходное состояние первый 5 и второй 10 временные селекторы, а также в единичное состояние формирователь 7 временного интервала. Пьезоизлучатель 2, возбужденный импульсом, поступившим с выхода генератора 1 импульсов, излучает ультразвуковой сигнал, который проходит в исследуемой среде расстояние и через время т поступает на пьезоприемник 3. Сигнал с пьезоприемника 3 проходит через фильтр 4 и поступает на первый временной селектор 5, а с его выхода — на вход порогового устройства 6 с заданным порогом срабатывания. Когда уровень сигнала на входе порогового устройства 6 превышает заданный порог сра5 !

О

ЗО

55 батывания, на его выходе вырабатывается импульс, который поступает на вход формирователя 7 временного интервала и переводит его в нулевое состояние. Сформированный интервал времени т однозначно связан с измеряемой температурой, так как время прохождения ультразвуковым сигналом расстояния (между пьезоизлучателем и пьезоприемником однозначно связано со скоростью ультразвука в газовом потоке. В свою очередь скорость ультразвука в газовой среде однозначно связана с температурой газовой среды. Сформированный временной интервал т функциональным преобразователем 8 преобразуется в значение Т температуры газового потока и это значение в цифровом виде передается на вход «3апись» цифрового магнитофона 9. Температура волноводов пьезоизлучателя и пьезоприемника в процессе измерения поддерживается постоянной, чем исключается паразитное изменение амплитуды акустического сигнала из-за изменения температуры волноводов пьезоприемника и пьезоизлучателя, что необходимо для измерения давления газа в зоне измерения и учете его непостоянства при определении температуры газового потока. Для этого производится слежение за величиной амплитуды ультразвукового сигнала, отраженного от торца волновода пьезоизлучателя 2 и корректировка расхода охлаждающей жидкости по величине указанного сигнала. Коррекция расхода охлаждающей жидкости производится с помош,ью системы 13 охлаждения преобразователей по величине амплитуды отраженного сигнала, поскольку его величина зависит от нагрева волновода пьезоизлучателя. При анализе величины амплитуды второй временной селектор 10 пропускает только пятикратно отраженныи сигнал.

Это необходимо для временной развязки отраженного сигнала и электрической наводки от импульса, возбуждающего пьезоизлучатель 2. Отраженный от торца излучающего волновода сигнал после прохождения через второй временной селектор 10 и первый пиковый детектор 11 поступает на усилитель 12 и далее на управляющий вход системы 13 охлаждения преобразователей, где сравнивается с опорным сигналом, соответствующим определенной температуре нагрева волновода излучателя. Получаемый при этом разностный сигнал используется в исполительном . механизме системы охлаждения преобразователей для регулирования расхода охлаждающей жидкости. Компенсация погрешности изменения температуры газового потока от изменения давления газа осуществляется путем его измерения одновременно с измерением с,орости звука по величине амплитуды принятого ультразвукового сигнала. Для этого на вход второго пикового детектора 15 поступает сигнал, прошедший через первый

1381347

Составитель В. Голубев

Редактор М. Недолуженко Техред И. Верес Корректор М. Макс;;мишинец

Заказ 838/37 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 временной селектор 5. С выхода второго пикового детектора 15 сигнал поступает на второй вход дифференциального усилителя

16, на первый вход которого подается сигнал с выхода первого 11 пикового детектора. Таким образом, на первый вход дифференциального усилителя 16 поступает сигнал, величина которого пропорциональна амплитуде сигнала, излучаемого в газовый поток (сигнал, отраженный от торца излучателя 2 пропорционален сигналу, излучаемому в газовый поток). На второй вход этого усилителя поступает сигнал с выхода второго пикового детектора 15, амплитуда которого пропорциональна амплитуде сигнала, излучаемого в газовый поток, и давлению газа в зоне измерения.

На выходе дифференциального усилителя 16 вырабатывается сигнал, прямопропорциональный давлению газа в зоне измерения, который подается на второй 17 функциональный преобразователь и преобразуется в цифровую величину, пропорциональную давлению газа в зоне измерения. Информация о давлении газа поступает на второй вход «Запись» цифрового магнитофона и может быть использована самостоятельно, например, при обработке данных на ЭВМ. Со второго выхода второго функционального преобразователя 17 информация о давлении газа передается на второй вход первого функционального преобразователя 8, где служит для коррекции коэффициента преобразования времени т задержки ультразвукового сигнала в газовой среде в температуру этой среды. Это позволяет уменьшить погрешность измерения температуры воздушного потока до 6 — 8%.

Формула изобретения

Ультразвуковой термометр по авт. св. № 1241072, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры газовой среды путем компенсации погрешности от изменения давления газа, в него дополнительно введены последовательно включенные второй пиковый детектор, дифференциальный усилитель и второй функциональный преобразователь, первый выход которого соединен с дополнительным входом цифрового магнитофона, а второй выход— с дополнительным входом первого функционального преобразователя, при этом один из двух входов дифференциального усилителя подключен к выходу первого пикового детектора, а вход второго пикового детектора — к выходу первого временного селектора.