Устройство для ультразвукового контроля параметров флуктуирующих сред

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами. Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства за счет выполнения регистрации параметров среды в реальном масштабе времени . В устройстве осуществляется формирование интервала времени, равного времени распространения ультразвука в контролируемой флуктуирующей среде, и функциональное преобр.азование сформированной величины с последующей регистрацией результата преобразования в реальном масштабе времени . Закон преобразования задается коммутатором. 2 ил. fi (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) Ш4 G01 N 29 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4204059/25-28 (22) 27.02.87 (46) 30.07.88. Бюл. Ф 28 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) С.Й.Антанайтис, P.-Й.Ю.Кажис и Л.Ю.Мажейка (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 658732, кл, Н 03 К 13/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР 590663, кл. G 01 N 29/04, 1978 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО

КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ФЛУКТУИРУЮЩИХ

СРЕД (57) Изобретение относится к измерительной технике и может бьггь использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами. Цель изобретения повышение быстродействия устройства эа счет выполнения регистрации параметров среды в реальном масштабе времени. В устройстве осуществляется формирование интервала времени, равного времени распространения ультразвука в контролируемой флуктуирующей среде, и функциональное преобразование сформированной величины с последующей регистрацией результата преобразования в реальном маспггабе времени. Закон преобразования задается коммутатором. 2 ил.

1413521

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет выполнения регистрации параметров среды в реальном масштабе времени.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства, на фиг ° 2 — пример выполнения источника эталонных напряжений.

Устройство для ультразвукового контроля параметров флуктуирующих сред содержит цепь автоциркуляции, состоящую из последовательно соединенных генератора 1 возбуждающих импульсов, излучающего 2 и приемного

3 электроакустических преобразователей и формирователя 4 импульсов, выход которого соединен с входом запуска генератора 1 возбуждающих импульсов, генератор 5 тактовых импульсов и счетчик 6 импульсов, подключенные к выходу счетчика 6 импульсов, последовательно соединенные блок 7 буферной памяти, дешифратор 8, коммутатор

9, регистратор 10 и источник 11 эталонных напряжений. Выходы последнего подключены к вторым входам коммутатора 9, а выход формирователя 4 импульсов подключен к входу записи блока 7 буферной памяти и к входу "Сброс" счетчика 6 импульсов. 35

Устройство для ультразвукового контроля параметров флуктуирующих сред работает следующим образом, После включения питания на выходе генератора 1 образуется импульс, который поступает на излучающий электроакустический преобразователь 2. В

:последнем энергия электрического сигнала преобразуется в энергию ультразвукового импульса, который распро- 45 страняется в исследуемой среде, заключенной между излучающим 2 и приемным 3 электроакустическими преобразователями. В преобразователе 3 ультразвуковой импульс преобразуется в элек"5p трический сигнал, который в формирователе 4 импульсов усиливается, фильтруется и формируется в короткий прямоугольный импульс, временное положение которого соответствует моменту появления принятого сигнала. Временной сдвиг принятого сигнала относительно момента излучения

g (t)=1 /c(t), N(t)= a (t)/t,, (2) где t — период дискретизации, задаваемый генератором тактовых

I импульсов.

Большинство определяемых параметров исследуемых сред корреляцион-: но или функционально связано со скоростью ультразвука в среде. В общем случае эта зависимость может быть выражена степенным рядом з

X(t)=a +а c(t)+a с (t)+a с (t)+... (3) или

X(t)=a +а — — +а -г;- — +..., (4) 1 lo о 1 < () "- () " ° где X(t) - параметр среды, подлежащей определению, а„ вЂ” постоянный коэффициент.

При измерении скорости ультразвука в средах или величин, связанных с ней линейно, а =О, а =О, а,=I. Тогда формула (4) преобразуется к виду

c(t)=1 /2 (t). где 1 — расстояние от излучающего до приемного преобразователя, c(t) — скорость ультразвука в среде.

Импульс с выхода формирователя 4 импульсов поступает на вход генератора 1 и запускает его (замыкается цепь автоциркуляции), а также поступает на вход "Запись" блока 7 буферной памяти и вход "Сброс" счетчика

6 импульсов ° По переднему фронту этого импульса происходит запись в блок 7 буферной памяти кода, выбранного счетчиком 6, а по его заднему фронту осуществляется обнуление счетчика. После этого код на выходе счетчика 6 начинает расти с 0 до N „„ так как на счетный вход последнего поступают импульсы с выхода тактово-. го генератора 5. Поскольку момент начала распространения ультразвукового сигнала в среде всегда совпадает с началом формирования кода на выходах счетчика 6, можно полагать, что текущее значение кода N(t) является мерой времени распространения сигнала в среде. Поэтому

3 14

Например, при измерении темпера- туры газа а =О, а =О, à <0 а =О,...

1 2

Тогда 2 (t)=a„

Я )

Поэтому всегда может бьггь построена теоретически (перед измерениями) зависимость X(t)=f(i (t)l . В месте максимальной крутизны этой зависимости определяется максимально допустимая высота ступеньки аппроксимации иэ условия

6 Х С у

1 3521 4 где i=0 1,2,..., k — коэффициент пропорциональности.

Поэтому с каждым моментом принятия информационного сигнала на реги5 стратор 10 поступает напряжение, величина которого прямо пропорциональна (например, численно равна) величине измеряемого параметра исследуемой среды. Поскольку смена величины напряжения на входе регистратора происходит с периодом автоциркуляции, т.е. может достигать порядка десятков килогерц, обеспечивается возможность регистрации быстрых флуктуаций параметров среды в реальном маспггабе времени. где Е. — максимально допустимая абсолютная погрешность аппроксимации, а по ней и максимальный шаг дискретизации 6,.

Тогда количество дискретных точек отсчета а требумая емкость I счетчика 6, блока 7 буферной памяти и дешифратора 8 должна составлять I > Lgg 2 и разрядов °

В каждый момент излучения набранный в счетчике 6 код N(t) записывается в блок 7 буферной памяти, поэтому на его выходах имеется информация о флуктуациях времени прохождения ультразвука в среде. Этот код с выходов блока 7 буферной памяти поступает на дешифратор 8. В зависимости от величины кода N(t) на его входе к регистратору 10 подключается только определенный выход источника 11 эталонных напряжений, Величины напряжений на каждом выходе источника 11 выбираются из условия ц;= kX„.(t), Формула изобретения

Устройство для ультразвукового контроля параметров флуктуирующих сред, содержащее цепь автоциркуляции, состоящую из последовательно соеди25 ненных генератора возбуждающих импульсов, излучающего электроакустического преобразователя, приемного электроакустического преобразователя и формирователя импульсов, выход которого соединен с входом запуска генератора возбуждающих импульсов, и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстро35 действия устройства, оно снабжено подключенными к выходу счетчика импульсов последовательно соединенными блоком буферной памяти, дешифратором, коммутатором, регистратором и источ40 ником эталонных напряжений, выходы которого подключены к вторым входам коммутатора, выход формирователя импульсов подключен к входу записи блока буферной памяти и к входу "Сброс"

45 счетчика импульсов.

14 1 3521 Риг. 1

un-r

Цп-2 п 3, +

0(U

Ug

И1 ио

Составитель Г.Максимочкин

Техред А. Кравчук Корректор В.Бутяга

Редактор Е.Копча

Заказ 377б/46

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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