Устройство для измерения скорости ультразвука в материалах

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости ультразвука в материалах , в частности в бетоне. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устройство содержит синхронизатор 1, генератор 2 импульсов, излучающий и приемный акустические преобразователи 3 и 4, N- канальный усилитель 5, ключ 6, пиковый детектор 7, делитель 8 напряжения, первый 9, второй 10, третий 16 и четвертый 17 компараторы напряжения, первый 11, второй 12 и третий 14 триггеры, измеритель 13 интервалов времени, экстрематор 15, схему 18 эквивалентности, схему 19 совпадений и реверсивный счетчик 20. В образце 21 исследуемого материала акустическим преобразователем 3 возбуждаются ультразвуковые колебания, которые принимаются приемным преобразователем 4, усиливаются усилителем 5 и через ключ 6 поступают на экстрематор 15, на выходе которого получают импульсы, совпадающие с экстремумами импульсов первого вступления. Амплитуда импульса первого вступления анализируется компараторами 16 и 17 напряжения , на которые подаются опорные напряжения, соответственно Ui и U2, по результатам анализа с помощью схемы 18 эквивалентности, схемы 19 совпадения и реверсивного счетчика выбирается необходимый канал усиления. 1 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1425467 А 1

5> 4 G 1 Н 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4186816/25-28 (22) 28.01.87 (46) 23.09.88. Бюл. № 35 (71) Сибирский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института гидротехники им. Б. Е. Веденеева (72) О. М. Гончар, С. С. Кукавский и В. В. Кравченко (53) 534.22 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1379645, кл. G 01 Н 5/00, 05.01.87. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА В МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости ультразвука в материалах, в частности в бетоне. Цель изобретения — повышение точности измерений.

Устройство содержит синхронизатор 1, генератор 2 импульсов, излучающий и приемный акустические преобразователи 3 и 4, Nканальный усилитель 5, ключ 6, пиковый детектор 7, делитель 8 напряжения, первый

9, второй 10, третий 16 и четвертый 17 компараторы напряжения, первый 11, второй

12 и третий 14 триггеры, измеритель !3 интервалов времени, экстрематор 15, схему

18 эквивалентности, схему 19 совпадений и реверсивный счетчик 20. В образце 21 исследуемого материала акустическим преобразователем 3 возбуждаются ультразвуковые колебания, которые принимаются приемным преобразователем 4, усиливаются усилителем 5 и через ключ 6 поступают на экстрематор 15, на выходе которого получают импульсы, совпадающие с экстремумами импульсов первого вступления.

Амплитуда импульса первого вступления анализируется компараторами 16 и 17 напряжения, на которые подаются опорные э напряжения, соответственно Ui и Uz, по результатам анализа с помощью схемы 18 эквивалентности, схемы 19 совпадения и реверсивного счетчика выбирается необхо- % димый канал усиления. 1 ил.

1425467

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости ультразвука в материалах, в частности в бетоне.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 импульсов и излучающий акустический преобразователь 3, последовательно соединенные приемный акустический преобразователь 4, N-ступенчатый усилитель 5, ключ 6, пиковый детектор 7 и делитель 8 напряжения, первый 9 и второй 10 компараторы напряжения, первые входы которых соединены с выходом ключа 6, а вторые входы — с соответствующими выходами делителя 8 напряжения, первый триггер 11, первый вход которого подключен к синхронизатору 1, а второй вход — к выходу первого компаратора 9 напряжения, второй триггер 12, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого 9 и второго 10 компараторов напряжения, измеритель 13 интервалов времени, входы которого подключены к выходам первого 11 и второго 12 триггеров, третий триггер 14, первый вход которого соединен с синхронизатором 1, а выход — с управляющим входом ключа 6, экстрематор 15, вход которого связан с выходом ключа 6, а выход — с вторым входом третьего триггера 14, третий 16 и четвертый 17 компараторы напряжения, первые входы которых соединены с выходом ключа 6, а вторые входы предназначены для подачи на них опорных напряжений соответственно Ui и Uq, схему 18 эквивалентности, входы которой соединены соотетственно с выходами третьего 16 и четвертого 17 компараторов напряжения, схему 19 совпадений, первый и второй входы которой подключены соответственно к выходам экстрематора 15 и схемы 18 эквивалентности, реверсивный счетчик 20, счетный вход которого связан с выходом схемы 19 совпадения, вход управления реверсом подключен к выходу четвертого компаратора 17 напряжения, а выход — к управляющему входу N-ступенчатого усилителя 5. Кроме того, на чертеже показан образец 21 исследуемого материала.

Устройство работает следующим образом.

С синхронизатора периодическая последовательность импульсов поступает на запуск генератора 2 импульсов, первого триггера 11 и третьего триггера 14. В образце 21 исследуемого материала с помощью излучающего акустического преобразователя 3 возбуждаются ультразвуковые колебания, которые принимаются приемным акустическим преобразователем 4. Сигнал с выхода последнего усиливается N-ступенчатым усилителем 5 и через ключ 6 поступает на вход экстрематора 15. На выходе экстрематора 15 получают импульсы, совпадающие с экстремумами импульсов первого вступления. Эти импульсы сбрасывают третий триггер 14, который закрывает ключ 6. На выходе ключа 6 получают периодическую последовательность импуль10 сов длительностью от момента первого вступления до первого экстремума, которая далее поступает на пиковый детектор 7. и входы компараторов 9 и 10 напряжения.

С пикового детектора 7 напряжение, равное по величине амплитуде первого вступления, поступает на делитель 8 напряжения, с выходов которого на вторые входы компараторов 9 и 10 поступают опорные напряжения Uoi=KiAi и Uo =

=К А . Первый компаратор 9, срабатывая

20 по уровню 14ь сбрасывает первый триггер 11, образуя на выходе импульс длительностью Т+Л11, где Т вЂ” время от импульса синхронизатора до момента первого вступления; Ati — время от момента первого вступления до момента срабатывания первого компаратора 9 напряжения. Этот импульс поступает на суммирующий вход измеритеря 13 интервалов времени.

Одновременно со сбросом второго триггера 12, который сбрасывается вторым компаратором 10, срабатывающим по уровню

Uoz, на выходе второго триггера 12 формируется импульс длительностью Atq от момента срабатывания первого компаратора до момента срабатывания второго компаратора

10 напряжения. Этот импульс поступает на вычитающий вход измерителя 13 интервалов времени, на выходе которого получают, например, в цифровом коде величину T+Ati — Atz. Величины Ki и К выбирают такими, чтобы выполнялось соотношение Atl=kt2, в результате чего получают величину Т, соответствующую времени распространения ультразвука.

С выхода ключа 6 сигнал поступает на первые входы третьего 16 и четвертого 17 компараторов напряжения. Третий компаратор 16 срабатывает по уровню

U, а четвертый компаратор 17 — по уровню 14 . Импульсы с выходов третьего 16 и четвертого 17 компараторов напряжения поступают на первый и второй входы схемы 18 эквивалентности, на выходе которой появляется сигнал тогда, когда третий 16 четвертый 17 компараторы напряжения находятся в одинаковом состоянии. Сигнал с выхода схемы 18 эквивалентности поступает на первый вход схемы 19 совпадения, на второй вход которой поступают импульсы с выхода экстрематора 15.

1425467

Ва g. Р1 А зле

" K <ми +1

Куе, саВ

Формула изобретения

Составитель Д. Широчин

Редактор В. Петраш Текред И. Верес Корректор М. Г!ожо

Заказ 4758!37 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415

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

В результате с выхода схемы 19 совпадения на счетный вход реверсивного счетчика 20 поступают счетные импульсы, соответствующие экстремумам импульсов первого вступления, в те моменты, когда амплитуда импульсов первого вступления

Ai

Если Ai)Uz, то в момент счета на вход управления реверсом счетчика 20 поступает сигнал с выхода четвертого компаратбра 17 напряжения, счет производится в обратном направлении, в результате на вход ключа 6 подключается выход

N-ступенчатого усилителя с меньшим коэффициентом усиления, при котором U>(- А . Минимальное значение коэффициента усиления первой ступени усилителя 5 и максимальное значение коэффициента усиления после последней ступени усилителя 5 определяют из соотношений:

Кф юии ) 11 / А 1 фии 1 Куе ищ е(11 / А р ркс где А „„„и Ai, е — минимальная и максимальная величины амплитуды первого вступления.

Коэффициент усиления каждой из ступеней, начиная с второй, определяется соотношением К„,,(U>/U!. Количество ступеней усиления усилителя 5 определяют из соотношения

Устройство для измерения скорости ультразвука в материалах, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, 5

40 генератор импульсов и излучающий акустический преобразователь, последовательно соединенные приемный акустический преобразователь, N-ступенчатый усилитель, ключ, пиковый детектор и делитель напряжения, первый, второй и третий компараторы напряжения, первые входы которых соединены с выходами ключа, вторые входы первого и второго компараторов напряжения соединены с соответствующими выходами делителя напряжения, второй вход третьего компаратора напряжения предназначен для подачи на него опорного напряжения U, первый триггер, первый вход которого соединен с синхронизатором, а второй вход— с выходом первого компаратора напряжения, второй триггер, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго компараторов напряжения, измеритель интервалов време ни, входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго триггеров, третий триггер, первый вход которого подключен к синхронизатору, а выход соединен с управляющим входом ключа, экстрематор, вход которого соединен с выходом ключа, а вы од — с вторым входом третьего триггера, и схему совпадений, первый вход которой соединен с выходом экстрематора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено четвертым компаратором напряжения, первый вход которого соединен с выходом ключа, а второй вход предназначен для подачи на него опорного напряжения U, схемой эквивалентности, входы которой соединены соответственно с выходами третьего и четвертого компараторов напряжения, а выход — с вторым входом схемы совпадения, и реверсивным счетчиком, счетный вход которого соединен с выходом схемы совпадения, вход управления реверсом — с выходом четвертого компаратора напряжения, а выход— с управляющим входом N-канального усилителя.