Измеритель скорости ультразвука

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и измерения параметров агрессивных сред, например высокотемпературных газовых потоков. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений за счет автоматического регулирования частоты следования импульсов. Измеритель содержит генератор I импульсов, излучающий 2 и приемный 4 пьезопреобразователи с волноводами 3 и 3 соответственно, приемное устройство 6, ш-тульсный - К селектор 7 и регулирующую линию задержки (PJI3) В, кроме того, ои снабжен частотно-чувствительным фазовым детектором 9 и интегратором 10. Ультразвуковой импульс, возбужденный генератором 1 импульсов, ле прохождения через исследуемую сре, ду поступает на вход приемного устройства 6, некоторая часть энергии излучаемых ультразвуковых колебаний отражается от границы волновод 3 - исследуемая среда и через иьшульсный селектор 7 и РЛЗ 8 поступает на один из входов фазового детектора 9, на другой вход которого поступает сигнал с выхода приемного устройст ва 6. На выходе фазового детектора 9 из-за временного сдвига между импульсами на его входах вырабатывается напряжение, которое интегрируется интегратором 10 и повышает частоту генератора 1 импульсов до того момента , пока фазовый сдвиг между импульсами не станет равным нулю. После этого скорость ультразвука может быть определена по частоте циркуляции импульсов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5g 4 О О! Н 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4139219/25-28 (22) 20. 10.86 (46) 07.11.88. Бюл. № 41 (7l) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (?2) P. — É.10. Кажис, В.Й.Дикавичюс и С,Й.Антанайтис (53) 534.22(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1205007, кл. С О1 И 29/00, 1 986, Авторское свидетельство СССР

¹ 580498, кл. С О1 И 29/00, !977. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и измерения параметров агрессивных сред, например высокотемпературных газовых потоков. Цель изобретения повьппение точности и быстродействия измерений за счет автоматического регулирования частоты следования импульсов. Измеритель содержит генератор 1 импульсов, излучающий 2 и приемный 4 пьезопреобразователи с волноводамн 3 и 5 соответственно, приемное устройство 6, импульсный..SU„» 1435952 селектор 7 и регулирующую линию saдержки (PJI3) 8, кроме того, он снабжен частотно-чувствительным фазовым детектором 9 и интегратором

10. Ультразвуковой импульс, возбужденный генератором 1 импульсов, после прохождения через исследуемую сре", ду поступает на вход приемного устройства 6, некоторая часть энергии излучаемых ультразвуковых колебаний отражается от границы волновод 3исследуемая среда н через импульсньтй селектор 7 и РЛЗ 8 поступает на один из входов фазового детектора

9, на другой вход которого поступает сигнал с выхода приемного устройства 6. На выходе фазового детектора

9 из-за временного сдвига между импульсами на его входах вырабатывается напряжение, которое интегрируется интегратором 10 и повьппает частоту генератора I импульсов до того момента., пока фазовый сдвиг между импульсами не станет равным нулю. После этого скорость ультразвука может быть определена по частоте циркуляции импульсов, 2 ил, l4.35952

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и из— мерения параметров агрессивных сред,, например, высокотемпературных газовых потоков, Цель изобретения — повышение точности-и быстродействия измерений за счет автоматического регулирования частоты следования импульсов.

На фиг. 1 изображена структурная схема измерителя скорости ультразвука; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие его работу, l5

Измеритель скорости ультразвука содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов, излучающий пьезопреобразователь 2 -. яолноводом

3, приемный пьезопреобразователь А с 20 волноводом 5 и приемное устройство

6 последовательно соединенные импульсный селектор 7 и регулируемую линию 8 задержки, а также последояа IQ тельно соединенные частотно-чувствительный фазовый детектор 9 и интегратор 10, Выход интегратора 10 соединен с входом генератора 1 возбуждающих импульсов, а выход приемного устройства 6 связан с перяь1м входом частотно-чувствительного фазового детектора 9, второй вход которога соединен с выходом регулируемой линии 8 задержки.

Измеритель скорости ультразвука 35 работает следу1ощим образам.

В начальный момент времени tp (фиг. 2а) генератор 1 возбуждает пьезоизлучатель 2 и одновременно запускает временной селектор 7. Во 40 время действия электрического импульса пьезоизлучатель ? возбуждает в волнаваде 3 ультразвуковой импульс, который торцом волнояода излучается в исследуемую среду, например в ваток яысскотемпературнот о газа. ультразвуковой импульс распространяется по исследуемой -реде и через другой волновод 5 поступает ;<à пьезояриемник 4, в котором преобразуется в электрический, и далее поступает на вход приемного устройства 6, в котором усиливается и проходит перяичнук обработку, На выходе приемного устройства 6 образуется импульс, сдвинутый относительно момента излучеНИЯ на время =. i 1+ ".. - Р, + L « 1 p,e

7 — время задержки в . лектрических цепях измерителя; . — ярем11 задержки Сигнала в акустическом волноводе;

1.п — время задержки сигнала в исследуемой среде, Некоторая часть энергии излучаемых ультразвуковых колебаний отражается от границы волновод — исследуемая среда из-за различия акустических импедансов преобразователя среды. Отраженный ультразвуковой импульс (фиг. 2б) преобразователем 2 преобразуется в электрический, селектируется при помощи временного селектора 7 и поступает на вход линии 8 регулируемой задержки. Время задержки установлено равным . С выхода линии 8 сигнал (фиг. 2я) поступает на второй вход частотно-чувствительного фазового детектора, На первый вход частотночувствительного фазового детектора

9 поступает сигнал с выхода приемного устройства 6 (фиг. 2г).

Начиная с момента t генератор возбуждающих импульсов генерирует импульсы (фиг, 2а) с периодом, который выбран из условия Т где 1,„с11, = 1/с,„ + 2 8 + э, где с, — минимально возможное значение скорости ультразвука в исследуемой среде; 1 — расстояние между торцами волноводов, При поступлении принятого импульса 1 (фиг. 2г) на первый вход частотно-чувствительного фазового детектора 9 и импульса 2 (фиг. 2в) на второй его вход на его выходе из-за временного сдвига й.1 между импульсами вырабатывается положительное напряжение (фиг, 2д), которое интегратором 10 интсгрируется, т,е. на выходе интегратора появляется нарастающее напряжение (фиг, 2e). Зто напряжение повышает частоту "åíåðàòîðà 1 возбуждающих импульсов до момечта времени

t, пока фазовый сдвиг между импульсами А (фиг. 2г) и 5 (фиг. 2в), а тем самым, и напряжение на выходе частотно-чувствительного фазовоГо детектора 9 не уменьшается до нуля, В это время и i4 = О, а напряжение на

/1 выходе интегратора 10 достиг":åò уровня U< и выполняется условие Т

В этом случае переходной процесс заканчивается и скорость ультразвука может быть определена по частоте циркуляции с = Р 1. В случа» уменьшения скорости ультразвука я исс 1едуемой среде, например, R 1оме11 1 я1 емени между импульсами 5 .. п1; в11 . отри1435952 гулируемую линию задержки> вход импульсно о селектора подключен к выФормула и з о б р е т е н и я выход которого связан с входом генедержки.

Составитель Д. Широчин

Техред М.Дидык Корректор Л. Патай

Редактор С. Пекарь

Заказ 5б35/40 Тираж 524 Подписное

311ИИПИ 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 цательный временной сдвиг — д, При этом на выходе фазового детектора 9 появится отрицательное напряжение, а на выходе интегратора 10 напряжение5 от 11, уменыяится до напряжения U<, увеличивая период повторения импуль— сов возбуждения до Р„, равного времени прохождения ультразвуком той же базы измерений при уменьшенной скорости, Измеритель скорости ультразвука, 1 содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, волноводный излучатель, волноводный приемчик и приемное устройство, последовательно соединенные импульсный селектор и реходу генератора импульсов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений за счет автоматического регулирования частоты следования импульсов, он снабжен последовательно соединенными частотно-чувствительным фаэовым детектором и интегратором, ратора импульсов, а выход приемного устройства связан с первым входом частотно-чувствительного фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом регулируемой линии эа