Ультразвуковой термометр

Авторы патента:

ЛИХНОВСКИЙ ИГОРЬ СТЕПАНОВИЧ

ЛЕВЧУК НИКОЛАЙ ЮРЬЕВИЧ

ЛУЦИК ЯРОСЛАВ ТЕОДОРОВИЧ

СТАДНЫК БОГДАН ИВАНОВИЧ

G01K11/24 - скорости распространения звука

Изобретение относится к контактной термометрии и может быть использовано для измерений температуры в широком диапазоне. Цель изобретения - расширение диапазона измерений и повышение точности измерения. Ультразвуковой термометр содержит резонатор 1, соединенный через согласующее звено 2 и линию связи 3 с преобразователем 4. В его состав входят также генератор 5, модулятор 6, цифроаналоговый преобразователь 21, частотомер 22 и регистратор 24. Кроме того, устройство содержит усилители-ограничители 7 и 11 схемы 16 и 17, счетчики 12 и 13 и интегратор 18. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (1) G 01 К 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRMr1PH ГКНТ СССР

Н A8TOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4449437/24-10 (22) 04,05.88 (46) 23.05.90. Бюл. ¹ 19 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) И.С.Лихновский, Н.И.Левчук, Я.Т.Луцик и Б.N.Стаднык (53) 536.6(088.8) (56) Луцик Я.Т., Чех Р.И. Влияние внутреннего трения и согласования с линией на эхосигнал ультразвукового термометра. вЂ” В сб. Контрольно-измерительная техника. Львов, 1987, вып. 42, с. 61-64.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1247685, кл. С 01 К 11/24, 1986.

„„з0, 1666231

2 (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к кон тактной термометрии и может быть использовано для измерений температуры в широком диапазоне. Цель изобретения вЂ” расширение диапазона измерений и повышение точности измерения, Ультразвуковой термометр содержит резонатор 1, соединенный через согласуюшее звено 2 и линию связи 3 с преобразователем 4. В его состав входят также генератор 5, модулятор, 6, цифроаналоговый преобразователь 21, частотомер 22 и регистратор 24. Кроме того, устройство содержит усилители-ограничители 7 и 11, схемы 16 8 и 17, счетчики 12 и 13 и интегра1566231

Изобретение - относится к области контактной термометпии и может быть использовано для измерений температуры в широком диапазоне.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений при одновременном повышении точности измерениие

На фиг. 1 изображена блок-схема

10 ультразвукового термометра; на фиг. 2временные диаграммы, поясняющие его работу.

Ультразвуковой термометр содержит резонатор 1, согласующее звено 2, линию 3 связи, преобразователь 4, генератор 5, модулятор 6, усилительограничитель 7 принятого сигнала, схему 8 запуска принятым сигналом, формирователь 9 интервала, схему 10 установки фазы генератора, усилительограничитель 11 сигнала генератора, счетчики 12 и 13, инверторы 14 и 15, схемы И 16 и 17, интегратор 18, схему 19 управления частотомером, схему

20 управления ЦАП, ЦАП 21,частотомер

22, преобразователь 23 кода, регистратор 24, формирователь 25 строб-импульса и одновибратор 26 защиты.

Причем вход преобразователя 4 соединен с выходом модулятора 6, вход которого соединен с выходом генератора ».: к последнему подключен вход частотомера 22, выход преобразователя 4 соединен с входом усилителя35 ограничителя 7 принятого сигнала, вход усилителя-ограничителя 11 сигна.".а генератора подключен к выходу генератора 5, а выход вЂ” к счетному вхо-. ду формирователя 9 интервала, выход усилителя-ограничителя 7 принятого сигнала подключен к входу схемы 8 за.а п-.и;.-.,::".-:-,.-, си.чало .: а выход сх

;.ы " . :ано,и фазы вЂ” к вхогу управ.,.е..пя фа ой генератора 5, выход схем; 8 запуска принятым сигналом подключен к управляющему входу формирователя 9 интервала, выходы двух схем

И t6 и 17 соединены с прямым и инвертирующим входами интегратора 18 импульсов, выход которого соединен с информационным входом схемы 19 управ-. ления частотомером и сигнальным входом схемы 20 управления ЦАП, тактовый вход схемы 20 управления ЦАП соединен с тактовым выходом модулятора 6, вы55 ход схемы 19 управления частотомером подключен к входу запуска частотомера 22, кодовые выходы схемы 20 управпения ЦАП соединены с кодовыми входами

ЦАП 21, а выход последнего соединен с входом управления частотой -генератора 5, выход частотомера 22 через преобразователь 23 кода подключен к входу регистратора 24, выход формирователя 9 интервала подключен к входу схемы 10 установки фазы, управляющий вход формирователя 25 строб-импульса соединен с выходом схемы 10 установки фазы, а счетный вход формирователя

25 строб-импульса вЂ” с выходом усилителя-ограничителя 11 сигнала генератора, выход формирователя 25 стробимпульса подключен к управляющим входам счетчиков 12 и 13 и входу разрешения схемы 19 управления .частотомером, сигнальным вход первого счетчика 12 подключен к выходу усилителя-ограничителя 11 сигнала генератора, а сигнальный вход второго счетчика 13 вЂ” к выходу усилителя-ограничителя 7 принятого сигнала, выход первого счетчика 12 соединен с одним из входов второй схемы И 17 и через инвертор 14 с одним из входов первой схемы И 16, а выход второго счетчика 13 соединен с вторым входом первой схемы И 16 и через инвертор 15 с вторым входом второй схемы И 17.

Ультразвуковой термометр работает следующим образом.

С тактового выхода модулятора 6 импульсы поступают на тактовый вход схемы 20 управления ЦАП, что приводит к изменению кода на кодовых выходах и к изменению напряжения на выходе

ЦАП 21.Сформированное ЦАП напряжение поступает на генератор 5, где оно преобразовывается в частоту. Сиг.вЂ” нал с выхода генератора 5 поступает на модулятор

Сигнал с выхода модулятора 6 в де синусоидаль .ого радиоимпульса ир образуется в преобразователе 4 в акустические колебания, которые, распространяясь по линии 3 связи и согласующему звену 2, отражаются от резонатора 1, далее через линию связи 3 поступают на преобразователь 4, преобразуются в электрические колебания (фиг. 2а) и подаются на вход усилителя ограничителя 7 принятого сигнала.

Сигнал в интервале t 1-t< (фиг. 2а) представляет собой сигнал, отраженный от резонатора 1 при падении на него радиоимпульса возбуждения,,а сигнал в интервале 1:z- s есть сигнал рена вход разрещения схемы 19 управления частотомером, своим спадом переводя ее в исходный режим.

Сигналы с выходов схем И 16 и 17 поступают соответственно на прямой и инвертирующий входы интегратора 18 импульсов. Если вольтсекундные площади входных импульсов отличны, то на выходе интегратора 18 появляется сигнал рассогласования, который поступает на сигнальный вход схемы 20 управления ЦАП. В зависимости от полярности рассогласования на кодовых выходах схемы управления происходит уменьшение или увеличение кода, что приводит к изменению напряжения на выходе ЦАП 21 и к изменению частоты генератора 5 до тех пор, пока не восстановится усло- . вие, тогда схема 19 своим импульсом переводит частотомер 22 в режим измерения частоты. ъ

Автоматическая подстройка частоты сигнала генератора на частоту колебаний резонатора, который является первичным измерительным преобразователем температуры, обеспечивает оптимизацию режима возбуждения резонатора эа счет того, что обеспечивается равенство частоты сигнала вдзбуждения резонансной частоте реэоанатора при любой температуре. Это позволяет расширить диапазон измерений и повысить точность измерения.

Формула изобретения

Ультразвуковой термометр, содержащий резонатор, соединенный через согласующее звено и линию связи с преобразователем, выход которого через последовательно соединенные усилительограничитель принятого сигнала и схему запуска принятым сигналом соединен с первым входом формирователя интервалов, второй вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя сигнала генератора, вход которого соединен с выходом генератора и через последовательно соединенные частотомер и преобразователь кода вЂ” с регистратором, выход генератора соединен с преобразователем через модулятор, второй выход которого через одновибратор защиты соединен с вторым входом усилителя-ограничителя принятого сигнала, схему установки фазы генератора, соединенную с входом генератора, первую и вторую схемы И, выходы кото5 1566231 6 зонансного излучения возбужденного резонатора 1..

На время передачи радиоимпульса одновибратор 26 защиты запирает своим импульсом вход усилителя-ограничителя 7 во избежании перегрузок и сбоя в работе электронной схемы от сигнала модулятора 6. Усиленный и ограниченный сигнал с выхода усилителя-ограни10 чителя 7 поступает на схему 8 запуска, которая своим импульсом (фиг. 2в) запускает формирователь 9 интервала.

На сигнальный вход последнего поступает сигнал с выхода усилителя-orpa- I5 ничителя сигнала генератора (фиг.2г) .

Формирователь 9 своим импульсом (фиг.2д) задает интервал времени от фронта принятого сигнала до начала работы колебательной системы (резо- 20 натора) в устойчивом режиме свободных эатукающих колебаний (фиг. 2а). В момент спада прямоугольного импульса (t+, фиг. 2д) схема 10 установки фазы, представляющая собой одновибратор, своим импульсом (фиг.2е) срывает колебания генератора 5 и навязывает ему новую фазу (t, на фиг, 2е). После фазирования генератора импульс формирователя 25 строб-импульса, ко- 3р торый формируется счетом импульсов с выхода усилителя 11, поступает (фиг ° 2ж) на управляющие входы счетчиков 12 и 13. Последние счетом импульсов соответственно с выхода усилителей-ограничителей 11 и 7 формируют прямоугольные импульсы длительности УТ, (фиг.2э) и ИТ (фиг. 2и), где Т1 вЂ” период колебаний генератора, Т . вЂ” период свободных колебаний резо- 4р натора. На фиг. 2 выбрано M=4. Эти импульсы подаются на входы схем И 16 и

17, причем на входы схемы 16 поступает сигнал со счетчика 13 (фиг. 2и) и инвертированный инвертором 14 сигнал 45 со счетчика 12 (фиг. 2к). На входы схемы 17 подается сигнал со счетчика 12 (фиг. 2э) и инвертированный .инвертором 15 сигнал со счетчика 13 (фиг. 2л). С выходов схем И 16 и 17 . sp снимаются короткие импульсы, соответствующие перекрытию входных сигналов (фиг. 2M,н). При этом длительности импульсов с выходов схем 16 и 17 равны между собой в случае, если МТ =МТ, 5 т.е. частота сигнала генератора 5 равна частоте свободных колебаний резонатора 1. Кроме того, импульс формирователя 25 строб-импульса поступает

31 теля интервала.

Асей

Составитель В.Ярыч

Редактор Н.Бобкова Техред M.Äèäûê Корректор M.Øàðoâï

Заказ 1216 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

7 15662 рых соединены соответственно с прямым .и иивертируюцим входами интегратора, выход которого через схему управления частотомером соединен с вто. рым входом частотомера, и AopMHpoBR

5 тель строб-импульса, о т л и ч а юшийся тем, что,, с целью расширения диапазона измерений при одновременном повышении точности измерений, в него введены первый и второй счетчики, первый и второй инверторы, последовательно соединешпле схема уп. равления цифроаналоговым преобразователем и цифроаналоговый преобра-1 зователь,выход которого подключен к второму входу генератора, первый и второй входы схемы управления цифроаналоговым преобразователем подключены соответственно к второму выходу модулятора и выходу интегратора, выходы первого и второго счетчиков соединены соответственно с первыми входами первой и второй .схем И через первый и второй инверторы, а с вторыми входами второй и первой схем И непосредственно, выход формирователя строб-импульса подключен к второму входу схемы управления частотомером и к первым входам первого и второго счетчиков, вторые входы которых соединены соответственно с входом формирователя строб-импульса и входом схемы запуска принятым сигналом, первый и второй входы формирователя стробимпульса которого соединены соответствейно с выходом усилителя-ограничителя сигнала генератора.и выходом схемы установки фазы генератора, входом подключенной к выходу формирова

Ультразвуковой термометр // 1500865

Акустический термометр // 1415081

Изобретение относится к области контактной термометрии и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, требующих измерения высоких температур

Ультразвуковой измеритель температуры // 1397751

Изобретение относится к контактной термометрии

Акустоэлектронный датчик температуры // 1392397

Ультразвуковой термометр // 1381347

Изобретение относится к области температурных измерений

Способ определения температуры // 1377622

Изобретение относится к технике измерения температуры

Преобразователь температуры в цифровой код // 1348667

Изобретение относится к температурным измерениям

Устройство для измерения температуры воздуха // 1317293

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерения температуры потоков воздуха

Датчик температуры // 1264013

Изобретение относится к измер тельной технике, а имеиио к устррй ствам контроля температуры с преобразователями поверхностных акустических воли (ПАВ)

Волоконно-оптическое устройство для контроля постоянства температуры жидкой среды // 2290615

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в термостатах для контроля постоянства температуры жидкой среды

Устройство для измерения температуры // 2362980

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к датчикам температуры

Способ определения температуры жидкости // 2006007

Способ измерения температурного поля // 1578520

Изобретение относится к термометрии и позволяет расширить функциональные возможности за счет обеспечения измерения пространственного распределения неоднородных температурных полей сложного профиля и нестационарных температурных полей, повысить чувствительность, снизить трудоемкость процесса измерения

Способ определения температуры // 1651114

Изобретение относится к термометрии , а именно к средствам измерения температуры газовых сред по скорости распространения звука в газе

Устройство для измерения температурного поля // 1688133

Изобретение относится к термометрии, может быть использовано для измерения как стационарных, так и нестационарных температурных полей сложного пространственного профиля и позволяет повысить точность измерений и снизить трудоемкость процессов измерения за счет исключения влияния нестабильности параметров импульсного источника излучения

Чувствительный элемент для измерения температуры // 2494358

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для измерения температуры. Чувствительный элемент для измерения температуры состоит из пьезоплаты 1, на поверхности которой сформированы не менее одного встречно-штыревого преобразователя 3 и не менее четырех отражающих структур. Не менее двух отражающих структур 4 расположены под отличным от нуля углом к штырям встречно-штыревого преобразователя 3 и не менее одной отражающей структуры находится вне площади, ограниченной апертурой встречно-штыревого преобразователя и расстоянием между наиболее удаленными отражающими структурами 2, расположенными на одной оси, пересекающей штыри встречно-штыревого преобразователя 3 под прямым углом. Технический результат: повышение точности измерения температуры за счет использования свойств двух направлений распространения поверхностной акустической волны. 1 ил.

Пассивный датчик температуры на поверхностных акустических волнах // 2585487

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для дистанционного контроля температуры. Заявлен датчик температуры на поверхностных акустических волнах, содержащий герметичный корпус, в котором находится пьезоэлектрический звукопровод с большим температурным коэффициентом задержки (ТКЗ) порядка 10-4 1/градус. На рабочей поверхности расположены встречно-штыревые преобразователи (ВШП) с одинаковой центральной частотой f0, один из которых нагружен на приемо-передающую антенну, а другой ВШП является отражательным. Введен еще один пьезоэлектрический звукопровод с малым ТКЗ, в 50-100 раз меньшим по сравнению с ТКЗ порядка 10-4 1/градус, на котором расположены также два ВШП с той же центральной частотой f0, один из которых соединен электрически с приемо-передающей антенной параллельно с ВШП, расположенным на звукопроводе с большим ТКЗ, а другой ВШП - отражательный. Расстояние между центрами этих ВШП подбираются таким образом, чтобы задержка отраженного сигнала на пьезоэлектрическом звукопроводе с малым ТКЗ и на звукопроводе с большим ТКЗ при комнатной температуре были бы одинаковыми, либо отличались на величину 1/(4f0), а соответствующие ВШП, расположенные на разных пьезоэлектрических звукопроводах, должны иметь одинаковую полосу пропускания. Технический результат - повышение точности измерения температуры. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Фотоприемник для регистрации инфракрасного излучения в области 10,6 мкм // 2628675

Изобретение относится к области измерительной техники и касается фотоприемника для регистрации инфракрасного излучения в области 10,6 мкм. Фотоприемник включает в себя герметичную наполненную газом камеру, оснащенную входным окном, прозрачным для измеряемого излучения, и блок электроники. Внутри камеры, представляющей собой полый параллелепипед, на месте двух ее противоположных граней, вдоль которых распространяется измеряемое излучение, установлены соединенные с блоком электроники идентичные электроакустические преобразователи. Камера заполнена газовой смесью азот-элегаз общим давлением 1 атм и с относительной концентрацией элегаза , где - расстояние между входным окном и противоположной гранью камеры. Технический результат заключается в повышении чувствительности устройства. 1 ил.

Способ измерения энергии излучения инфракрасного и терагерцового диапазонов // 2636138

Изобретение относится к области измерительной техники и касается способа измерения энергии излучения инфракрасного и терагерцового диапазонов. Способ включает в себя введение излучения в герметичную камеру, заполненную газом, и измерение величины нагрева газа, обусловленного поглощением излучения внутри камеры, посредством измерения скоростей прохождения акустических импульсов сквозь газ, на основании которой определяют искомую величину энергии излучения. Поглощение излучения осуществляется поглощающей пленкой, установленной внутри камеры, а в качестве газа для наполнения камеры используется ксенон. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 1 ил.