Устройство для акустического контроля параметров среды

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля сред по фазочастотной характеристике . Цель изобретения - повышение точности за счет точного измерения разности фаз сигналов путем исключения погрешностей фазового детектора. Измеряют разность фаз между зондирующим сигналом и аналогичным ему опорным напряжением. В опорном напряжении изменяют фазовращателем фазу фиксированной частоты (одной из составляющей сигнала) до равенства нулю выпрямленной переменной составляющей измеренного сигнала о разности фаз. По значениям показаний фазовращателя при этом строят фазочастотную характеристику . Так как компенсирующий фазовращатель работает на одной фиксированной частоте, то результат его показаний не зависит от диапазона исследуемых частот колебаний . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

«»s G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4710081/28 (22) 26.06,89 (46) 23.09.91. 6юл.N. 35 (71) Киевский технологический институт легкой промышленности (72) Ю.А.Скрипник, В,Г,Здоренко, В.В.Клушин и О.Ю.Скрипник (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство. СССР N

1016692, кл, G 01 Н 5/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОГО

КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля сред по фазочастотной характеристике. Цель изобретения — повышение точИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля физико-механических параметров различных сред по скорости распространения ультразвуковых колебаний в широком частотном диапазоне, а именно по фазочастотной характеристике.

Цель изобретения — повышение точности эа счет точного измерения разности фаз сигналов путем исключения погрешностей фазового детектора.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг,2 — временные диаграммы.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 переменной частоты со1, переключатель 2, к входу которого подключен генератор 3 фиксированной частоты са, совмещенный преобразователь иэ

„„Я „„1679355 А1 ности эа счет точного измерения разности фаэ сигналов путем исключения погрешностей фазового детектора. Измеряют разность фаз между зондирующим сигналом и аналогичным ему опорным напряжением. В опорном напряжении изменяют фазовращателем фазу фиксированной частоты (одной из составляющей сигнала) до равенства нулю выпрямленной переменной составляющей измеренного сигнала о разности фаз, По значениям показаний фазовращателя при этом строят фазочастотную характеристику. Так как компенсирующий фазовращатель работает на одной фиксированной частоте, то результат его показаний не зависит от диапазона исследуемых частот колебаний. 2 ил. излучателя 4 и приемЪика 5, двухэлектродный электроакустический приемник 6, широкополосный усилитель 7 с автоматической регулировкой усиления, фазовый детектор 8, усилитель 9 частоты переключений, синхронный детектор 10 и регистратор 11, переключатель 12, подключенный к приемнику 5, один выход которого через регулируемый фазовращатель 13 соединен с входом широкополосного усилителя 4 с автоматической регулировкой усиления, другой выход соединен с входом усилителя 14 непосредствен но. В ыход широкополосного усилителя

14 соединен с другим входом фазового детектора 8, управляющий вход фазовращателя 13 соединен с выходом синхронного детектора 10, управляющий вход которого соединен с управляющими входами переключателей 2, 12 и выходом делителя 15 час1879355 т(ты, подкл1оченного к выходу генератора 3 фи((сированной частоты, входы регистратора 11 соединены с выходами генератора 1 переменной частоты и синхронного детектора 10 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение U1 переменной частоты ((>1 с выхода генератора (эп1ора а) и напря>кеНМ8 U2 фиксированной частоты ((>2 с выхоДа генератора 3 (эгпора б) поступают на входы автоматическог0 перекл1очателя 2, управляемого прямоугольным напряжением часто.Ты Я(эпюра в). На выходе автоматического пеpGKIIlo÷àòåëÿ 2 образуются пакеты напряжений U1 и U2, поступающие на вход излучателя 4, г1реобраэующего электрические колебания в акустические, Акустические колебания переменнойl Й>1 м фиксированнои ГО2 "IBGT(?T при" нимаются приемником 6, преобразующим

«х в электрические напряжения 0з и 01coОтветстве1! Ho(3B!op3 Г),, Напояжения U3 и 01 нормируются по амплитуде широкополоснымм усилителем 7 с автоматической регулировкой усиления. Напряжения 0в «Ug с приемника

5 IIocTynaioT на автоматический переключатель 12, управляемый напря>кением U (g.Íàпряжение Lip дополнительно сдвигают по фазе на величину Ар> с помощью управляемого фазовращателя 13, Напряжение Ов и напряжение UT с выхода фазовращателя

13 liooчсредно поступа1ОТ Ho Bxop, UJ_#_poKoполосного усилителя 14 с автоматической регулировкой усиления (эпюра д), ВыходЙые напря>кения усилителей 7 и 14 одинаковых амплитуд поступают на входы фазового детектора 8, выполненного на основе перемножа(ощей схемы, Работа фазового детектора 8, перемно>кающего входные напряжения, основана на следующем три онометрическом ура U I el II,и: сов(в Т вЂ”,-(>) К, (оэ(+ Р)+ Кг cos р, где К", и К2 — масштабные коэффициенты, Б результате перемножения входных сиг1(алов выходное напряжение детектора 8 состоит иэ двух составля1ощих, переменного напряжения удвоенной частоты и постоянного, С помощью сгла>кивак>щей емкости, входящей в состав нагрузки фазового детектора 8, выделяется постоянное напряжение, пропорциональное cosp, Таким образом, на выходе фазового детектора 8 в один полупериод переключения Йбудет присутствовать постоянное напряжение 0в, а в другой— (>э(эпюра е). При этом переменная составля1ощая частоты 9 выходноГО напряжения фазового детектора 8 будет равна Ulp= Кв

Us -U« х, Переменная составляющая U1p вы5

55 деляется и усиливается усилителем 9 частоты переключений Q выходное напряжение которого представлено на эпюре ж. Переменное напряжение частоты переключений 0 поступает на сигнальный вход синхронного детектора 10, на управляющий вход которого поступает напряжение Ug,,Ñèíxðoííûé детектор 10 выпрямляет напря>кение U1p, При этом на выходе синхронного детектора

10 образуется постоянное напряжение

U(: д., которое воздействует на входуправля8Mof о фазовращателя 13 и регулирует его до исчезновения напряжения Uc.ä.. При этом частотные изменения фазы акустических колебаний в диапазоне изменения г(еременной частоты ((> 1 определяются по регистрируемым изменениям фазы электрического напряжения фиксированной частоты ю2, вносимых регулируемым фазовращателем 13. Благодаря тому, что фаэовращатель 13 работает на одной фиксированной частоте, частотные изменения фазы зондирующих акустических колебаний переменной частоты ((>1 регистриру.отся с высокой точностью в широком частотном диапазоне.

Формула изобретения

Устройство для акустического контроля параметров среды, содержащее первый переключатель, соединенные с его входами генератор фиксированной частоты и генератор переменной частоты, излучатель, подключенный к выходу первого переключателя, первый приемник, совмещенный с излучателем, второй приемник, делитель частоты, первый широкополосный усилитель, усилитель частоты переключений и синхронный детектор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности оно снабжено последовательно соединенными вторым широкополосным усилителем, вход которого подключен к выходу второго приемника, и фазовым детектором, выхбд которого связан с входом усилителя частоты переключений, вторым переключателем, вход которого соединен с выходом первого приемника, и фазовращателем, включенным между первым выходом второго переключателя и входом первого широкополосного усилителя, подключенного выходом к второму входу фазового детектора, второй выход второго переключателя подкл1очен к входу первого широкополосного усилителя, синхронный детектор включен между выходом усилителя частоты перекл1очений и управляющим входом фазовращателя, а делитель частоты включен между выходом генератора фиксированной частоты и управляющими входами переключателей и синхронного детектора.

1679355

Ug (+2

3 е u(+y

Составитель Л. Кондрыкинская

Редактор О.Стенина Техред М. Моргентал Корректор А.Осауленко

Заказ 3208 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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