Устройство для измерения скорости ультразвука

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для анализа состава и свойств твердых, жидких и газообразных сред по скорости распространения ультразвука. Цель изобретения - повышение помехозащищенности и точности измерений. При появлении импульсов многократного отражения на выходе первого формирователя возможен самозапуск синхрокольцевой схемы , что может нарушить работу устройства, так как самозапуск синхрокольца станет возможен от первого прошедшего, а не от многократно отраженных импульсов. Введенные в устройство блоки исключают самозапуск, что позволяет повысить помехозащищенность и точность измерений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 Н 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4673209/28 (22) 04.04,89 (46) 30.06.92. Бюл. М 24 (71) Алтайский политехнический институт им. И.И,Ползунова (72) Н.П.Воробьев и В.В.Гребенюк (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1063191, кл. G 01 N 29/04, 1981. . Авторское свидетельство СССР

N- 1068801, кл. G 01 N 29/00 1984, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ .УЛ ЬТРАЗ ВУКА (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть исИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для анализа состава и.свойств твердых, жидких и газообразных сред по скорости распространения ультразвука .

Цел ью изобретения я вля ется повыше- ние помехозащищенности и точности измерений.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения скорости ультразвука, которое содержит электроакустически последовательно соединенные счетчик 1 импульсов, генератор 2 импульсов, ультразвуковой излучатель 3, ультразвуковой приемник 4, усилитель 5 и первый формирователь 6. а также первый элемент 7 И. второй формирователь 8, второй элемент 9 И, суммирующий счетчик 10, вычитающий счетчик 11, расширитель импульсов 12, третий элемент 13 И элемент

14 ИЛИ, формирователь 15 заднего фронта

„„ Щ „„ I 744569 А1 пользовано для анализа состава и свойств твердых, жидких и газообразных сред по скорости распространения ультразвука.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности и точности измерений. При появлении импульсов многократного отражения на выходе первого формирователя возможен самозапуск синхрокольцевой схемы, что может нарушить работу устройства, так как самозапуск синхрокольца станет возможен от первого прошедшего, а не от многократно отраженных импульсов. Введенные в устройство. блоки исключают самозапуск, что позволяет повысить помехозащищенность и точность измерений. 1 ил. импульсов, первый 16 и второй 17 кварцевые генераторы и частотомер 18.

Второй формирователь 8 подключен вторым входом ко второму выходу генерато- д ра 2 импульсов и к первому входу счетчика

1 импульсов, первым входом — к второму входу счетчика 1 импульсов, к входу частотомера 18 и к выходу первого элемента 7 И, выходом — к входу формирователя 15 эадне- (Л го фронта импульсов и к первому входу вто- C) рого элемента 9 И. Выход первого формирователя 6 соединен с первыми входами первого и третьего элементов 7 и 1Э И. )нв

Расширитель импульсов 12 подключен входом к выходу вычитающего счетчика 11, первым выходОм — к второму входу первого элемента 7 И и вторым выходом — к второму входу третьего элемента 13 И, выход которого соединен с первым входом элемента 14

ИЛИ. Выход первого кварцевого генератора

16 соединен со вторым входом второго элемента 9 И, подсоед гненного выходом счет1744509

55 ному. входу суммирующего счетчика 10, выход которого подключен к информационному.входу вычитающего счетчика 11. Выход второго кварцевого генератора 17 соединен с входом обратного счета вычитающего 5 счетчика 11, подключенного входом предварительной записи к выходу элемента 14

ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом формирователя 15 заднего фронта импульсов, 10

Устройство для измерения скорости ультразвука работает следующим образом, Генератор 2 импульсов возбуждает ультразвуковой излучатель 3. Ультразвуковой импульс проходит через контролируемую 15 среду и принимается ультразвуковым приемником 4 через время: х + 2 х, где х- время прохождения импульса в среде;

rM — время задержки импульса в излу- 20 чателе, приемнике и звукопроводах.

Через время 2 х после приема первого импульса ультразвуковой приемник 4 принимает второй импульс, вызванный вторичным отражением от излучателя 3 акустического импульса, отразившегося ра-,,нее от ультразвукового приемника 4 импульса многократного отражения и далее с периодом 2 х продолжает поступать на ультразвуковой приемник 4, Через время (N - 1) х 30 йосле приема первого импульса прямого прохождения зондирующего сигнала к ультразвуковому приемнику 4 на последний поступает N-й акустический импульс. Принятые импульсы усиливаются усилителем 5 и 35 поступают на вход первого формирователя б.

Первый формирователь б осуществляет амплитудное детектирование и формирование входных импульсов для последующего запуска счетчика 1 импульсов, который выполня- 40 ет деление частоты следования входных импульсов на N, При появлении на входе счетчика 1N-ro импульса на его выходе формируется импульс. вызывающий повторное срабатывание генератора 2 импульсов. На 45 приемнике 4 формируется синхропоследовательность импульсов, содержащая в одном цикле импульсов периодичностью появления 2 х. Последовательность на входе частотомера 18 сдвинута относительно последовательности импульсов на приемнике 4 на время задержки в усилителе 5 и в первом формирователе 6, О скорости распространения ультразвука судят по показаниям частотомера 18.

Первый излученный импульс со второго выхода генератора 2 импульсов поступает на второй вход второго формирователя Ч.

Первый акустический импульс, поступивший на приемник 4, преобразуется им в электрический и, пройдя усилитель 5, первый формирователь 6 и первый элемент 7 И, поступает на первый вход второго формирователя 8, на выходе которого преобразуется в прямоугольный импульс длительностью х.

За время существования этого импульса на выходе второго элемента 9 И появляется пропорциональное число высокочастотных импульсов, прошедших через него с выходе первого кварцевого генератора 16. Это число К импульсов поступает на счетный вход суммирующего счетчика 10, в результате чего на его выходе появляется определенная кодовая комбинация сигналов. Сигналы с выхода суммирующего счетчика 10 постоянно приложены к информационному входу вычитающего счетчика 11.

С выхода второго формирователя 8 импульсы длительностью х также поступают на вход формирователя 15, на выходе которого появляется импульс в момент исчезновения импульса íà его входе, т,е. импульс заднего фронта, который через элемент 14

ИЛИ воздействует на вход предварительной записи вычитающего счетчика 11., в результате чего в вычитающий счетчик 11 записывается число, подсчитанное суммирующим счетчиком 10 и равное К. С этого момента времени начинается вычитание содержимого в вычитающем счетчике 11 по сигналам, поступающим на его вход обратного счета с выхода кварцевого генератора

17, Частота f

При этом условии на выходе вычитающего счетчика 11 появляется стробирующий импульс через время 1,9 хс момента поступления импульса на его вход предвари- . тельной записи.

Стробирующий импульс с выхода вычитающего счетчика 11 поступает на вход расширителя 12, где подвергается расширению до величины х >0,2 х (2}

Соотношение(2) выбрано из условия необходимости надежного подавления любого импульса, появившегося на выходе первого формирователя 6. Расширенный импульс с первого расширителя,12 поступает на второй вход первого элемента 7 И в отрицательной полярности, что исключает появление на его выходе любого импульса, поступающего с первого входа первого эле1744509

5 мента 7 И за время действия расширенного стробирующего импульса.

В то же время со второго выхода расшиpeenÿ 12 на второй вход третьего элемента

13 И поступает расширенный стробирующий импульс положительной полярности, 5 что обеспечивает беспрепятственное прохождение за время его действия импульсов с выхода первого формирователя 6 на первый вход элемента 14 ИЛИ и далее на вход предварительной записи вычитающего 10 счетчика 11.

В результате такого включения в случае, когда амплитуда (N+1)-го, (N+2)-ro и других импульсов до (2N-1)-ro включительно на выходе усилителя 5 окажется больше порога 15 срабатывания первого формирователя 6, импульсы (8+1)-й, (N+2)-й и так далее до (2N-1)-ro не смогут пройти через первый элемент 7 И на вход счетчика 1 и частотомера

18, что обеспечивает повышение помехоза- 20 щищенности измерений за счет надежного самозапуска синхрокольцевой схемы от Nro импульса и повышение точности измерений за счет исключения (N+1)-ro, (N+2)-го и так далее до (2N-1)-ro импульсов из резуль- 25 татов измерении, фиксируемых частотомером 18.

Использование изобретения позволяет повысить помехозащищенность и точность измерений скорости ультразвука без сни- 30 жения быстродействия контроля, Формула изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее электроакустически последовательно соединенные счетчик 35 импульсов, импульсный генератор, ультразвуковой излучатель, ультразвуковой приемник, усилитель и первый формирователь и частотомер, а первый вход счетчика импульсов подключен ко второму выходу импульсного генератора, о.т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности и точности измерения оно снабжено двумя кварцевыми генераторами, тремя элементами И, суммирующим счетчиком; вычитающим с етчиком, расширителем импульсов элементом ИЛИ, формирователем заднего фронта импульсов и вторым формирователем, подключенным первым входом ко второму выходу генератора импульсов, вторым входом к выходу первого элемента И, подсоединенного выходом к второму входу счетчика импульсов и ко входу частотомера, второй формирователь подключен выходом к первому входу второго элемента И и к входу формирователя заднего фронта импульсов, выход крторого соединен с первым входом элемента

ИЛИ, выход первого формирователя подключен к первым входам первого и третьего элементов И, второй вход первого элемента

И соединен с первым выходом расширителя импульсов, подключенного входом к выходу вычитающего счетчика и вторым выходом— к второму входу третьего элемента И, выход которого подсоединен к второму входу элемента ИЛИ, первый кварцевый генератор соединен выходом со вторым входом второго элемента И. выход которого подключен к входу суммирующего счетчика, подсоединенного выходом к информационному входу вычитающего счетчика, подключенного вхо дом обратного счета к выходу второго кварцевого генератора, .а входом предварительной записи — к выходу элемента ИЛИ.

1744509

Составитель В.Костюхин

Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Редактор Е.Егорова

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

Заказ 2189 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5.