Устройство для измерения скорости ультразвука в движущемся листовом материале

 

О П И -б- А" — " И-М-X

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соуп Советскнк

Соцкалисткческнк

Респубпик

< 658466

К ЛВТОРСКОЯУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) дополнительное к авт. свид-ву— (53) N. Кл. (22) Заявлено 25.02.77 (Я} 2456143/25-28 с присоединением заявки ¹â€” (23) Йриоритет—

Опубликовано 2504.79. Бюллетень ¹15

Дата опубликования описания 280479

G N 29/00

G 01 N 33/34

Государственный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытнй (53) УДК 620.179.

16+534 6 (088 8) (Щ Авторы

НЗОбрЕтЕННя С. И. Антанайтис, P-И. Ю. Кажис и К-В. l0. Бернатонис (7т) 3I+ <>each Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкчса (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕПИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

В ДВИЖУЬ1ЕИСЯ ЛИСТОВС>1 ИАТЕРИАЛЕ

Изобретение относится к ультразвуковым измерениям и может быть применено в целлюлозно-бумажной промышленности для контроля качества и свойств листовых материалов, в частности картона бумаги и искусственных мягких кож

Известны устройства для контроля бумажного полотна, содержащие электроакустические излучатели и приемники ультразвука с концентраторами, электронные усилители и генератор, у которых электронные усилители и электроакустические излучатели и приемники установлены внутри приводимого во вращение движущимся бумажным полотном валика, поверхность которого выполнена с Г-образными пазами с вмонтированными в них группами излучающих и приемных концентратов (11.

Постоянство акустических контактов преобразователей с бумагой достигается путем постоянного натяжения бумажного полотна и малой контактирующей площадью концентраторов. К недостаткам этих устройств относятся нестабильность акустических контактов между концентраторами излучателей и приемников с бумажным полотном и брльшой уровень помех, вомникающин

Из-за вибрации бумаги и затрудняющих обнаружение полезных сигналов.

Наиболее близким-к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее генератор зондирующих импульсов, излучатель, основной приемник акустических колебаний и схему измерения (2).

Устройство содержит также вспомогательный излучатель и приемник акустических колебаний, установленные рядом с основным приемником, а схема измерения имеет генератор тактовых импульсов, два триггера, генератор треугольных импульсов и схему сравнения, причем генератор тактовых импульсов соединен со вспомогательным излучателем и входом первого триггера, второй вход которого соединен с генератором зондирующих импульсов, и посредством второго усилителяформирователя со вспомогательным приемником, а выход первого триггера— с генератором треугольных импульсов, выход которого соединен с одним из входов схемы сравнения непосредственно, а со вторым через делитель напряжения и пиковый детектор, причем выход схемы сравнения соединен с одним из входов второго триггера, дру658466 гой вход которого посредством первого усилителя-формирователя соединен с основным приемником акустических ко1 лебаний, а вход вычислителя скорости ультразвука подключен к первому триггеру .

Недостатком этого устройства являются большие погрешности из-эа аналогового способа определения вре- . мени прохождения ультразвуковых колебаний от вспомогательного иэлуча- ( теля до вспомогательного приемника.

Для повышения точности определения времени прохождения ультразвуковых колебаний от вспомогательного излучателя до вспомогательного приемника и тем самым уменьшения погреш15 ности при измерении скорости ультразвука в движущемся листовом материале предлагаемое устройство для измерения скорости ультразвука в движущемся листовом материале снабжено под- 20 ключенным к выходу первого усилителяформирователя третьим триггером; последовательно соединенными генератором стабильной частоты, первым ключом, второй вход которого связан с 25 выходом, третьего триггера, счетчиком, второй вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, и блоком сравнения кодов, выход которого подключен к выходу первого триггера, Э() а также последовательно соединенными делителем частоты, вход которого подключен к генератору стабильной часто-" ты, вторым ключом, вход которого соединен с вторым триггером, и счетчиком, вход которого подключен к ге,нератору тактовых импульсов, а выход — к блоку сраВнения кодов.

На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 пред40 с тавлена временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит электроакустически последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов, вспомогательные излучатель 2 и приемник 3 45 акустических колебаний, установленные на определенном расстоянии 6 от листового материала 4, первый усилительформирователь 5, генератор 6 зондирующих импульсов, основной излуча- 50 тель 7, находящийся в непосредственном акустическом контакте с листовым материалом 4;, основной приемник 8„ установленный на расстоянии Со ат листового материала 4, второй усилитель-формирователь .9, . выход которого подключен к 0 входу первого триггера

10. Выход первого-усилителя-формирователя 5 подключен к первому входу второго триггера 11, второй вход которого соединен С выходом генератора

1 тактовых импульсов. Генератор 12 стабильной частоты, выход которого посредством ключа 13 и счетчика 14 соединен с первыми выходами блока 5 сравнения кодов, а через делитель

16 частоты, ключ 17 и счетчик 18 с вторыми входами блока 15 сравнения кодов, выход которого через триггер

10 подключен к входу вычислителя .19 скорости ультразвука и непосредственно ко .входу триггера 20, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя-формирователя 5, а выход с управляющим входом ключа 13, причем второй выход генератора 1 параллельно подключен к входам. сброс обоих счетчиков 18 и 14.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени генератор 1 тактовых импульсов возбуждает вспомогательный излучатель 2, опрокидывает второй триггер 11 и приводит в нулевое состояние счетчики 14 и 18. Акустический импульс от излучателя 2 распространяется в воздухе до движущегося листового материала, отражается и принимается вспомогательным приемником 3. Принятый акустический импульс преобразуется в электрический и с выхода приемника 3 подается на вход первого усилителя-формирователя 5 (см. фиг. 2, кривая б) . Импульс с выхода первого усилителя-формирователя 5 (см. фиг. 2, кривая в) переводит в нулевое состояние триггер 11. Прямо,угольный импульс длительностью 2 ;> о где 7 = —, L — расстояние между о у о приемником 3 и листовым материалом

4,а V — скорость акустических колебанйй в воздушной среде, с выхода триггера ll (см. фиг. 2, кривая г) поступает на управляющий вход нормально закрытого ключа 17 и открывает еГо на время действия импульса. При этом с выхода генератора 12 стабильной частоты импульсы, период повторения ьГ которых во много раз меньше временного интервала

2С, поступают через делитель 16 частоты с коэффициентом деления, равном двум, на сигнальный вход ключа 17. а

Импульсы числом, равным N = — +1 (см. фиг. 2, кривая д) с выхода ключа 17 поступают на счетный вход счетчика 18, в котором они преобразуются в код. Емкость счетчика выбрана такой, чтобы не было его переполнения эа время действия самого длинного временного инт ервала Е С,, причем э аписанный код в счетчике 18 сохраняется до следующего цикла работы генератора 1 тактовых импульсов.

Импульс с выхода первого усилителя-формирователя 5 также поступает на вход генератора 6, "àïóñêàÿ его и на вход третьего триггера 20. При этом триггер 20 переводится в единич,ное состояние, чем открывается ключ

13. Импульсы с выхода генератора 12 стабильной частоты через ключ 13 на6584бб чинают поступать на вход счетчика 14, в котором оНН преобразуются B цифровой код (см. фиг. 2, кривая е). Коды счетчиков сравниваются при помощи блока 15 сравнения кодов, в случае их совпадения на выхоце блока появляется импульс (см. фиг. 2, кривая ж), 5 который переводит триггер 20 в нулевое состояние. Импульс на выходе блока 15 сравнения кодов появляется,когда число импульсов N поступивших

4 на счетчик 14, равно числу импульсов 10

No, записанных в счетчике 18.

В свою очередь импульс на выходе блока 15 сравнения кодов имеет временный сдвиг Y. = л (М - 1) " C отно< о сительно импульса на выходе первого усилителя-формирователя 5. Этот импульс переводит в единичное состояние триггер 10.

Электрический импульс генератора б поступает на основной излучатель

7, который возбуждает в движущемся листовом материале 4 акустический импульс. Этот импульс распространяется по листовому материалу, частично излучается в воздух и принимается основным приемником 8. С выхода прием-25 ника 8 принятый сигнал поступает на второй усилитель-формирователь 9 (см. фиг. 2, кривая и), выходной сигнал которого (см. фиг. 2, кривая к) сбрасывает триггер 10. Длительность им- 30 пульса на выходе первого триггера 10 равна времени распространения зондирующих акустических импульсов только по листовому -материалу 1„ (см. фиг.

2, кривая л). Этот импульс поступает на вход вычислителя 19 скорости ультразвука. В нем при:известной базе зондирования E и измеренном C„ определяется скорость ультразвука в движущемся листовом материале и отоб- 40 ражается на табло в цифровой форме.

Для того, чтобы зондирующая и дополнительная электроакустические системы не имели паразитных связей, они работают на разных частотах Основной излучатель 7 возбуждает акустические импульсы с частотой заполнения 50 кГц, а вспомогательный излучатель возбуждает акустические импульсы с частотой заполнения 500 кГц.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука в движущемся листовом материале, например, в бумаге, содержащее электроакустические последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, вспомогательные излучатель и приемник акустических колебаний, первый усилитель-формирователь, генератор зондирующих импульсов, основные излучатель и приемник акустических колебаний, второй усилитель-формирователь, первый триггер и вычислитель скорости ультразвука, второй триггер, вход которого подключен к выходу первого усилителя-формирователя, а второй вход— к генератору тактовых импульсов о т

) личающееся тем,что,с целью повышения точнос и измерения, оно снабжено подключенным к выходу

nepaoro усилителя-формирователя третьим триггером," последовательно соединенными генератором стабильной частоты, первым ключом, второй вход которого связан с выходом третьего триггера, счетчиком, второй вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, и блоком сравн ени я кодов, выход которого подключен к входу первого триггера, а так же последовательно соединенными делителем частоты, вход которого подключен к генератору стабильной частоты, вторым ключом, второй вход которого соединен со вторым триггером, и счетчикам, вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, а выход — к блоку сравнения кодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 323738, кл. G 01 N 33/34, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 502324, кл. G 01 N 33/34, 1972.

658466

Составитель Стрелков

Редактор Т. Шагова Техред С. Мигай

Корректор б. Билак

Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 2046/39

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Гроектная, 4