Способ измерения скорости ультразвука и устройство для его осуществления

 

Союз Соввтских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сэид-ву

679866

2 (51) М. Кл. (22) ЗаЯвлеио 07.04.77 (21) 2470555/25-28 с присоединением заявок № 2475754/25-28;

2475830/25-28; 2472743/25-28 (23) Приоритет 15.04.77 по п.2

G 01 N 29/00

Гесударетееееые аеметет

СССР ае делам езебретеней е етлрытлй

Опубликовано 15.08.79. Бюллетень № 30

Дата опубликования описания 19.08.79 (53) УДК 620.179. .16 (088.8) (72} ASTOp изобретения

Н. П. Воробьев

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им, Кирова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА

15

Изобретение касается неразрушающего контроля ультразвуковым мстолом и может быть использовано для измерения скорости ультразвука, для анализа состава газовых смесей.

Известен способ измерения скорости ультразвука, основанный на методе синхрокольца, при котором возбуждают в среде ультразвуковые колебания, принимают приемником колебания, преобразуют эти колебания в импульс постоянной длительности и этим импульсом запускают заряжающий генератор (1).

Известно также устройство, реализующее этот способ, содержащее генератор импульсов, спусковую схему, нормализатор, усилитель, излучатель, приемник и пересчетный блок (1).

Недостатком известных технических решений является низкая точность измерений.

Известен также способ измерения ультразвука, заключающийся в том, что в среде излучателем возбуждают ультразвуковые колебания, принимают основным приемником колебания, прошедшие через среду, формируют электрический импульс, которым вновь возбуждают излучатель (2).

Известно также устройство, реализующее этот способ, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучатель, основной приемник, усилитель, детектор и формирователь импульсов, выход которого подключен. ко входу генератора (2).

Недостатком известных технических решений является низкая точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Зто достигается тем, что устанавливают дополнительный приемник, обеспечивающий однонаправленное последовательное прохождение импульсом пути от излучателя к основному приемнику, а о скорости ультразвука в среде судят по частоте следования импульсов в калиброванный интервал времени, равный отношению суммы времени распространения акустического импульса в среде от основного приемника до дополнительного, времени распространения импульса от излучателя до дополнительного приемника и паразитического времени задержки ко времени распространения атсустического импульса от

679866

Формула изобретения

1. Способ измерения скорости ультразвука, заключающийся в том, что в среде излучателем возбуждают ультразвуковые колебания, принимают основным приемником колебания, прошедшие через среду, формируют электрический импульс; которым вновь возбуждают излучатель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, устанавливают дополнительный приемник, обеспечивающий однонаправленное последовательное прохождение импульсом пути от излучателя к основному приемнику, а о скорости ультразвука в среде судят по частоте следования импульсов в калиброванный интервал времени, равный отношению суммы времени распространения акустического импульса в среде от основного приемника до дополнительного, времени распространения импульса от излучателя до дополнительплоскости дополнительного приемника до основпого.

Лля осуществления способа применяют устройство, содержащее последовательно соединенные дополнительные приемник и излучатель, усилитель, детектор и формирователь импульсов, последовательно соединенные генератор калиброванной частоты.. первый каскад совпадения, делитель частоты, второй каскад совпадения и счетчик импуяьсов, а также триггер, первый вход которого соединен с выходом дополнительного формирователя, второй вход — с выходом основного формирователя и вторым входом второго каскада совпадения, а выход — со вторым входом первого каскада совпадения.

На чертеже дана структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит последовательно соедИненные генератор 1 зондирующих импульсов, излучатель 2, основной приемник 3, дополнитель- 20 ный приемник 4, усилитель 5, детектор 6, формирователь 7 импульсов, выход которого подключен ко входу генератора, триггер 8, каскад

9 совпадений, делитель 10 частоты, каскад 11 совпадения, вход которого подключен ко вто- 25 рому входу триггера 8, и счетчик 12 импульсов.

Ко входу каскада 9 совладения подключен выход генератора 13 калиброванной частоты.

Г выходом приемника 3 связаны последовательно соединенные усилитель 14, детектор 15, 30 формирователь 16 импульсов, выход которого подключен ко входу триггера.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 зондирующих импульсов вырабатывает электрический импульс, поступающий на излучатель 2,,который преобразует его в акустический импульс. Акустический импульс, пройдя исследуемую среду, частично принимается приемником 3, частично отражается от его плоскости и принимается приемником 4, последовательно 40 проходит через усилитель 5, детектор 6, формирователь 7 и поступает на входы триггера 8 и каскада 11 совпадений.

Акустический импульс, принятый приемником 3, преобразуется в электрический и после- 45 довательно проходит через усилитель 14, детектор 15, формирователь 16 и поступает на вход три1тера 8, Электрический импульс с выхода триггера по длительности, равный сумме паразитического времени задержки и времени прохож- дения акустического импульса в среде от излучателя до дополнительного приемника, поступает на второй вход каскада 9 совпадений, чем прерывает прохождение импульсов с выхода генератора 13 калиброванной частоты через каскад

9 совпадений на вход делителя 10 частоты.

Электрические импульсы с выхода делителя 10, ) величенные по дл:(тельности прямопропорцио:11ально доле паразитического времени задержки, 4 поступают на вход каскада 1 совпадений и управляют прохождением импульсов с выхода формирователя 7 на вход счетчика 12. Число импульсов N с выхода генератора 13 определяется отношением:

T+a

N =K —,—,( ((((1) где Т вЂ” время распространения акустического импульса от излучателя до дополнительного приемника;

Е

Т вЂ” время распространения импульса от дополнительного приемника до ос- новного;

Ь вЂ” паразитическое время задержки в электронной схеме.

3а определенное время

t t(1 = k Т((= const, (2) где То — период следования импульсов с выхода генератора 13 калиброванной частоты.

Число импульсов N не пройдет через каскад

9 на вход делителя частоты, следовательно, понадобится дополнительное время t + tz, равное

t+te =kTO ((С учетом формул (1), (2) имеем:

Т+Т +(Ь к То где т — калиброванный интервал времени.

В итоге за время 1 на счетчик 12 импульсов поступит N < импульсов: ьк КТО

М = (, ii i=6, Т+Т+b где С вЂ” скорость ультразвука в среде, Предлагаемый способ измерения ультразвука и устройство для осуществления этого способа позволяют повысить точность измерений скорости ультразвука, 679866

Составитель Л. Лущенко

Редактор М. Рогова Техред M. Келемеш Корректор А. Гриценко

Заказ 4780/38

Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ. Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного приемника и паразитического времени задержки ка времени распространения акустичес- ° кого импульса от плоскости дополнительного приемника до основного.

2. Устройство по п. 1, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучатель, основной приемник, усилитель, детектор и формирователь импульсов, выход которого подключен ко входу генератора, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенными дополнительным приемником и излучателем, усилителем, детектором и формирователем импульсов, последовательно соединенными генератором калиброван6 ной частоты, первым каскадом совпадения, делителем частоты, вторым каскадом совпадения и счетчиком импульсов, а также триггером, первый вход которого соединен с выходом дополнительного формирователя, второй вход — с выходом основного формирователя и вторым входом второго каскада совпадения, а выход — со вторым входом первого каскада совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смирнов А. 3. Импульсная ультразвуковая измерительная аппаратура. — М.: Энергия, 1967, с. 24-25.

2. Патент США N 3710621, кл. 73-194, 1973.