Приемное устройство ультразвукового измерительного прибора

 

Союз Соввтскмх

Социалмстмчесимх

Рвспублми

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

90391

1!, ° г i(.:t Ai" р г 1 О

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ)ЩЩ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 28.06.76 (21) 2376011/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—. Кл.

01 P 5/00

Гасударственный кюннтет

СССР в двлам нзобрвтвннй н OTKpblTNN

Опубликовано 05.10.79. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 05.10.79

ДК 68189 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. Е. Ободовский и Г. С. Рыбин (71) Заявитель (44) ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО УЛЬТРАЗВУКОВОГО

ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано во всех областях, где применяется ультразвукЬвая измерительная техника.

Известны приемные устройства ультразвуковых измерительных приборов. Одним из них является приемное устройство ультразвукового анемометра, содержащее последовательно соединенные электроакустический преобразователь, усилитель, ограничитель и полосовой фильтр и 10 селектор заданного полупернода колебаний вы. сокой частоты акустического импульса (1).

Однако в этом устройстве при непостоянной амплитуде акустических импульсов погрешность определения моментов их приема может дости1S гать четверти периода высокой частоты.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является приемное устройство звукового эхолокатора, содержащее- последо- 2В вательно соединенные электроакустический преобразователь, усилитель с фильтром и схемой автоматической регулировки усиления, амплитуд-! ный детектор, элемент задержки и амплитудный дискриминатор, пиковый детектор с аттенюатором, последовательно включенные между выхо. дом амплитудного детектора н вторым входом амплитудного дискриминатора. Принятый импульс с выхода амплитудного детектора поступает на амплитудный дискриминатор через элеФ мент задержки. В течение времени задержки пиковый детектор выделяет и запоминает напряжение, равное амплитуде отнбающей принятого импульса и через аттенюатор подает его на вход амплитудного дискриминатора для регулирования поро "à дискриминации, которое производится до наступления момента прихода задержанного импульса. Тем самым погрешность определения указанного момента, обусловленная изменениями амплитуды принятого импульса, уменьшается f23.

Пиковый детектор, определяет амплитудное значение принятого импульса. Поэтому элемент задержки должен задерживать импульс на время, не меньшее полной длительности его перед69039 него фронта, причем затухание, вносимое элементом задержки, и время задержки должны бьггь строго полоянными, а форма импульса на его выходе должна точно соответствовать форме входного импульса. Если частота ультразвука невысока, длительность переднего фронта акустического импульса может составлять десятки или сотни микросекунд. В этом случае техническая реализация элемента задержки, удовлет- 1О воряющего перечисленным гребованиям, весьма эатруднительна, и кроме того, в большинстве ультразвуковых измерительных приборов боль,шая задержка сигнала приемным устройством

:нежелательна или недопустима. 15

Цель изобретения — повышение точности определения момента приема акустических импульсов.

Это достигается тем, что в приемном уст::ройстве ультразвукового измерительного при- 20, бора входы амплитудного дискриминатора со: единены с выходами усилителя и амплитудного детектора, а выход амплитудного дискри, минатора соединен с дополнительно введенным : фиксатором уровня.

На фиг. 1 представлена структурная схема приемного устройства ультразвукового измери, тельного прибора; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов устройства.

Приемное устройство ультразвукового из- ЗО мерительного прибора содержит злектроакустический преобразователь 1, соединенный через усилитель 2 с входами амплитудного дискриминатора 3 и амплитудного детектора 4, выход которого соединен с вторым входом амплитуд- ç5 ного дискриминатора 3, фиксатор уровня 5, вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора 3, и селектор 6 заданного полупериода, вход которого соединен с выходом фиксатора уровня 5. Выход селектора заданного полупериода является выходом устЯ ройства.

Преобразованный акустический импульс на выходе усилителя 2 (фиг. 2) представлен диаграммой 7. Сипил на выходе фиксатора уров-4 ня 9 — диаграммой 8. Импульсы на выходе амплитудного дискриминатора 3 s увеличенном временном масштабе при разных амплитудах сигнала и уровнях ограничения — диаграммами

10 и 11. Импульс на выходе селектора заданного полупериода 6 — диаграммой 12, Электроакустический преобразователь 1 преобразует акустический импульс в электрический и через усилитель 2 подает его на амплитудный дискриминатор 3 и амплитудный де- >> тектор 4. Амплитудный детектор 4 выделяет огибающую акустического импульса и подает ее на амплитудный дискриминатор 3 для регу1

4 лирования порога дискриминации. Фиксатор 5 уровня фиксирует сигнал, ограниченный снизу амплитудным дискриминатором 3, на постоянном, например, нулевом уровне. Селектор заданного полупериода 6 выделяет иэ этого сигнала один из импульсов, соответствующий любому заданному полупериоду из следующих после первого полупериода.

Работу устройства можно пояснить с помощью диаграмм 10 и 11 (фиг. 2). Сигналы на входе фиксатора 5 уровня при нулевом пороге амплитудного дискриминатора 3 имеют форму синусоидальных импульсов

U = Um Sin (dt, где 0 — мгновенное значение сигнала;

Um — амплитуда импульса;

ы — круговая частота высокочастотных колебаний; — время.

При уменьшении амплитуды импульса на входе амплитудного дискриминатора 3 уменьшается импульс и на его выходе (диаграмма 11).

Если порог дискриминации постоянный, то начало вьщеленного импульса сдвигается относительно момента перехода высокочастотных колебаний через нуль на интервал времени 5t и (7E. = arzsjn e

00 "т где Ц> — порог амплитудного дискриминатора 3.

Интервал 5t при изменении амплитуды принятых импульсов также изменяется, и зти изменения создают погрешность определения момента приема ультразвуковых импульсов, достигающую по величине четверти периода ультразвуковых колебаний. В предложенном устройстве амплитудный детектор 4 определяет уровень каждого из принятых импульсов и регулирует порог Uo амплитудного дискриминатора 3 таким образом, чтобы отношение оставалось постоянным.

Следует отметить, что амплитудный детектор

4 не запоминает амплитуду принятого сигнала, а непрерывно выделяет низкочастотную огибающую, в которой в каждый момент времени содержится информация об амплитуде акустического импульса, при условии, что форма импульса не искажена в предыдущих каскадах.

Регулирование порога дискриминации производится в соответствии с уровнем действующего в данный момент импульса. Интервал 6t представляет собой малую, постоянную и легко учитываемую задержку. В промежутках между рабочими импульсами порог приемного устройства должен быть установлен несколько выше уровня шумов, что легко обеспечить выбором парамет1 ров амплитудного детектора 4 и амплитудного б90391

Формула изобретения

Составитель А. Caaocrrrr

Редактор А. Шмельгин Техред М.Петко Корректор M. Селехман

Заказ 5955/41 Тираж 1090 Подписное

ПЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. П1мектная, 4 дискриминатора 3. В конкретном выполнении устройства функции этих двух узлов могут быть объединены в одном ограничителе, создаваемое входным сигналом.

Приемное устройство ультразвукового измерительного прибора, содержащее электроакустический преобразователь, соединенный через усилитель со входом амплитудного детектора и ам- плитудный дискриминатор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности определения момента приема акустического импульса, входы амплитудного дискриминатора связаны с выходами усилителя и амплитудного цетектора, а выход амплитудного дискриминатора соединен с введенным фнксатороь.. уровня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США И Зб93433, кл. 73 — 189, 1972.

2. Патент США И 3449710, кл. 340 — 3, 1969 прототнп} .