Способ измерения скорости ультразвукаи устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик iii 853521 (61) Дополнительное к авт. свил-ву 1Р 679866 (22) Заявлено0? . 07. 79 (21) 2788309/25-10 с присоединением заявки Р1е— (23) Приоритет

Опубликовано 07 . 08. 81 . Бюллетень,% 29

Дата опубликования описания 10.08.81 3 (5! )М. Кл.

G 01 и 29/00

Государственный комитет

СССР

IIo делам изобретений и открытий (53) УДК 620.179. .16(088.8) (72) Автор изобретения

Н. П. Воробьев

Алтайский политехнический институт им. И. И. Ползунова(7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области неразрушающего контроля ультразвуковым методом и может быть использовано для измерения температуры газов и их смесей в широком диапазоне температур.

По основному авт.св. У 679866 известен способ измерения скорости ультразвука, заключающийся в том, что в среде излучателем возбуждают

10 ультразвуковые колебания, принимают основным приемником колебания, прошедшие через среду, формируют элекэ трический импульс, которым вновь возбуждают излучатель, устанавливают I5 дополнительный приемник, обеспечивающий однонаправленное последовательное прохождение импульсом пути от излучателя к основному приемнику, а о скорости ультразвука 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 паразитного времени задержки ко времени распространения акустического импульса от плоскости дополнительного приемника до основного. Устройство для осуществления этого способа содержит последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучатель, основной приемник, усилитель, детектор и формирователь импульсов, выход которого подключен к входу генератора, а также последовательно соединенные дополнительный приемник и излучатель, усилитель, детектор и

4 формирователь импульсов, последовательно соединенные генератор калиброванной частоты, первый каскад совпадения, делитель частоты, второй каскад совпадения и счетчик импульсов, а также триггер, первый вход которого соединен с выходом допол3 8 нительного формирователя, второй вход — с выходом основного формирователя и вторым входом второго каскада совпадений, а выход — со вторым входом первого каскада совпадений (1 j.

Недостаток известного технического решения состоит р узких функциональных возможностях, не позволяющих, в частности, измерять температуру газа.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения температуры газа.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно образуют вспомогательный и стабильный интервалы времени, причем о температуре судят по числу импульсов, прошедших на вход излучателя эа измерительный интервал времени, равный сумме стабильного и вспомогательного интервала времени. В устройство для осуществления способа введены третий и четвертый каскады совпадений, генератор стабильных колебаний и нереверсивный счетчик импульсов, а первый счетчик выполнен реверсивным, суммирующий вход которого соединен с выходом второго каскада совпадений, вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с выходом третьего каскада совпадений, выход реверсивного счетчика соединен с первым входом третьего каскада совпадений и с первым входом четвертого каскада совпадений, второй вход третьего каскада совпадений соединен с выходом делителя частоты, а также со вторым входом четвертого каскада совпадений и со входом î:,íóëåíèÿ нереверсивного счетчика, счетный вход нереверсивного счетчика соединен с выходом четвертого каскада совпадений, третий вход которого соединен с выходом основного формирователя импульсов, третий вход третьего каскада совпадений соединен с выходом триггера, а четвертый вход третьего каскада совпадений соединен с выходом генератора стабильных колебаний.

На чертеже представлена блок-схема устройства, в котором реализуется способ.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, излучатель 2, дополнительный приемник 3, основной при53521 4

10

55 емник 4, усилитель 5 импульсов, детектор 6, формирователь 7 импульсов, выход которого подключен к входу генератора, триггер 8, каскад 9 совпадений, делитель 10 частоты, каскад 11 совпадений, второй вход которого подключен к первому входу триггера 8, и реверсивный счетчик 12 импульсов. Ко второму входу каскада 9 совпадений подключен выход генератора 13 калиброванной частоты . К выходу приемника 3 подключены последовательно соединенные дополнительный усилитель 14 импульсов, детектор 15 и формирователь lб импульсов, выход которого подключен к второму входу триггера 8.

Устройство содержит. также последовательно соединенные генератор 17 стабильных колебаний и каскад 18 совпадений, а также последовательно соединенные каскад 19 совпадений и нереверсивный счетчик 20. Выход каскада 18 совпадений соединен с вычитающим входом счетчика 12, второй вход каскада 18 совпадений соединен с выходом счетчика 12, сигнализирующим об обнулении его разрядов, и с первым входом каскада 19 совпадений.

Третий вход каскада 18 совпадений соединен с выходом делителя 10 частоты„ со вторым входом каскада 19 совпадений и с входом обнуления счетчика 20. Четвертый вход каскада 18 совпадений соединен с выходом триггера 8. Третий вход каскада 19 совпадений соединен с выходом формирователя 7 импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 зондирующих импульсов вырабатывает электрический импульс, поступающий на излучатель 2, который преобразует его в акустический импульс. Акустический импульс, пройдя контролируемую среду, частично принимается приемником.3, частично отражается от его плоскости и принимается приемником 4, последовательно проходит через усилитель 5, детектор б, формирователь 7 и поступает на входы триггера 8 и каскада 11 совпадений. Акустический импульс, принятый приемником 3, преобразуется в электрический и последовательно про, ° ходит через усилитель 14, детектор

15, формирователь 16 и поступает на вход триггера 8. Электрический им853521 формула изобретения

5 пульс с выхода триггера 8, по длительности равный сумме паразитного времени задержки и времени прохождения акустического импульса в среде от излучателя до дополнительного 5 приемника, поступает на второй вход каскада 9 совпадений, чем прерывает прохождение импульсов с выхода генератора 13 калиброванной частоты через каскад 9 совпадений на вход де- 10 лителя )О частоты. Электрические импульсы с выхода делителя 10, увеличенные по длительности прямо пропорциональ .о доле паразитного времени задержки и времени прохождения акустического импульса в среде от излучателя до дополнительного приемника, поступают на вход каскада ll совпадений и управляют прохождением импульсов с выхода формирователя 7 що на суммирующий вход счетчика 12.

В момент подачи запрещающего сигнала с выхода делителя 10 частоты на вход каскада 11 совпадений прекращается прохождение импульсов с выхода формирователя 7 на суммирующий вход счетчика 12, в котором записывается число, пропорциональное скорости ультразвука в контролируемом канале. В тот же момент с выхода делителя 10 щ поступает разрешающий сигнал на третий вход каскада 18 совпадений и на второй каскад 19 совпадений. Передний фронт разрешающего сигнала с выхода делителя 10 одновременно поступает на З5 обнуляющий вход счетчика 20, что вызывает обнуление его разрядов. Поскольку на первом входе каскада 19 совпадений и на втором входе каскада 18 совпадений имеется разрешающий сигнал с выхода счетчика 12, то одновременно начинается поступление импульсов с выхода формирователя 7 через каскад 19 совпадений на вход счетчика 20, а также импульсов с вы- 45 хода генератора 17 через каскад 18 на вычитающий вход счетчика 12.

Поступление импульсов с выхода генератора 17 через каскад 18 совпадений на вычитающий вход счетчика 12 прерывается импульсами, поступающими с выхода триггера 8 на четвертый вход каскада 18 совпадений и равными по длительности сумме времени распространения акустического импульса в контролируемой среде от излучателя до дополнительного приемника и паразитного времени задержки.

В момент обнуления разрядов счетчика 12 поступает запрещающий сигнал на первый вход каскада 19 совпадений и на второй вход каскада 18 совпадений, чем прекращается поступление импульсов с выхода формирователя 7 через каскад 19 на вход счетчика 20, а также импульсов с выхода генератора 17 через каскад 18 на вычитающий вход счетчика 12. На индикаторах счетчика 20 высвечивается результат измерений, равный квадрату скорости распространения ультразвука в контролируемой среде, а следовательно, пропорциональный температуре контролируемого газа.

Индикация результатов измерений продолжается до момента появления раэрешающегб сигнала с выхода делителя 10 частоты на входе каскада ll, а следовательно, запрещающего сигнала с выхода делителя 10 на второй вход каскада 19 совпадений и на третий вход каскада 18 совпадений, так как передний фронт запрещающего сигнала имеет обратную полярность и не способен при своем появлении на входе счетчика 20 обнулить его.

В момент появления второго запрещающего сигнала с выхода делителя

10 на входе каскада 11 совпадений процесс измерений повторяется.

Наиболее целесообразно использование способа и устройства для измерения температуры газов при условии агрессивности контролируемых сред и необходимости производства измерений в широком диапазоне изменения температур. Способ позволяет на несKOJIbKO ПОРЯДКОВ ПОВЫСИТЬ ТОЧНОСТЬ Иэ мереиий температуры газовых сред при условии их полной автоматизации и незначительном усложнении аппаратурной реализации.

l. Способ измерения скорости ультразвука по авт.св. Ф 679866, о т л и-. ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения температуры газа, дополнительно образуют вспомогательный и стабильный интервалы времени, причем о температуре судят по числу импульсов, прошедших на вход излучателя sa измерительный интервал

7 85 времени, равный сумме стабильного и вспомогательного интервала времени.

2, Устройство для осуществления способа по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что в него введены третий и четвертый каскады совпадений, генератор стабильных колебаний и нереверсивный счетчик импульсов, а первый счетчик выполнен реверсивным, суммирующий вход которого соединен с выходом второго каскада совпадений, вычитающий вход реверсивного счетчика соединен с выходом третьего каскада совпадений, выход реверсивного счетчика соединен с первым входом третьего каскада совпадений и с первым входом четвертого каскада совпадений, второй вход третьего каскада совпадений соединен с выходом делите3521 8 ля частоты,а также со вторым входом четвертого каскада совпадений и с входом обнуления нереверсивного счет чика, счетный вход нереверсивного

5 счетчика соединен с выходом четвертого каскада совпадений, третий вход которого соединен с выходом основного формирователя импульсов,. третий вход третьего каскада совпадений соединен с выходом триггера, а четвертый вход третьего каскада совпадений соединен с выходом генератора стабил ных колебаний.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 679866, кл. 6 01 и 29/00, 1977(прототип).

ВНИИПИ Заказ 5642/19 Тираж 907 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4