Цифровой измеритель скорости распространения ультразвуковых колебаний

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБВЕТЕ Н Ия

К АВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиин

Социалистические

Респубпии и 862071

{6! ) Дополнительное к авт. свид-sy No 626410 (22)Заявлено 24.01.80 (2l) 2874768/2Б 10, с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 07,09.81. Бюллетень Рй ЗЗ (5! )М. Кл.

G 01 Й29/04

Государственный квинтет

СССР ло делам изобретений и открмтнй (53) УД К620..179.16 (088.8) Дата опубликования описания 09.09,81 (72) Авторы изобретения

М..И. Клименко и А. Г. Кириенко (7!) Заявитель

Винницкий политехнический институт (54) БИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля жидких сред в химической, металлургической, пищевой и parte других отраслей промышленности, По основному авт. св, N.626410 известен цифровой измеритель скорости распространения ультразвуковых колебаний, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель, формирователь, первый триггер, первую. схему совпадения, умножитель, выполненный в виде первого и второго счетчиков, третий счетчик, второй триггер, вторую схему совпадения и четвертый счетчик, а также генератор калиброванной частоты, выход которого подключен к вторым входам первой и второй схем совпадения и второго счетчика, и схему сброса, причем выход первого триггера дополнительно под20 ключен к вторым входам второго триггера и схемы сброса, выход которой подключен к второму входу третьего счетчика, при этом выход синхронизатора дополнительно подключен к первым входам первого триггера, первого, второго и четвертого счетчиков и схемы сброса (1).

Недостатком известного измерителя является малый динамический диапазон измерений.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона измерений и функциональных возможностей устройства за счет обеспечения измерения плотностей жидких сред.

Поставленная цель до тигается тем, что в известное устройство введены последовательно соединенные компаратср, пятый счетчик, дешифратор, контактный переключатель и третья схема совпадения, а также четвертая схема совпадения, делйтель частоты, выполненный в виде шестого и седьмого счетчиков, и второй форми.рователь, причем вход компаратора под ключен к выходу первого формирователя, выход компаратота подключен к второму входу третьей схемы совпадения и одно3 862

15 го

30 временно к счетному входу пятого счетчика, вход установки нуля которого подключен к выходу синхронизатора, выход пятого счетчика подключен к входу дешифратора, выходы которого через контактный переключатель подключены к управляющему входу третьей схемы совпадения, выход первого триггера параллельно подключен к входу второго формирователя и первому входу четвертой схемы совпадения, второй вход которой подключен к выходу умножителя частоты, а выход — к второму входу шестого счетчика, его выход подключен к третьему входу седьмого счетчика, второй вход которого подключен к выходу второй схемы совпадения, а выходк второму входу третьего счетчика, trpB этом первые входы шестого и седьмого счетчиков подключены к выходу синхронизатора, а выход второго формирователя подключен к второму входу схемы сброса и первому входу второго триггера.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 — временные диаграммы его ра6оты.

Измеритель содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор

2 зондирующих импульсов, излучатель 3, приемник 4, усилитель 5, первый формирователь 6, компаратор 7, пятый счетчик .S, вход установки нуля которого соединен с выходом си гсронизатора 1, выходы,, пятого счетчика 8 соединены с входами дешифратора 9, выходы которого подключены к контактному переключателю 10, переключающий контакт которого соединен с управляющим входом третьей схемы 11 совпадения,, основной вход которой соединен с выходом компаратора 7, первый триггер 12, второй вход которого подключен к выходу первой схемы 11 совпадения, первую схему 13 совпадения и генератор 14 калиброванной частоты, выход которого соединен с вторым входом первой схемы 13 совпадения, а ее первый вход - t: выходом первого триггера 12.

Кроме гаго, измеритель включает умножитель 15 частоты выполненный в виде первого и второго счетчиков 16 и 17, первые входы которых объединены между собой и подключены к выходу синхронизагсра 1, а второй вход счетчика 17 подключен к выходу генератора 14 калиброванной частоты, четвертую схему совпадения 18, первый вход которой соединен с выходом первого триггера 12,а второй вхед — с выходом умножигеля частоты 15, делитель частоты 19, выполнен071 4 ный в виде шестого и седьмого счетчиков

20 и 21, первые входы которых объединены между собой и подключены к выходу синхронизатора 1, третий счетчик 22, второй триггер 23, первый вход которого через второй формирователь 24 соединен . с выходом первого триггера 12, вторую схему 25 совпадения, второй вход которой подключен к выходу генератора калиброванной частоты 14, четвертый счетчик

26, первый вход которого подключен к выходу второй схемы 25 совпадения, а . второй — к выходу синхронизатора 1.

Схема сброса 27 служит для подачи импульса сброса на третий счетчик 22 с выхода синхронизатора 1 и первого триггера

12, 28 — кювета с исследуемой жидкостью.

Устройство работает следующим образом.

Импульс с выхода синхронизатора 1 (фиг. 2,б) поступает на первый вход триггера 12 и устанавливает его в состояние

1 . Одновременно этот импульс служит импульсом сброса для счетчиков S,16,17, 20,21,22 и 26 и запускающим - для генератора 2 зондирующих импульсов. Выходной сигнал (фиг. 2,в) генератора 2 возбуждает излучатель 3. При этом на вход приемника 4 кюветы 28 поступают первый прошедший через исследуемую среду импульс и серия эхо-импульсов (фиг.2,г).

Они усиливаются усилителем 5, формируются формирователем 6 (фиг. 2,д) и поступают на вход компаратора 7, формирующего из них импульсы неизменной амплитулы (фиг, 2,е), поступающие на основной вход схемы 11 совпадения и счетный вход счетчика 8, формирующего; на своем выходе код, соответствующий первому прошедшему или эхо-отраженному импульсу, который поступает на вход дешифратара 9, преобразующего двоичный код счетчика 8 в сигнал на одном .из своих выходов в десятичной системе исчисления. Когда счетчик 8 подсчитаег количество импульсов, равное номеру выхода дешифрагара 9, к которому подключен переключающий контакт переключателя 10, го этот импульс поступит на управляющий вход схемы 11 совпадения, При этом схема 11 пропускает на вто- . рой вход триггера 12 тот импульс (фиг. 2,ж), номер которого набран переключателем 10, который опрокидывает триггер 12 в состояние "0 . Таким образом, на выходе триггера 12 получается прямоугольный импульс (фиг. 2,з), длительность которого в соответствии с номером выбранного импульса равна времени распространения ультразвуковых колеба862071 6 импульсы с выхода схемы 25 совпадения

Частота на выходе делителя частоты д 19 (фиг. 2, м) s.ол

S Iq. = p (4) 1И И2И ЛИ КаЛ 1И вЂ”, ю КОЛ 1и

ЪЛи д ги (6) +

Мм- ко 2и

4$ ний в исследуемой среде, Этот импульс поступает на первътй вход схемы 18 совпадения, на вход формирователя 24, выхо которого соединен с входами схемы сброса 27 и входом триггера 23. Одновремен но этот импульс поступает на вход схемы

13 совпадения, на другой вход которой поступают импульсы (фнг. 2,а) с генератора 14 калиброванной частоты, Выход схемы 13 совпадения соединен с входом счетчика 16 умножителя частоты 15. В счетчике 16 фиксируется число, равное zoличесгву импульсов (фиг.2, И ), поступивших на его вход эа время ЛИ, т.е. где % > — частота кварцевого генератора 14;

t (2и-1)1 — время прохождения выбранноЛи Л го переключателем 10 импульса;

И - номер выбранного импульса «время прохождения первого импульса.

На вход счетчика 17 умножителя 15 поступают импульсы (фиг. 2, O) с выхода генератора 14 калиброванной частоты.

Частота на выходе умножителя частоты 15 где Д - основание системы исчисления; и - количество разрядов счетчиков умножигеля частоты 16 °

С умножигеля 15 частоты импульсы с частотой f> поступают на второй вход

ЛИ схемы 18 совпадения, выход которой coeasses со счетным входом счетчика 20 (счетчик-делителя) делителя частоты 19.

В счетчике 20 фиксируется число, соогвегствуюшее количеству импульсов, поступивших на его вход за время t,1и,т.е. где К - количество разрядов счетчиков делителя частоты.

После делителя частоты 19 импульсы с частотой Ку поступают на счетный вход счетчика 22, емкость которого

ЛИ и

СВ 22 устанавливается соответствуюшей базе измерения, адиабатической сжимаемости и номеру выбранного импульса.

При переполнении счетчика 22 íà его выходе формируется импульс (фиг, 2, И), который поступает на второй вход триггера 23 и устанавливает его в состоя . ние "0 °

Таким образом, на выходе триггера 23 формируется прямоугольный импульс (фиг. 2, Л) длительностью

<с г

2$ 2И т. Ь>

Я ЛИ поступающий на первый вход схемы 25 совпадения, на второй вход которой поступают импульсы с генератсра 14 капибро34 ванной частоты. Выход схемы 25 совпадения соединен со счетным входом счетчика

26. В счетчике 26, фиксируется число, равное количеству. импульсов (фиг. 2,0), поступивших на его вход за время . 2и, т,е.

Если установить Йсг2д. 10 /(,2n-1)

44

«С Род, Е,тл, то в счетчике 26 будет зафиксировано число, соответствующее плотности исследуемой среды, т,е.

2И У 1И

ЛИ

По заднему фронту импульса триггера $4

12 формирователь 24 формирует на своем выходе импульс (фиг. 2, К), который поступает на первый вход триггера 23 и устанавливает его в состояние 1 . Одновременно этот импульс устанавливает счетчик 22 в исходное состояние, На счетный вход счетчика 21 (счетчик делимого с управляемым коэффициентом деления) делителя частоты 19 поступают

Точность измерения плогносг» исследуемой среды определяется выбором вели чины f g p, номером выбранного "импульса, точностью установления ад»абати ческой сжимаемост» рад и длиной акустической базы.

Предлагаемый измеритель позволяет производить как неразрушаюший контроль плотности жидких сред, так и непрерывный контроль плотности движущегося потока жидкостн, обладаег большой пронзводнгель-. 71 8 ному входу пятого счетчика, exoll установки нуля которого подключен к в иоду син» хронизатора, выход пятого счетчика подключен к входу дешифратора, выходы котс>рого через контактный переключатель подключены к управляющему входу третьей схемы совпадения, выход первого триггера параллельно подключен к входу второго формирователя и первому входу четвертой схемы совпадения, второй вход которой подключен к выходу умножителя частоты, а выход - к второму входу шестого счетчика, его выход подключен к третьему входу седьмого счетчика, второй вход которого подключен к выходу второй схемы совпадения, а выход - к второму входу третьего счетчика, при этом первые входы шестси о и седьмого счетчиков подключены к выходу синхронизатора, а выход второго формирователя подключен к второму входу схемы сброса и первому входу второго триггера.

8620

Цифровой измеритель скорости распространения ультразвуковых колебаний по авг, св. % 626410, о т л и ч а ю щ и йс я reM, что, с целью расширения динамическа о диапазона измерений и функциональных возможностей устройства за счет

15 обеспечения измерения плотностей жидких сред, в него введены последовательно соединенные компаратор, пятый счетчик, дешифратор, контактный переключатель и третья схема совпадения, а также четвер- 20 тая схема совпадения, делитель частоты, выполненный в виде шестого и седьмого счетчиков, и второй формирователь, причем вход компаратора подключен к выходу первого формирователя выход компараЭ 2S тора подключен к второму «ходу третьей схемы совпадения и одновременно к счегностью, обеспечивает непосредственно высокоточную цифровую индикацию при ра6оте на одной акустической базе в широком динамическом, диапазоне изменения" плотности жидких сред.

Ф ормула изобретен ия

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Nî 626410, кл, 0 01 8 29/04, 1977.

862071

rr/g

Составитель H. Бурбело

Реда тор O. Филиппова Техред А.Бабинец Корректор М. Немчик

Заказ 6537/40 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственыаго комитета СССР по делам изобретений и открытий

11ЗОЗ5, Москва, Ж-35 Раушская наб., д, 4/5

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