УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ Российский патент 1997 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных областях техники для измерения физико-механических параметров среды, в частности в пивоваренной промышленности для определения массовой доли сухих веществ в пивном сусле.

Известно устройство для измерения физико-механических параметров среды, содержащее генератор импульсов, излучающий и приемный преобразователи, усилитель и вычислитель /1/.

Однако известное устройство не отличается достаточной точностью измерения, так как не учитывает влияние температуры на достоверный результат измерений.

По технической сущности наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения физико-механических параметров среды, содержащее управляемый генератор импульсов, выход которого подключен к входу приемо-передающего узла, выход которого соединен с входом управления управляемого генератора импульсов в первым частотным входом блока сопряжения, выход которого подключен к блоку регистрации /2/.

Однако и это известное устройство не отличается высокой точностью измерения из-за отсутствия технических средств, способных учитывать влияние температуры.

Техническим результатом является повышение точности измерений в широком диапазоне температур.

Для этого в устройстве для измерения физико-механических параметров среды, содержащем управляемый генератор импульсов, выход которого подключен к входу приемо-передающего узла, выход которого соединен с входом управления управляемого генератора импульсов и первым частотным входом блока сопряжения, выход которого подключен к блоку регистрации, введены датчики температуры и преобразователь температуры в частоту, а блок регистрации выполнен в виде вычислителя, ПЗУ программ, ПЗУ характеристик и индикатора, причем выход датчика температуры подключен через преобразователь температуры в частоту ко второму частотному входу блока сопряжения, первый информационный вход вычислителя является входом блока регистрации, первый и второй адресные выходы вычислителя соединены соответственно с адресными входами ПЗУ программ и ПЗУ характеристик, выходы данных которых подключены к второму информационному входу вычислителя, информационный выход которого подключен к входу индикатора, кроме того, блок сопряжения выполнен в виде мультиплексора, приемо-передающий узел выполнен в виде обратимого преобразователя и отражателя, а управляемый генератор импульсов выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, синхронизируемого генератора и формирователя импульсов, причем вход усилителя входом управления управляемого генератора импульсов, выход которого является выходом формирователя импульсов.

Сущность изобретения заключается в том, что за счет отслеживания температурных изменений и преобразования их в частоту следования импульсов с дальнейшей обработкой данных в предлагаемом устройстве реализуется нелинейная зависимость измеряемого параметра от скорости звука и температуры в исследуемой сфере.

Сравнение предлагаемого устройства с ближайшим аналогом позволяет судить о выполнении критерия "новизна", отсутствие в аналогах отличительных признаков говорит о выполнении критерия "изобретательский уровень", а успешно проведенные испытания подтверждают возможность промышленного использования.

На чертеже представлена функциональная блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит управляемый генератор 1 импульсов, приемо-передающий узел 2 в виде обратимого электроакустического преобразователя 3 и отражателя 4, датчик 5 температуры, преобразователь 6 температуры в частоту, блок сопряжения в виде мультиплексора 7 и блок 8 регистрации в виде мультиплексора 7 и блок 8 регистрации в виде вычислителя 9, ПЗУ 10 программ и ПЗУ 11 характеристик и индикатор 12.

Управляемый генератор 1 содержит усилитель 13, синхронизируемый генератор 14 и формирователь 15 импульса.

Вычислитель 9 может быть выполнен на базе микросхемы 1816БЕ35, а ПЗУ 10 и 11 на базе микросхемы 573РФ2.

Преобразователь 3 выполнен из пьезокерамики, а отражатель 4 из металла.

Выход управляемого генератора 1 импульсов подключен к входу приемо-передающего узла 2, выход которого соединен с входом управления управляющего генератора 1 импульсов и первым частотным входом блока сопряжения, выход которого подключен к входу блока 8 регистрации. Выход датчика 5 температуры подключен через преобразователь 6 температуры в частоту к второму частотному входу блока сопряжения, первый информационный вход вычислителя 9 является входом блока 8 регистрации, первый и второй адресные выходы вычислителя 9 соединены соответственно с адресными входами ПЗУ 10 программ и ПЗУ 11 характеристик, выходы данных которых подключены к второму информационному входу вычислителя 9.

При включении устройства синхронизируемый генератор 14 вырабатывает электрический импульс, который поступает на вход формирователя 15, сформированный импульс с которого поступает на преобразователь 3. Последний излучает акустический сигнал, который, проходя через исследуемую среду и отражатель от отражателя 4, возвращается на преобразователь 3 и после преобразователя в электрический сигнал запускает через усилитель 13 синхронизированный генератор 14.

В установившемся режиме в зависимости от физико-механических свойств среды /в частности массовой доли сухих веществ в растворе/ на выходе управляемого генератора 1 формируется последовательность импульсов с соответствующей частотой, поступающая на первый вход мультиплексора 7.

На второй вход мультиплексора 7 с выхода преобразователя 6 поступает последовательность импульсов с частотой, соответствующая температуре исследуемой среды.

С выхода мультиплексора 7 сигналы поступают на первой информационный вход вычислителя 9, на второй информационный вход которого поступают команды из ПЗУ 10 программ. В соответствии с программой, записанной в ПЗУ 10, вычислитель 9 измеряют частоты f₁ и f₂, обращается к ПЗУ 11 характеристик, где хранятся таблицы зависимостей электромеханических параметров среды в зависимости от f₁ и f₂Z_среды F(f₁, f₂)}
С выхода ПЗУ 11 характеристик предварительные данные характеристики исследуемой среды поступают на второй информационный вход вычислителя 9, который рассчитывает окончательный результат измерения, который с информационного выхода поступает на индикатор 12.

По существу блок 8 регистрации реализует функции нелинейного преобразователя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных областях техники для измерения физико-механических параметров среды, в частности в пивоваренной промышленности для определения массовой доли сухих веществ в пивном сусле. Для повышения точности измерений в устройстве для измерения физико-механических параметров среды, содержащем управляемый генератор 1 импульсов, приемо-передающий узел 2, блок 7 сопряжения и блок 8 регистрации, введены датчик 5 температуры и преобразователь 6 температуры в частоту, а блок 8 регистрации выполнен в виде вычислителя 9, ПЗУ 10 программ, ПЗУ 11 характеристик и индикатора 12. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для измерения физико-механических параметров среды, содержащее управляемый генератор импульсов, выход которого подключен к входу приемопередающего узла, выход которого соединен с входом управления управляемого генератора импульсов и первым частотным входом блока сопряжения, выход которого подключен к блоку регистрации, отличающееся тем, что в него введены датчики температуры и преобразователь температуры в частоту, а блок регистрации выполнен в виде вычислителя, ПЗУ-программ и ПЗУ-характеристик и индикатора, причем выход датчика температуры подключен через преобразователь температуры в частоту к второму частотному входу блока сопряжения, первый информационный вход вычислителя является входом блока регистрации, первый и второй адресные выходы вычислителя соединены соответственно с адресными входами ПЗУ-программ и ПЗУ-характеристик, выходы данных которых подключены к второму информационному входу вычислителя, информационный выход которого подключен к входу индикатора. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок сопряжения выполнен в виде мультиплексора. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приемопередающий узел выполнен в виде обратимого преобразователя и отражателя. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что управляемый генератор импульсов выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, синхронизируемого генератора и формирователя импульсов, причем вход усилителя является входом управлении управляемого генератора импульсов, выход которого является выходом формирователя импульсов.