Измеритель скорости ультразвука Советский патент 1983 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к технике акустических измерений и может быть использовано для автоматического измерения скорости ультразвука и дисперси

Известен измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно соединенные стартовый генератор, генератор зондирующих импульсов, преобразователь, усилитель, формирователь, линию задержки, генератор стробимпульсов, схему совпадений и частотомер J

Недостаток известного измерителя невозможность измерения дисперсии скорости распространения ультразвука.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, первый блок развязки, первый преобразователь, предварительный усилитель, формирователь импульсов, линию задержки, формирователь стробимпульсов, схему И, выход которой соединен с первым входом генератора зондирующих импульсов, усилитель-ограничитель, включенный между предварительным усилителем и схемой И последовательно соединенные кварцевый генератор, первый счетчик и первый триггер, вторые входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам генератора зондирующих импульсов, а выход - к третьему входу схемы И, а также регистратор 2J.

Однако в известном устройстве невозможно измерять дисперсию скорости распространения ультразвука.

Поставленная цель достигается тем, что измеритель снабжен последовательно соединенными делителем частоты, вход которого подключен к второму выходу кварцевого генератора, дешифратором, первый выход которогр соединен с вторым входом генератора зондирующих и.мпульсов, второй выход - с первым входом регистратора, Т-триггером,, реверсивным счетчиком, второй вход которого соединен с третьим выходом кварцевого генератора, третий-вход с третьим выходом дешифратора, а выход - с вторым входом регистратора, последовательно соединенными вторым счетчиком и вторым триггером, входы которых соединены с третьим выходом генератора зондирующих импульсов, первый выход второго триггера подключен к третьему входу первого счетчика, а второй - к четвертому входу реверсивного счетчика, последовательно соединенными коммутатором, включенным между первым блоком развязки и генератором зондирующих импульсов и соединен- ным с выходом Т-триггера, вторым преобразователем и вторым блоком развязки, -включенным между коммутатором и вторым преобразователем.

Ш ..

На чертеже представлена блоксхема измерителя..

Измеритель скорости ультразвука с содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, первый блок 2 развязки, первый преобразователь 3, предварительный усилитель 4, формирователь 5 импульсов, . линию 6 задержки, формирователь 7 .. стробимпульсов, схему И 8, выход которой соединен с первым входом генератора 1 зондирующих импульсов, усилитель-ограничитель 9, включенный между предварительным усилителем и схемой И 8, последовательно соединенные кварцевый генератор 10, первый счетчик 11 и первый триггер 12, вторые входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам генератора 1, а выход - к третьему входу схемы 8 И, регистратор 13, последовательно соединенные делитель И частоты, вход которого подключен к второму выходу кварцевого генератора 10, деимфратор 15, первый выход

5 которого соединен с вторым входом генератора 1 зондирующих импульсов, второй выход - с первым входом регистратора 13, Т-триггер 16, реверсивный счетчик 17, второй вход которого соединен с третьим выходом кварцевого генератора 10, третий вход - с третьим выходом дешифратора 1$, а выход - с вторым входом регистратора 13 последовательно соединенные второй счетчик 18. и второй триггер 19, входы которых соединены с третьим выходом генератора 1.

Первый выход второго триггера 19 подключен к третьему входу первого

Q счетчика 11, а второй - к четвертому входу реверсивного счетчика 17 кроме того, измеритель содержит последовательно соединенные коммутатор 20, включенный между первым блоком 2 развязки и генератором 1 и соединенный с выходом Т-триггера 16, второй преобразователь 21 и второй блок 22 развязки, включенный между коммутатором 20 и вторым преобразователем 21. Измеритель скорости ультразвука работает следующим образом. Сигнал с кварцевого генератора 10 поступает на делитель И частоты и далее на дешифратор 15 который формирует импульсы для запуска генератора 1 зондирующих импульсов и Т-триг гера. Генератор 1 зондирующих импульсов срабатывает , и его импуль.с поступает на коммутатор 20, который подклю чает преобразователь 3 через блок 2 развязки в соответствии с сигналом Т-триггера. Основным назначением бло ков 2 и 22 развязки.является согласование выходного сопротивления преобразователей 3 и 21 с низким входны сопротивлением генератора 1 зондирующих импульсов и входом предварительного усилителя k. Далее преобразователь 3 преобразует электрический сигнал в ультразвуковые радиоимпульсные колебания определенной частоты, которые излучаются в контролируемую среду 23. Преобразователи 3 и 21 конструктивно выполнены так, что имеют различные резонансные частоты. . ) ОднавременНо импульс генератора Г поступает на входы счетчика 11 и триггера 19. Триггер 19 запускается и на его выходах появляются уровни напряжения, разрешающие работу счетчика 1 1 и реверсивного счетчика 17Счетчик 11 формирует стабильный временной интервал t,,-tn путем подсчета определённого от 1 до п количества импульсов кварцевого генератора 10. После заполнения счетчик П импульсо пропускает п-ый импульс и сбрасывает ся в исходное состояние. Триггер 12 также запускается импульсом генератора 1 зондирующих импульсов и вырабатывает при этом запрещающий уровень для схемы И 8. Переброс триггера 12 в исходное соетояние осуществляется стабилизирован ным по времени от начала запуска п-ы импульсом, поступающим с выхода счет чика 11 импульсов, после чего схема И 8 обеспечивается по третьему входу разрешаюи1им уровнем. К моменту времени t ультразвуков импульс успевает переотразиться в акустически контролируемой среде m ра от защитных мембран преобразователей 3 и 21. Ультразвуковой i раз отражен ный сигнал преобразуется с помощью . преобразователей 3 или 21 в электрический сигнал и через блок 2 развязки и коммутатор 20 поступает на вход предварительного усилителя j,которые усиливается до определенной величины, С выхода усилителя Ц сигнал подается на формирователь 5 который является пороговым каскадом с положительной обратной связью, формирующим перепады напряжения при достижении входным игналом заданного уровня, Импульсные перепады напряжения форирователя 5 подаются через линию 6 адержки на формирователь 7 стробимпульсов, формирующий задержанные стробимпульсы. Формирование по принятому ультразвуковому сигналу фронтов с высокой крутизной осуществляется широкополое ным усилителем-ограничителем 9 который выдает на выходе усиленные и ограниченные перепады напряжений с высокой крутизной фронтов. Наиболее крутой перепад информативного сигнала, соответствующий моменту времени t, стробируется схемой И 8 посредством стробимпульса формирователя 7 стробимпульсов, поступающего на первый вход схемы И 8 и посредством перепадов напряжения, поступающих на третий вход схемы И 8 с триггера 12. По наиболее крутому фронту информативного сигнала схемы И 8 формирует на своем выходе запускающий импульс, поступающий на запуси генератора 1 зондирующих импульсов. В устройстве вoзникa oт автоциркуляциоиные колебания, частота которых пропорциональна скорости распространения ультразвука в контролируемой среде 23. При этом измерения производятся на частоте ультразвука, соответствующей резонансной частоте преобразователя 3Счетчик 18 с предустановкой формирует временной интервал путем подсчета определенного числа импульсов автоциркуляции, зависящего от предварительной установки в счетчике 18 коэффициента счета. На протяжении этого периода времени триггер 19 выдает разрешающий уровень на реверсивный счетчик 17, который подсчитывает число импульсов кварцевого генератора 10. После заполнения счетчик 18 с предустановкой сбрасывается в исходное состояние. Триггер 19 вырабатывает при этим уровни напряжения, запрещающие работу счетчика 11 и ос510167танавливающие реверсивный счетчик 17Таким образом, в реверсивном счетчиКС 17 записывается число, пропорциональное скорости распространения ультразвука в среде определенной час-, тоты, зависящей от резонансной частоты преобразоЕзтеля. После того Т-триггер 16 сигналом переводит реверсивный счетчик 17 в - - режим вычитания, и с помощью коммута- о тора 20 отключает от схемы измерения преобразователь 3 и подключает к схеме измерения преобразователь 21. Процесс .змерений повторяется в описанНОИ выше последовательности, только 15 364 в этом случае из числа занесенного реверсивный счетчик 17, вычитается число импульсов, пропорциональное скорости, распространения ультразвука на частоте, соответствующейрезон;н сной частоте преобразователя 21 В оезультате в памяти реверсивного счетчика 17 остается число, пропорциональмое разности скоростей распространения ультразвука на различных частотах т.е. пропорциональное дисперсии скорости ультразвука Изобретение позволяет измерять наряду со скоростью распространения ультразвука дисперсию.

ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА, содержащий последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, первый блок , первый преобразователь, предварительный усилитель, формирователь импульсов, линию задержки, формирователь стробимпульсов, схему И, выход которой соединен с первым входом генератора зондирующих импульсов, усилитель-ограничитель, вклиэченный между предварительным усилителем и схемой И, последовательно соединенные кварцевый генератор, первый счетчик и первый триггер, вторые входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам генератора зондирующих.импульсов, а выход - к третьему входу схемы И, а также регистратор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения измерения дисперсии ультразвука, он снабжен последовательно соединенными делителем частоты, вход которого подключен к второму выходу кварцевого генератора, дешифратором, первый выход которого соединен с вторым входом генератора зондирующих импульсов, второй выход - с первым входом регистратора, Т-триггером, реверсивным счетчиком, второй вход которого соединен с третьим выходом кварцевого генератора, третий вход - с третьим выходом дешифратора, а выход - с вторым входом регистратора, последовательно соединенными вто(Л рым счетчиком и вторым триггером, входы которых соединены с третьим выс ходом генератора зондирующих импульсов, первый выход второго триггера подключен к третьему входу первого счетчика, а второй - к четвертому входу реверсивного счетчика, последовательно соединенными коммутатором, включенным между первым блоком разО5 вязки к генератором зондирующих имVI пульсов и соединенным с выходом Т-тригОд гера, вторым преобразователем и втоО) рым блоком развязки, включенным между коммутатором и вторым преобразователем.