Устройство для измерения амплитуды ультразвуковых импульсных сигналов Советский патент 1983 года по МПК G01N29/04 

4

4: О

Изобретение относится к Hepaspyiaalomej y контролю качества изделий при помощи ультразвуковых импульсных сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения амплитуды ультразвуковых импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенные электроакустический преобразователь, усилитель, компаратор, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные амплитудный детектор и линию задержки, выход которой соединен со вторым входом счетчика импульсов, а вход аг плитудного детектора - с выходом компаратора, и регистратор Cl.

Недостатком известного устройства является низкая разрешающая спосо5ность в случае, когда длительность измеряемых ультразвуковых импульсных сигналов соизмерима с интервалами времени между ними.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения амплитуды ультразвуковых импульсных сигналов, содержащее последовательно соединенны Электроакустический преобразователь, усилитель, компаратор, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь последовательно соединенные амплитудный детектор и линию задержки, выход которой соединен со вторым входом счетчика импульсов, а вход амплитудното детектора - с выходом компаратора, и регистратор, снабжено фильтром, включенным между усилителем и компаратором, триггером и коммутатором, выход которого соединен с входом регистратора, вход - с выходом счетчика импульсов, вход триггера соединен с выходом амплитудного детектора, второй вход триггера - с выходом линии задержки, а выход триггера с входом линии задержки и вторыми входами фильтра и коммутатора, а вы ход цифроаналогового преобразователя соединен со вторым входом компаратора.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные электроакустический преобразователь 1, усилитель 2, фильтр 3с управляемой добротностью, компаратор 4, счетчик 5 импульсов, коммутатор б и регистратор 7, последовательно соединенные амплитудный детектор 8, триггер 9 и линию 10 задержки, а также цифроаналоговый преобразователь 11. Выход компаратора 4 соединенс входом амплитудного детектора 8, выход линии зад;ержки - со вторыми вхоДами триггера 9 и счетчика 5, выход триггера 9 - со вторыми

(управляющими ; входами коммутатора б и фильтра 3, выход счетчика 5 соединен с входом цифроаналогового преобразователя 11, а выход-последнего со вторым входом компаратора 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Ультразвуковые импульсные сигналы принимаются широкополосным электроакустическим преобразователем 1, преобразуются им в электрические сигналы (диаграмма а на фиг.2 ), которые далее усиливаются усилителем 2. Уси- ленные сигналы поступают на резонансный фильтр 3 с установленной добротностью, причем в 1€ачальном состоянии фильтр не демпфирован. Сигнал на его выходе представляет собой экспонен- циально затухающие синусоидальные колебания с резонансной частотой фильтра и декрементом затухания, определяюпдимся добротностью резонансной системы. Компаратор 4. преобда-, зует резонансные колебания (фиг.2б) в серию импульсов, представленную на фиг.26,число которых зависит от .амплитуды входного сигнала и порога срабатывания компаратора. В начальномсостоянии устанавливается порог срабатывания компаратора (U), исходя из предполагаемого динамиЧеского диапазона измеряемых сигналов. Число импульсов на выходе компаратора 4 подсчитывается счетчиком 5 импульсов. При этом счетчик 5 через цифроаналоговый преобразователь 11 увеличивает порог срабатывания компаратора 4 пропорционально считанному числу импульсов, тем самым увеличивая разрешающую способность устройства в случае, когда длительность ультразвуковых импульсных сигналов соизмерима с интервалами времени между ними. Начиная с некоторого числа N импульсов счет прекращается, поскольку порог компаратора превысит значение амплитуды резонансных колебаний фильтра, которые по окончанию воздействия входного сигнала спадают по экспоненциальному закону. Это фиксируется амплитудным детектором 8 как конец серии импульсов (фиг.2гЬ что вызывает срабатывание триггера 9. Сигнал последнего, представленный на фиг.2д разрешает вывод информации со счетчика 5 на регистратор 7, осуществляемый коммутатором б, и одновременно производит демпфирование резонансного фильтра З. Демпфирование приводит к быстрому высвобождению оставшейся части запасенной энергии измеряемого сигнала. Время демпфирования, а также время вывода результата измерения на регистратор определяется временем задержки линии 10 задержки, по истечении которого устройство возвращается в исходное состояние. Амплитуда входного сигнала (и)связана с измеренными величинами следующим образом: п( -.напряжение одной ступени/ формируемое цифроаналоговым преобразователем; Рд - резонансная частота фильтра - постоянная времени фильтраj 1 - коэффициент пропорциональности. Величина Т связана с исходной добротностью Я фильтра 3 соотношением . Изобретение позволяет измерятБ амплитуды близко расположенных импульсов без уменьшения динамического диапазона измеряемых амплитуд.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЗШТУда УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ, содержсццее последовательно .соединенные электроакустический пре -образователь, усилитель, компаратор счетчик импульсов и цифроанешоговый .преобразователь, последовательно coef дийенные амплитудный детектор и линию .задержки, выход которой соединен со вторым входом счетчика импульсов, а вход амплитудного детектора - с вы ходом компаратора, и регистратор, ,отл ич ающе вся тем, что., с целью повышения разрешающей способности, оно снабжено фильтром, включенным между усилителем и компаратором, триггером и коммутатором, выход которого соединен с входом регистратора, вход - с выходом счетчика импульсов, вход триггера соединен с выходом амплитудного детектора, второй вход триггера - с выходом линии задержки, . ;а выход триггера - с входом линии 1 задержки и вторыми входами фильтра и коммутатора, а выход цифроаналогового преобразователя соединен совто-§ рым входом компаратора. (Л