Ультразвуковое устройство для контроля физико-химических свойств сред Советский патент 1984 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к контрол но-измерительной технике и может б использовано для контроля линейных размеров, а также для анализа сост ва и свойств твердых, жидких и газ образных сред по скорости распрост ранения ультразвука. Известно ультразвуковое устрой ство, содержащее частотомер и посл довательно соединенные импульсный генератор, ультразвуковые излучате и приемник, усилитель, формирователь и счетчик импульсов, второй вход которого и выход соответстве но связаны с выходом и входом гене ратора. Частотоме ; подключен к ген ратору l . Недостатком этого устройства является низкое быстродействие изза низкой частоты импульсов на входе частотомера вследствие возбу дения генератора N -ным импульсом многократного отражения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для контроля физйко-хим ческих свойств сред, содержащее последовательно соединенные импуль ный генератор, ультразвуковой приемоизлучатель - и приемник, усилитель , формирователь и счетчик импульсов, второй вход которого и выход соответственно связаны с выходом и входом генератора, и часто томер 2j . Хотя быстродействие такого устро ства и больше, чем у вышеописанного но и оно остается приблизительно в 2 раза меньшим, чем у синхрокольцев го измерителя с запуском генератора .от первого акустического импульса прямого прохождения. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковое устройство для контроля физико-химических свойств сред, содержащее последовательно соединенные импульсный генератор, ультразвуковой приемоизлучатель и приемник, усилитель, формиро ватель и счетчик импульсов, второй вход которого и выход соответствен но, связаны с выходом и входом гене ратора, и частотомер, снабжено поледовательно соединенными вторым усилителем, вторым формирователем, схемой ИЛИ, причем вход второго усилителя связан с входом приемоизлучателя, второй вход схемы ИЛИ подключен к выходу первого формиров теля, а выход схемы ИЛИ подключен к частотомеру. На чертеже изображена блок-схема устройства для контроля физико-хими ческих свойств сред. Устройство.содержит импульсный .генератор 1, подключенный к приемоизлучателю 2.Приемник 3 ультразвука связан с входом усилителя 4, к выходу которого подключен формирователь 5, Выход формирователя 5 связан с входом счетчика 6, выход которого, в свою очередь, подключен к входу генератора 1. С приемоизлучателем 2 связан дополнительный усилитель 7, выход которого через дополнительный формирователь 8 подключен к входу схемы 9 ИЛИ, на второй вход схемы 9 поступает сигнал с выхода формир.ователя 5. К выходу схемы 9 подключен частотомер 10. Устройство работает следующим образом. Синхронизируемый генератор 1 возбуждает приемоизлучатель 2. Одновременно импульсом с дополнительного выхода генератора 1 счетчик 6 устанавливается в исходное состояние. Ультразвуковой импульс проходит через мембрану и звукопровод приемоизлучателя 2, распространяется через контролируемую среду в направлении к приемнику 3 и частично отражается от границы контролируемой среды через время после возбуждения приемоизлучателя 2, гдеD - время прохождения импульса в контролируемой среде, л - время задержки импульса в мембране и звукопроводе. Акустический импульс принимается приемником 3 через время С - 2 c/ после возбуждения приемоизлучателя ; 2. Через время 2 +2СцПосле его возбуждения приемоизлучатель. 2 примет отраженный импульс. Таким образом, временной сдвиг между принятыми приемоизлучателем. 2 и приемником 3 импульсами при условии идентичности их мембран и звукопроводов равен t . Через время 2с после приема первого импульса приемник 3 принимает второй импульс, вызванный вторичным отражением от приемоизлучателя 2 акустического импульса, отразившегося ранее от приемника 3. Принятые импульсы усиливаются усилителем 4 и поступают на вход формирователя 5.Формирователь 5 осуществляет амплитудное детектирование и формирование входных импульсов для последующего запуска счетчика б , который выполняет деление частоты следования входных импульсов на N . Аналогично через -время 2 после риема приемоизлучателем 2 первого хо-импульса им принимается следуюий импульс многократного отражеия, принятые импульсы усиливаются силителем 7 и подаются на формироатель 8. Импульсы многократного отражения периодом 2 продолжают поступать а пpиe ;oизлyчaтeлы 2 и приемник

3. Через время . (N-DD после приема первого импульса прямого прохождения на приемник 3 Поступает N -ный акустический импульс. Через время после этого на приемоизлучатель 2также поступает N-ный акустический импульс. Коэффициенты усиления усилителей 4 и 7 выбирают с таким расчетом, чтобы амплитуды (N +1)-ых импульсов на выходах усилителей

4и 7 были меньше порогов срабатывания формирователей S и 8.

При появлении на входё счетчика б N -го импульса на его выходе формируется импульс, вызывающий повторное срабатывание генератора 1. Таким образом, повторное возбуждение приемоизлучателя: 2 происходит через время задержки сигнала в электронной схеме ) после появления на приемнике ЗЫ-го акустического импульса.

В результате на выходе формиро;Вателя 5 формируется синхропоследовательность импульсов, содержащая в одном циклеН импульсов, следующих друг за другом с интервалом 2 . Циклы повторяются с периодичностью

Т(2М -1)1 +2 + ,,д .

Частота появления импульсов на выходе формирователя 5 равна

, МN

. Te2N-Ot + Последовательность импульсов йа выходе формирователя 8 также содержит N импульсов, сдвинутых относително выходных импульсов схемы 5 на время 1 , и дополнительно к ним по одному зондирующему импульсу -в каждом цикле длительностью Т.Импульсы с выходов формирователей 5 и 8 поступают на вход схекы 9, выполняющей логическую операцию ИЛИ. Длительность выходного импульса схемы

5установлена с тем расчетом, чтобы N -и импульс на выходе схемы 5,

вызывающий срабатывание генератора, налагался по времени на следующий за ним с небольшой задержкой импульс на выходе схемы 8, соответствующий зондирующему си.гналу генератора 1. в результате при суммировании схемой 9 эти импульсы сливаются в один. Частота появления импульсов на входе частотомера 10 Определяется как 2Н

0

(2N -1}1 ,ft По показаниям частотомера 10 судят о скорости распространения

5 ультразвука или о протяженности акустической базы..

Если быстродействие блоков частотомера 10 недостаточно для повторнрго срабатывания через время ,д между импульсами на fero входе, то

0 результат измерения запишется как 1 2N -1

(2К|-1) +2гм+ЧА В прототипе измеряемая частота

5 импульсов на выходе формирователя составляет

к

in 5 - -

(2N -1)-: ,л Таким образом, частота появления

0 импульсов на входе частотомера в предлагаемом устройстве практически в 2 раза выие, чем в известном.При равных заданных погрешностях дискретности измерения частоты это позволя5ет в два раза повысить быстродействие контроля вследствие уменьшения измерительного временного интервала. Так как измеряемая в предлагаемом устройстве частота близка к l/vt,

0 то оно по своему быстродействию практически эквивалентно обычному синхрокольцу с запуском генератора от первого импульса прямого прохождения.

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СРЕД, содержащее последовательно соединенные импульсный генератор, ультразвуковой приемоизлучатель и приемник, усилитель, формирователь и счетчик импульсов, второй вход которого и выход соответственно связаны с выходом и входом генератора, н частотсмлер, отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия, оно снабжено последовательно соединенными втррым усилителем, вторым формирователем и схемой ИЛИ, причем вход BTopoix) усилителя связан с входом прием6и9лучателя, второй вход схемы ИЛИ подключен к выходу первого фоЕЯлирователя, а выход схемы ИЛИ подключен г к частотсадеру. 00 05