Акустический измеритель длины протяженных изделий Советский патент 1984 года по МПК G01B17/00 

1 Изобретение относится к измеритель ной технике, использующей метод импульсной звуковой эхолокации. для измерения размеров различных объект в строительстве и может быть исполь зовано для создания измерительной техники при автоматизации измерительных, операций. Известен одномерный прибор, содержащий генератор, преобразователь усилитель и блок индикации ij . Недостатками данного устройства являются невысокая экономичность при использовании электродинамических преобразователей и низкая помехо устойчивость. Наиболее близким к изобретению по достигаемому результату является акустический измеритель длины протяженных изделий, содержащий последовательно соединенные каскад запуска, генератор синусоидального сигнала, приемопередаюпщй: преобразователь, усилитель, каскад обработки импульсов и измеритель времени 2J Недостатками известного измерителя являются.низкие точность и надежность измерений, объясняемые тем что при возбуждении электродинамического преобразователя даже 2-3 периодами синусоидальных колебаний эхо сигнал будет иметь форму синуса с возрастающей амплитудой на нескольких первых полупериодак. При-, менение пороговых схем вызывает неоднозначность фиксирования прихода первого полупериода. Цель изобретения - повышение точности и надежности измерений, а также расширение области применения. Поставленная цель достигается тем, что акустический измеритель длины протяженных изделий, содержащий каскад запуска, генератор синусоидальных колебаний и последовательно соединенные приемопередающий преобразователь, усилитель, каскад обработки импульсов и измеритель времени,снабжен последовательно соединенными ждущим мультивибратором, су .матором, первым интегратором и суммато ром-повторителем, последовательно сое диненными триггером Шмитта, элементо ИЛИ, триггером запуска, триггером длительности, каскадом задержки и электронньм ключом, последователь 9 соединенными вторым интегратором, управляемым мультивибратором, генератором зоны, элементом И мультивиб- ратором индикации, вход ждущего мультивибратора соединен с выходом каскада запуска, выход сумматора-повторителя - с приемопередающим . преобразователем, вход триггера Шмитта - с выходом генератора синусог, идальных колебаний, выход электронного ключа соединен-с вторым входом сумматора-повторителя, второй вход усилителя, входы второго интегратора и измерителя времени соединены с выходом каскада задержки, выход мультивибратора индикации соединен с вторым входом измерителя времени, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом каскада запуска, второй вход триггера запуска соединен с вы,ходом ждущего мультивибратора, выход триггера запуска соединен с вторым входом сумматора и входом первого интегратора, выход генератора синусоидальных колебаний соединен с управляющим входом каскада задержки, выход триггера Шмитта соединен с вторым входом триггера длительности, второй выход каскада задержки соединен с вторым входом электронного ключа, выход каскада обработки соединен с вторым входом мультивибратора, третьим входом измерителя времени и вторым входом элемента И, а выход генератора зоны соединен с входом второго интегратора. ; На фиг, I приведена блок-схема ; предлагаемого, измерителя; на фиг.2 эпюры напряжений, поясняющие работу измерителя. Акустический измеритель длины протяженных изделий содержит последовательно соединенные каскад I запуска, ждущий мультивибратор 2, сумматор 3, первый интегратор 4, сумматор-повторитель 5,-приемо передающий преобразователь 6, усилитель 7, каскад 8 обработки импульсов, элемент И 9, мультивибратор 10 индикации, измеритель 11 времени, второй вход которого соединен с выходом каскада 8 обработки импульсов, а также последовательно соединенные второй интегратор 12, управляемый мультивибратор 13, генератор 14 зоны, выход которого соединен с вторым входом элемента И 9 и входом второго интегратора 12, н последовательно соединенные генератор 15 синусоидальных колебаний, триггер

шмитта 16, элемент ИЛИ 17, триггер роннькГ ключ 21, выход которого соединен с втррым входом сумматора повторителя 5, причем второй вход элемента ИЛИ 17 соединен с выходом каскада 1 запуска, второй вход триггера 18 запуска подключен к выходу ждущего мультивибратора 2, а его выход соединен с вторыми входами сумматора 3 и первого интегратора 4. Выход генератора 15 синусоидальных

.колебаний соединен с вторым входом каскада 20 задержки, второй выход триггера Шмитта 16 - с вторым входом триггера 19 длительности, второй выход каскада 20 задержки --с вторым входом электронного. ключа 21 , выход каскада 20 задержки подключен к вторым входам усилителя 7, измерителя 11 времени и входу второго интегратора 12, вькод каскада 8 обработки импульсов соединен с вторым входом мультивибратора 13 и третьим входом измерителя 11 времени.

Устройство работает следующим образом.

Каскад 1 запуска формирует одиночньш импульс 22 запуска, который запускает ждущий мультивибратор 2. Импульс 23, формируемый ждущим мультивиб|)атором 2, поступает на триггер 18 запуска и перебрасывает, его отрицательньш фронтом. Генератор 15 синусоидальных колебаний вырабатывает сигнал 24, который преобразуется триггером Шмитта 16 в импульсы 25 прямоугольной формы. Через элемент ИЛИ 17 импульс 25 перебрасывает триггер 18 в исходное состояние отри- ; дательным фронтом. Установка триггера 18 в исходное состояние при включении производится импульсом 22 через элемент ИЛИ 17; Формируемый триггером 18 импульс 26 отрицательным фронтом перебрасывает триггер 19 длительности, который .формирует импульс 27 длиной, равной полуперио-1 ду сигнала 24. Необходимая длительность импульса 27 обеспечивается по дачей на второй вход триггера 19 длительности импульсов 25 со второго; плеча триггера Шмитта 16. Импульс : 23 с выхода ждущего мультивибратора 2 и импульс 26 с выхода триггера 18 запуска поступают на сумматор, где

формируется импульс 28 длительностью . . Импульс 28 поступает на первый интегратор 4, который формиру ет линейно нарастающее напряжение 29. Сброс первого интегратора4 осуществляется отрицательным фроитои импульса 26 через разрядную цепь (не показана) за время

Дпя обеспечения совпадения конца импульса напряжения 29 с началом от рицательной полуволны синусоидального сигнала 24 используется каскад 20 задержки, который обеспечивает задержку на время импульсов сигнале 24 и 27 с выхода генератора.15 синусоидальных колебаний и триггера

19длительности. Эти импульсы поступают на электронный ключ 21 , на выхо1де его формируется отрицательная полуволна синусоидального напряжения. Сумматор-повторитель 5 обеспечивает сложение импульсов напряжений 29

и 30, формируя сигнал 31, который поступает на приемопередающий преобразователь. Импульс 27 с каскада

20задержки поступает на второй : интегратор и преобразуется в напряжение U|, пропорциональное длительное-; ти импульса 27. Принятый и усиленный усилителем 7 эхосигнап 33 поступает на каскад 8 обработки импульсов,

где преобразуется в нормированные по амплитуде импульсы 34. Положительным фронтом импульса 34 запускается управляемый мультивибратор 13, вырабатывающий импульс 35, длительность которого пропорциональна амплитуде Ц напряжения 32. Отрицательный фронт импульса 35 запускает генератор 14 в зоны, который вырабатывает импульс 36. Этот .импульс поступает на элемент И 9, на второй вход которого поступает импульсы 34. При совпадении по времени импульса 36 и отрицательного фронта импульса 34 запускается мультивибратор 10 индикации, который подключает индикаторные элементы измерителя 11 времени. В случае приема эхосигнала. от конца изделия длительность сравнивается с длительностью излученного импульса t ч- при совпадении этих длительностей в пределах импульса 36 на индикатор измерителя 11 времени отражается результат измерения времени распространения звука в изделии. В случае акустической помехи длительность

первого полупериода сигнала совпадает с t и индикация измерителя I1 времени не включается.

Частота сигнала 24 выбирается из условия f.0,5 УМ.где V - скорость звука, d - диаметр трубы. Длительность линейно нарастающего напряркеиия 29 выбирается из условия

, , где fro нижняя

fp- п

частота срабатывания преобразователя.

Таким образом, |приемопередающий преобразователь возбуждается тольно

на время перепада напряжения амплитудой 2V и длительностью C-i- что повьшает экономичность работы. Использование зондирующего импульса с сумматора повторителя дает возмпжность получить эхосигнап в виде сиI.,-

нусоиды с убывающей амплитудой, что

увеличивает однозначность результат ;измерений. Встроенная помехозащита позволяет отстроиться от строи тельно - монтажных шумов . Все это повьшает точность и надежность контроля ;

АКУСТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ;ДЛИНЫ ПРОТЯЖЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержа;ЩИЙ каскад запуска, генератор сину1соидальных колебаний и последователь |но соединенные приемопередающий пре;образователь, усилитель, каскад обработки импульсов и измеритель времени, отличающийся , тем, что, с целью повьшения точности; и надежности измерений, а также расширения области применения, он снабжен последовательно соединенными ждущим мультивибратором, сумматором, . первым интегратором и сумматоромповторителем, последовательно соедине ;ными триггером Шмитта, элементом ИЛИ,триггером запуска, триггером длительности, каскадом задержки и -электронным ключом, последовательно соединенными вторым интегратором. управляемым мультивибратором, генератором зоны, элементом Имультивибратором индикации, вход ждущего муль тивибратора соединен с выходом каскада запуска, выход сумматора-повторителя - с приемопередающих пре- образователем, вход триггера Шмитта |с выходом генератора синусоидальных ;колебаний, выход электронного ключа соединен с вторым входом сумматора повторителя, второй вход усилителя, входы второго интегратора и измерителя времени соединены с выходом касЬ када задержки, выход мультивибратора индикации соединен с вторым входом § измерителя времени, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом каскада (Л запуска, второй вход триггера запуска соединен с выходом ждущего мульт.иг вибратора, выход триггера запуска соединен с вторым входом сумматора и входом первого интегратора, выход генератора синусоидальных колебаний соединен с управляющим входом каскада задержки, выход триггера Шмитта сое00 динен с вторым входрм триггера длио д тельности, второй выход каскада задержки соединен с вторым входом со со электронного ключа, выход каскада обработки соединен с вторым входом мультивибратора, третьим входом измерителя времени и вторым входом элемента И, а выход генератора зоны соединен с вторым входом второго интегратора.

Л

la

,

Р.

ТО1

33

35 56

Фис7г