Устройство измерения скорости ультразвука Советский патент 1985 года по МПК G01N29/02 

Фиг.1

1 1

Изобретение относится к акустическим измерениям .и может быть использовсяно преимущественно при гидрофизических исследованиях.

Известно устройство измерения скорости звука, содержащее последовательно соединенные генератор зондир.ую1чих импульсов, излучающий и приемный преобразователи с защитныьш мембранами, усилитель, регулируемую задержку и импульсньй селектор .Си

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, вызванная паразитными акустическими задержками в защитных мембранах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство измерения скорости ультразвука, содержащее соединенные последовательно генератор зондируюрщх импульсов, излучающий и приемный преобразователи с защитными мембранами, селектор, усилитель, первый и второй триггеры, коммутатор, соединенный вторым входом с выходом пер.вого триггера, интегратор, управляемый генератор, делитель частоты и распределитель импульсов, соединенный первым выходом с входом генератора зондирующих импульсов, вторым выходом - с вторым входом второго триггера и третьим выходом с вторым входом первого триггера,, и соединенньй с выходом управляемого генератора регистратор 2}.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная погрешностью, вносимой задержкой в загщтных мембранах.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство измерения скорости ультразвука, содержащее соединенные последовательно генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи с защитными мембрана и,, селектор, усилитель, первый и второй триггеры, коммутатор, соединенный вторым входом с выходом первого триггера, интегратор, управляемый генератор, делитель частоты и распределитель импульсов, соединенный первым выходом с входом генератора зондирующих импульсов, вторым выходом - с вторым входом второго триггера и третьим выходом 73842

с вторым входом первого триггера, и соединенный с вьссодом управляемого генератора регистратор, снабжено линией задержки, включенной -между с выходом генератора зондирующих импульсов и вторым входом селектора. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства измерения скорости ультразвука j на фиг. 2 - временные диагJO раммы его работы.

Устройство измерения скорости ультразвука содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, излучающий 2 и приемный 3 преобразователи с защитными мембранами 4 и 5, селектор 6, усилитель 7, первьй 8 и второй 9 триггеры, коммутатор 10, соединенный вторым входом с выходом первого триггеQ ра 8, интегратор 11, управляемый генератор 12, делитель 13 частоты и распределитель 14 импульсов, соеди- ненньй первым выходом с входом генератора 1 зондируюп х импульсов, вто5 рым выходом - с вторым входом второго триггера 9 и третьим выходом - с вторым входом первого триггеоа 8, включенную между, выходом генератора 1 зондируюргих импульсов и вторым входом селектора 6 линию 15 задержки и соединенный с выходом управляемого генератора 12 регистратор 16.

Устройство измерения скорости ультразвука работает следукщим образом,

Управляемьй генератор 12 создает непрерывную последовательность импульсов, которая через делитель 13 частоты с коэффициентом деления h подается на вход распределителя 14 импульсов, которьй представляет собой сдвиговый регистр. Импульсы на каждом из его последующих выходов смещены относительно предьщущего выхода на период выходного сигнала делителя 13 частоты. По переднему фронту импульса с первого выхода распределителя 14 импульсов генератор 1 зондирующих импульсов выдает короткий импульс 17 на излучающий преобразователь 2 и в линию 15 задержки. Излученный ультразвуковой импульс распрост 1аняется от преобразователя 2 через мембрану 4 в контролируемую среду. Дойдя до мембраны

5 5 приёмного преобразователя 3, он частично отражается от границы раздела контролируемая среда - материал мембраны и вновь возврап(ается к 3 мембране 4 излучающего преобразовате ля 2. Здесь он вновь претерпевает отражение от упомянутой границы раздела сред и возвращается к приемному преобразователю, образуя первый эхосигнал 18 ( j 1 на фиг. 2), В зависимости от материала и конструкции мембраны, а также параметро контролируемой среды в измерительном участке возможно 8-12 таких отражений ( i 8-12) до практического затухания последовательности эхоимпульсов. Сигнал с выхода генератора 1 зондирующих импульсов задерживается линией 15 задержки и открывает селектор 6 к моменту прихода j-г отражения. С приемного преобразовате ля 3 черег открытый селектор 6 j -и эхоимпульс поступает на вход усилителя 7 и.затем на вход установкив 1 первого триггера 8. Последний формирует сигнал 19, передний фронт которого соответствует моменту регистрации -го эхоимпульса, а задний фронт образуется по переднему фронту импульса на третьем выходе распределителя 14 импульсов. Сигнал с выхода первого триггера 8 поступает на вход Г второго триггера 9, на вход синхронизации которого поступает импульс 20 со второго выхода ,распределителя 14 импульсов. При этом второй выход распределителя 14 импульсов является i-ым разрядом сдвигового регистра, а третий выход - К -ым разрядом, К : i и должно соблюдаться равенство Если время, равное (л- 1) перио дам следования импульсое с делителя 13 частоты, больше времени распространения j-ro эхосигнала в конт84 , 4 ролируемой среде, то на выходе второго триггера 9 образуется сигнал лог. . Открытый по управлякяцему входу сигналом с выхода первого триггера 8 коммутатор 10 соединяет выход второго триггера 9 с входом интегратора 11. Напряжение на выходе интегратора 11 увеличивается и, поступая на управляющий вход управляемого генератора 1,, увеличивает его выходную частоту до выполнения равенства упомянутых временных интервалов. Если время, равное (i - 1) перио- дам следования имйульсов с делителя 13 частоты, меньше времени распространения j-го эхосигнала в среде, то работа устройства аналогична, с той разницей, что на выходе второго триггера 9 действует сигнал лог.О. При этом вход интегратора 11 через коммутатор 10 заземлен на время действия импульса с первого триггера 8, напряжение на выходе интегратора 11 уменьшается, что приводит к понижению частоты управляемого генератора 11 до вьтолнения упомянутого равенства. В предлагаемом устройстве в установившемся режиме осзществляется равенство времени прихода j-ro эхоиг-тульса в контролируемой среде ,и временного интервала, соответствук его Ч I - 1) f) периодам следования выходных импульсов управляемого генератора, в отличие от прототипа, где уравновешивание осуществляется 1А периодами управляемого генератора, Использование изобретения позволяет повысить точность измерений за счет уменьшения в ( i - 1) раз относительной погрешности из-за защитных мембран.

иг.2

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее соединенные пс4,ледовательно генератор зондирующих импульсов, излучающий и приемный преобразователи с защитными мембранами, селектор, усилитель, первый и второй триггеры, коммутатор, соединенньй.,вторым входом с выходом первого триггера, интегратор, управляемый генератор, делитель частоты и распределитель импульсов, соединенный первым выходом с входом генератора зондирующих импульсов, вторым выходом - с вторым входом второго триггера и третьим выходомс вторым входом первого триггера, и соединенный с выходом управляемого генератора регистратор, о т л и ча юще ее я тем, что, с целью повьппения точности измерений, оно снабжено линией задержки, включенной между выходом генератора зондирукжщх импульсов и вторьо | входом селектора.