Устройство для измерения длин труб Советский патент 1985 года по МПК G01B17/00 

ИэЬбретение относится к измерительной технике и может ыть использовано для измерения длин труб. Известно устройство для измерени длин труб, содержащее блок запуска, генератор, обратимый ультразвуковой преобразователь, усилитель, соединенг ый с выходом обратимогр ультразвукового преобразователя, и измеритель временного интервала ij . Недостатком известного устройства является низкая точность измерений. Цель изобретения - повышение точ ности измерений. Поставленная цель достигается тем что устройство для измерения длин труб, содержащее блок запуска,.генератор, обратимый ультразвуковой преобразователь, усилители, соединенный с, выходом обратимого ультразвукового преобразователя, и измеритель временного интервала, снабжено последовательно соединенными триггером Шмитта, вход которого соединен с вы ходом генератора,триггером запуска, второй вход которого соединен с выходом блока запуска, триггером длительности, выход которого соединен с вторым входом усилителя и с первым входом измерителя временного интервала, и электронным ключом второй вход которого соединен с выходом генератора, а выход - с входом обратимого ультразвукового преобразователя, первым элементом ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом блока запуска, второй вход с выходом триггера Шмитта, выход с вторым входом триггера длительно сти , последовательно соединенными блоком обработки, вход которого сое динен с выходом усилителя, фазовым дискриминатором, первым генератором строб-импульсов, элементом И и триггером остановки, выход которого сое динен с вторьм входом измерителя временного интервала, последователь соединенными вторым генератором строб-импульсов, вход которого соединен с выходом фазового дискримина тора, .н элементом НЕ, выход которог соединен с вторым входом элемента И вторым элементом ИЛИ, первый вход которого, соединен с выходом второго генератора строб-импульсов, второй вход - с выходом блока запуска, выход - с вторьм входом триггера оста новки, третий вход измерителя време ного интервала соединен с выходом блока запуска. На фиг.1 изображена блок-схема . устройства для измерения длин труб; на фиг.2 - временные диаграммы устройства. Устройство для измерения длин тр содержит блок 1 запуска, генератор обратимый ультразвуковой преобразователь 3, усилитель 4, соединенный с выходом обратлглого ультразвукового преобразователя 3, измеритель 5 временного интервала, последовательно соединенные триггер б Шмитта, вход которого соединен с выходом генератора 2, триггер 7 запуска,второй вход которого соединен с выходом блока 1 запуска, триггер 8.длительности, выход которого соединен с вторым входом усилителя 4 и с первшл входом измерителя 5 временного интервала, и электронный ключ 9, второ.й вход которого соединен с выходом генератора 2, а выход - с входом обратимого ультразвукового преобразователя 3.Устройство содержит также элемент ИЛИ 10, первый вход которого соединен с выходом блока 1 запуска, второй вход - с выходом триггера 6 Шмитта,выход - с вторым входом Триггера 8 длительности, последовательно соединенные блок 11 обработки, вход которого соединен с выходом усилителя 4, фазовый дискриминатор 12, перевый генератор 13 строб-импульсов, элемент И 14 и триггер 15 остановки, выход которого соединен с вторым входом измерителя 5 временного интервала, последовательно соединенные второй генератор 16 строб-импульсов, вход которого соединен с выходом фазового дискриминатора 12, и элемент НЕ 17, выход которого соединен с вторым входом элемента И 14, второй элемент ИЛИ 18, первый вход которого соединен с выходом второго генератора 16 строб-импульсов, второй вход - с выходом блока 1 запуска, выход - с вторым входом триггера 15 остановки, третий вход измерителя 5 временного интервала соединен с выходом блока 1 запуска. Устройство для измерения длин труб работает следующим обоазом. БЛОК 1 запуска формирует одиночны импульс 19 запуска (фиг.2). Напряжение синусоидальной формы 20 с выхода генератора 2 наступает на триггер 6 Шмитта, которьй преобразует его в прямоугольные импульсы 21. На триггер 7 запуска поступают импульсы 19 с блока 1 запуска и импульсы 21 с выхода триггера 6 Шмктта, которые своими положительными фронтами формируют импульс 22. Отрицательный ФРОНТ этого импульса перебрасывает триггер 8 длительности, а возвращение его в исходное состояние производится очередным отрицательным фронтом импульсов 21 с выхода триггера б иьчитта через элемент ИЛИ 10. В результате на выходе триггера 8 длительности формируется импульс 23, который

управляет электронным ключом 9, вы-резая из синусоидального напряжения 20, подаваемого с выхода генератора 2, половину периода синусоидального напряжения 24. Этим напрп жением возбуждается обратимай ультразвуковой преобразователь.3.

Для обеспечения распрострэнения в трубе (не обозначена) плоской звуковой волны диапазон работы генератора 2 выбирают из условия i Г 0,5У/ где i - частота электрических синусоидальных колебаний, на выходе генератора 2; V - скорость распространения звуковой волны; d - диаметр трубы.

Импульс 23 с выхода триггера 8 длительности поступает на второй вход усилителя 4 и запирает последний на время действия зондирующего импульса 25. С момента воздействия положительного фронта импульса 23 с выхода триггера 8 на первый вход измерителя 5 временного интервала начинается процесс измерения времени распространения звука в . Обратимый ультразвуковой преобразователь 3 принимает эхо-сигнал от конца трубы с абсолютно жесткой крынкой (не обозначена) . Потом этот сигнал усиливается усилителем 4. и нормализуется по амплитуде в блоке 11 обработки. Импульсы 26 с выхода блока 11 обработки поступают на фазовый дискриминатор 12, который запускает второй генератор 16 строб-импульсов в момент времени t( прихода положительной полуволны импульса 26 и запускает первый генератор 13 стробимпульсов в момент времени t прихода отрицательной полуволны импульса. Второй генератор строб-импульсов вырабатывает импульсы 27 5 длительностью Т , а первый генератор 13 строб-импульсов вырабатывает импульс 28 длительностью Т,, .

При поступлении эхо-импульса

0 от стыкового соединения труб, имеющего положительную полярность первого полупериода, на выходе элемента НЕ 17 не будет импульсов. Если первый полупериод эхо-импульса имеет отрицательную полярность, то положительный фронт импульса 29 с выхода элемента И 14 перебросит триггер 15 остановки, который возвращается в исходное состояние положительным фронтом импульсов 27, с выхода второго генератора 16 стробимпульсов через второй элемент ИЛИ 18. Остановка измерителя 5 временного интервала производится положительным фронтом импульса 29.

В результате измеритель 5 врем нного интервала измеряет длительность импульса 30, соответствующую времени распространения звука в трубе.

Использование устройства для

0 измерения длин труб позволяет повысить точность измерений за счет возбуждения преобразователя импульсом в виде половины периода синусоидальных колебаний и за счет выделения отрицательной фазы эхо-сигнала от конца трубы с абсолютно жесткой крышкой.

Фиг.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИН ТРУБ, содержащее блок запуска, генератор, обратйквдй ультразвуковой преобразователь, усилитель, соединенный с выходом обратимого ультразвукового преобразователя, и измеритель временного интервала, от л ич а ю « е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено последовательно соедивенньши триггером Шмитта, вход которого соединен с выходом генератора, триггером запуска, второй вход которого соединён с выходом блока запуска, триггером длительности,выход которого соединен с вторьм входом усилителя и с первым входом измерителя временного интервала, и электронньм ключом, второй вход которого соеди- г нен с выходом генератора, а выход с входом обратимого ультразвукового преобразователя, первым элементом ИЛИ,первый вход которого соединен с выходом блока запуска, второй вход с выходом триггера ИМитта,выход с вторым входом триггера длительности, последовательно соединенными блоком обработки, вход которого соединен с выходом усилителя, фазовым Дискриминатором, первым генератором строб-импульсов, элементом И и триггером остановки, выход которого соединен с вторьвл входом измерителя временного интервала, последовательно соединенными вторым генератором строб-импульсов, вход которого соединен с выходом фазового дискриминатора, и элементом НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И, вторым элементом ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго генератора строб-импульсов, второй вход - с выходом блоКа запуска,выход - с вторым входом триггера остановки, третий вход измерителя вреliii менного интервала соединен с выходом РО блока запуска. со о