Акустический уровнемер Советский патент 1992 года по МПК G01F23/296 

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к акустическим эхолокационным уровнемерам и является усовершенствованием изобретения по авторскому свидетельству

rf 1.069515.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерений„

На чертеже предспавлена структурная схема устройства.

Акустический уровнемер содержит генератор зондирующих импульсов 1, соединенный с. электроакустическим пре образователем 2 и приемным устройст.

а

СП

вом 3, п сдвигающих регистров с элементами И 5 на выходе, пороговое

устройство 6, выход которого через

сл (п+1) элемент И 7 и преобразователь сигнала 8 подключен к управляющему входу приемного устройства Измерительный блок 9 содержит (п+1) сдвигающий регистр 10, через схему ИЛИ 11 подключенный к выходу элемента И 5

гч первый дополнительный элемент И 12,. триггер-демодулятор 13 и индикатор И о Кроме того, устройство содержит второй 15 и третий 1б дополнительные элементы И, первый 17 и второй 18 триггеры, элемент задержки 19 и генератор тактовых импульсов 20, Выход приемного устройства с пороговым устройством со вторыми вхола ми элементов И 5 и первым из п сдвигающих регистров, входы второго дополнительного элемента И 5 подключены к выходам приемного устройства и п-го элемента И 5. его выход подключен к первым входам триггеров 17 и 18, второй вход триггера 17 подключе к элементу задержки 19, его выход через третий дополнительный элемент И 16 подключен к второму входу триггера 1R, его выход через первый дополнительный элемент И 12 подключен к второму входу схемы ИЛИ, выход (n+i;-ro сдвигающего регистра подклю чен к второму входу дополнительного элемента И 12 и первому входу тригге ра-демодулятора, выход которого подключен к индикатору. Выход генератора зондирую1чих импульсов 1 подключен к входам элемента задержки 19, второму входу дополнительного элемента И 16, второму входу триггера-демодулятора 13 и входу генератора тактовых импульсов, выход которого подклю чен к тактовой шине сдвиговых регист ров. Устройство работает следующим образом. Генератор зондирующих импульсов 1 вырабатывает электрические радиоим-. пульсы, прикладываемые к обратимому электроакустическому преобразователю 2, вырабатывающему акустический зондирующий сигнаЛо Тем же преобразователем 2 воспринимается отраженный полезный сигнал и помехи. Смесь сигнала и помехи поступает на приемное устройство 3, где усиливается и подвергается частичной селекции, детект тируется. Смесь полезного сигнала и помехи с выхода приемного устройства 3 поступает на первый сдвигающий регистр k и на один из выходов первого элемента И 5. Сигнал с выхода первого сдвигающего регистра 4 поступает на второй вход этого элемента И S- Так в сдвигающем регистре i камхдый импульс задерживается точно на период следования полезного сигнала (продви жение импульсов в регистрах осуществляется тактовыми импульсами ГТИ) через элемент И 5 пройдут только импульсы, совпадающие по времени в дву смежных периодах. Хаотические импульсы очевидно через элемент И 5 не пройдут. Сигнал с выхода первого элемента И 5 поступает на вход второго сдвигающего регистра 1 и после него - на второй элемент И 5. В результате через регистры пройдут только импульсы, обладающие признаком периодичности, т.е. импульсы полезного сигнала. Такое выделение полезного сигнала возможно в том случае, когда амплитуда полезного сигнала постоянно поддерживается несколько большей порогов чувствительности сдвигающего регистра и элемента И 5. Для обеспечения этого импульс полезного сигнала с выхода последнего элемента И 5 подается на элемент И 7, второй вход которого чеоез пороговое устройство 6 подключен к выходу приемного устройства 3. В элементе И 7 выделяется импульс, пропорциональный амплитуде полезного, сигнала и несколько уменьшенный, по отношению к порогу чувствительности регистра А и элемента И 5с Этот импульс подается на преобразователь сигнала . В результате, усиление приемного устройства поддерживается таким, что амплитуда полезного сигнала на его выходе стабилизируется при изменяющихся условиях распространения и отражения полезного сигнала на уровне, несколько превышаюи1им пороги чувствительности регистра k и элемента И 5, что обеспечивает устойчивое прохождение пакетов импульсов, достаточных по продолжительности для прохождения через последовательно соединенные сдвигающие регистры и элементы И 5. Импульс полезного сигнала с выхода последнего элемента И 5 подается на измерительный блок 9, который может быть аналоговым или цифровым. Для формирования показаний прибора в обоих случаях достаточно одного импульса, поэтому для устойчивых измерений достаточно, если пакеты импульсов полезного сигнала содержат не менее (п-ь) импульсов полезного сигнала. В случае, показанном на чертеже, для формирования показаний прибора достаточно, чтобы в пакете содержалось не менее четырех импульсов. При пропадении под действием мультипликативной помех импульса полезного сигнала на выходе последнего элемента И 5 результат последнего измерения запоминается измерительным блоком и остается на шкале индикатора, а полезный сигнал с выхода элемента И 7 перестает поступать на пре обра.зователь сигнала 8 Последний начинает увеличивать усилие приемного устройства 3 Дб тех пор, пока импульс на выходе последнего элемента И 5 не появится снова, Временное положение этого импульса будет измерено измерительным блоком 9 и передано на его отсчетное устройство, на выходе элемента И 7 появится сигнал, который поступит на преобразователь сигнала 8, последний отрегулирует усиление приемного устройства 3 так, что амплитуда полезного сигнала будет приближена к порогам чувствительности регистра k и элемента И 5,С выхода элемента И последнего п-го регистра отраженный сигнал поступает через схему ИЛИ 11 на вход (п+1)-го регистра 10 Пройдя через регистр 10, сигнал поступает на вход триггера-демодулятора 13 и переключает его в нулевое состояние. В единичное состояние триггер-демоду лятор 13 переключается зондирующим импульсом. Длительность сигнала на выходе триггера-демодулятора 13 пропорционйльна измеряемому расстоянию она преобразуется в индикаторе 1 в напряжение, ток или цифровой си1 нал, пропорциональный измеряемому расстоянию. Отраженный сигнал со входа и выхо да регистров через схему И 15 поступает на входы триггеров 17 и 18. Зондирующим импульсом, сдвинутым отлосительно начала периода элемента задержки 18, триггер 17 устанавливается в нулевое состояние, а в единичное состояние триггер 17 устанавливается отраженным сигналом. Таким образом, при наличии отраженного сиг нала к началу следующего периода от триггера 17 на элемент И 1б подается нулевой сигнал, синхронизирующий импульс на вход триггера l8 не проходит, и он все время находится в единичном состоянии. При этом с его выхода на элемент И 12 подается нулевой сигнал; При исчезновении полезного отраженного сигнала триггер 17 к концу периода будет возвращен в единичное состояние из-за отсутствия импульса с элемента И 15 и к приходу зондирующего импульса на его выходе сохранится единичный сигнал, благодаря чему триггер 18 через элемент И 16 будет установлен в нулевое состояние. При этом с выхода триггера 18 на элемент И 12 будет подан единичный сигнал, благодаря чему образуется замкнутый контур (элемент ИЛИ 11, регистр 10, элемент И 12), в котором импульс, поступающий с выхода регистра k, будет зациклен. После исчезновения отраженного сигнала предыдущий отраженный сигнал еще два периода перемещается по регистрам и 10, С выхода регистра 10 и элемента И 5 отраженный сигнал поступает на вход элемента И 12, и затем с его выхода через элемент ИЛИ 11 - на вход регистра 10. Таким образом, в регистре 10 происходит постоянное циркулирование последнего отраженного сигнала до tex пор, пока триггер 18 переключен в нулевое состояние, т.е. пока отсутствует отраженный импульс на выходе приемного устройства 3. В это время триггердемодулятор 13 продолжает переключаться отраженным импульсом, циркулирующим в регистре 10, и индикатор I индицирует последнее значение измеряемого расстояния. При появлении нового отраженного импульса триггеры 17 и 18 через элемент И 15 переключаются в е,чиничное состо ,ние, на вход элемента И 12 поступает нулевой сигнал, циркуляция импульса в регистре 10 прекращается, а на его вход через элемент ИЛИ 11 поступает новый отраженный сигнал. На выходе регистра 10, таким образом, в каждом периоде повторения зондирующих импульсов появляется отраженный импульс, прошедший через регистры k, либо последний отраженный импульс, циркулирующий в регистре 10 при любой частоте и длительности пропадения отраженного имульса на входе приемного устройства 3

АКУСТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР по № 1069515, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерений, он снабжен двумя триггерами, тремя дополнительными злементами- И и элементом задержки, а измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных схемы ИЛИ, (п-«-О-го сдвигового регистра, триггера-демодулятора и индикатора, причем входы второго дополнительного элемента И подключены к в:ыходам приемного устройства и п-го элемента И, его выход подключен к первым входам первого и второго триггеров, второй вход первого три1- гера - к выходу элемента задержки, а выход - через третий дополнительный элемент И - к второму входу второго триггера, выход которого через первый дополнительный элемент И подключен к одному из входов схемы ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу п-го элемента И, при этом второй вход первого дополнительного элемента И подключен к выходу (п-г1)го сдвигового регистра, тактовый вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выхоп генератора зондирующих импульсов W подключен к входу элемента задержки и вторым входам третьего дополнис: тельного элемента И и триггера-демодулятора.