Устройство для определения скорости ультразвука Советский патент 1986 года по МПК G01H5/00 G01N29/00 

Изобретение относится к измерительной технике н может быть исполь- зотзано для определения скорости ультразвука.

Целью изобретения является распш- рение диапазона измерений.

На фиг, 1 изображена схема устройства для .определения скорости ультразвука; на фиг, 2 - то же, трех- позиционного

Устройство для определения скорости ультразвука содержит последовательно соединенные генератор I, модулятор 2, измерительный акустический преобразователь 3, усилитель 4 и пер- вый фазовый детектор 5, второй вход которого соединен с выходом модулятора 2,последовательно соединенные первый амплитудный детектор 6, вход которого соединен с выходом модулятора 2,и второй фазовьй детектор 7,второй амплитудный детектор 8 5ВХОД которого соединен .с выходом усилителя. 4, а выход - с вторым входом второго фазового детектора 7s последовательно соединен- ные ко1 1мутатор 9, входы которого соединены с выходами первого и второго фазовых детекторов 5 и 7, и интегратор 10, выход которого соединен с входом генератора 1, делитель 11 частоты, вход которого соединен с выходом генератора 1, а выход - с входом модулятора 2, и частотомер 12, соединенный с выходом делителя 11 частоты

Устройство включает также последовательно соединенные трехпозиционное реле 13, вход которого соединен с выходом интегратора 10, и элемент 14 ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом интегратора 10., реверсивный счетчик 15J вычитающий и суммирующий входы которого соединены с выходами трехпозидионного реле 13, выходы с управляющими входами делителя 11 частоты.

Предусмотрено вьшолнение трехпозн- ционного реле 13 в виде двух параллельных ветвей, одна из которых содержит последовательно соединенные инвертор 16 и первый пороговьм элемент 17, а вторая - второй пороговый элемент 18, причем вход инвертора 16 и вход второго порогового элемента 18 соединены вместе и образуют вход трех- позиционного реле 13, а выход перво- го порогового элемента 17 и второго порогового элемента 18 образуют выходы трехпозиционного реле 13 (фиг,, 2)..

5 Q 5

0

5

0

0

5

Измерительньш акустрзческий преобразователь 3 вЕзШолнен в виде излучающего к приемного преобразователей 19 и 20, расположенных на фиксированном расстоянии один от другого в исследуемой среде с

Устройство ,цля определения скорости ультразвука работает следующим образоМо

Ренератор 1 возбулдзает излучающий преобразователь 19 измерительного акустического преобразователя 3 амплитудно-модулированным сигналом, сформированным с помощью делителя 11 частоты и модулятора 2, который принимается приемным преобразователем 20 и усиливается в усилителе 4.Сигнал модулирующей частоты, выделяется первым и вторьм амплитудными детекторами 6 и 8 и подается на второй фазовьш детектор 7, постоянное напряжение с которого имеет положительную или отрицательную полярность в зависимости от знака разности фаз на его входах. При этом коммутатор 9 подключит ВЫ5СОД второго фазового детектора 7 к входу интегратора 10 и начнет работать контур по модулирующей частоте. При его работе на выходе интегратора 10 формируется напряжение положительной или отрицательной полярности, которое зависит от знака напряжения на выходе второго фазового детектора 7, Напряжение с выхода интегратора 10 подается на вход трех- лозиционного реле 13, При одной полярности напряжения на входе трехпо- ЗИ1.ЩОННОГО реле 13 срабатывает пер- зьй пороговьй элемент 17, при другой полярности напряжения - второй пороговьй элемент 18. Разнополярность порогов обеспечивается включением инвертора 16 на входе первого порогового элемента 17. Сигнал с одного из выхо.дов трехпозиционного реле 13 подается на суммируюнщй или вьгаитаю- щий вход реверсивного счетчика 15 и . изменяет на единицу его выходной код. При этом делитель 11 частоты изменит на единицу свой коэффициент деления и напряжение на вько.де второго фазового детектора 7 умен.ъшнтся по абсо- таотной величине. При срабат1-,--ва1 ан трехпозиционного реле 13 по л ооог-г/ кз выходов на управляющий вход tlnrerpa- тора 10 через элемент 14 Ш1И подается сигнал, с помощью которого производится обнуление интегратора 10, Описанные процессы повторяются до тех

31

пор, пока на .выходе второго фазового детектора 7 сигнал не равен нулю. Тогда коммутатор 9 отключает выход второго фазового детектора 7 от входа интегратора 10 и подключает к входу интегратора 10 выход первого фазового детектора 5.Напряжение с выхода интегратора 10 перестраивает частоту генератора 1 таким, образом, что напряжение на выходе первого фазового детектора 5 начинает уменьшаться по абсолютной величине,при этом величина напряжения на выходе второго фазового детектора 7 изменяется незначительно. При достижении нуля на выходе первого фазового детектора 5 значение модулирующей частоты, измеренное на выходе делителя 11 частоты частотомером 12, пропорционально скорости ультразвука в исследуемой среде. Последующие изменения скорости ультразвука устройство отслеживает, изменяя несущую и модулирующую частоты. При резких внешних возмуще- ,ниях появляется сигнал на выходе второго фазового детектора 7, комму- татор 9 отключает выход первого фазо- вого детектора 5 от входа интегратора 10 и подключает к входу интегратора 10 выход второго фазового детектора 7. При этом снова начинает работать контур по модулирующей частоте. Формула из -обретения Устройство для определения скорос ти ультразвука, содержащее последо501

вательно соединенные генератор, модулятор, измерительный акустический преобразователь, уси.питель и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом модулятора, последовательно соединенные первый амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом модулятора, и-второй фазовьш детектор, второй амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с вторьпч входом второго фазового детектора, последовательно соединенные коммутатор, входы которого 5 соединены с выходами первого и второго фазовых детекторов, и интегратор, выход которого соединен с входом генератора, делитель частоты, вход которого соединен с выходом ге- 0 нератора, а выход - с входом модулятора, и частотомер, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, оно снабжено последовательно соединенными трех- 5 позиционным реле, вход которого соединен с выходом интегратора, и эле-т ментом ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом интегратора, реверсивным счетчиком, вычитающий и сзтчмирующий входы которого соединены с выходами трехпозиционного реле, выходы - с управляющими входами делителя частоты, а вход частотомера соединен с выходом делителя частоты.

фиг. 2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения скорости ульт развука. Целью изобретения является расширение диапазона измерений. В устройстве для определения скорости ультразвука при срабатьшании трех- позиционного реле по любому из выходов на управляющий вход блока перестройки частоты через элемент ИЛИ подается сигнал, с помощью которого производится обнуление блока перестройки частоты. Описанные процессы ,будут повторяться до тех пор, пока на выходе второго фазового детектора сигнал не станет равным нулю. Тогда коммутатор отключит выход второго фазового детектора от входа блока перестройки частоты и подключит к входу блока перестройки частоты вы- . ход первого фазового детектора. Напг ряжение с выхода блока перестройки- частоты будет перестраивать частоту генератора таким образом, что напряжение на выходе первого фазового детектора начнет уменьшаться по абсолютной величине, при этом величина напряжения на выходе второго фазового детектора изменится незначительно, При достижении нуля на выходе первого фазового детектора значение моду-i лир ующей частоты, измеренное на выходе делителя частоты частотомером, будет пропорционально скорости ультразвука в исследуемой среде. 2 ил. (Л С 2 С ю ю

ЫШИШ Заказ 1603/47

Тираж 507Пб-дписное

Филиал ПШ М1атеат,

г. Ухгоррд, ул. Проектная, 4