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

15

:го

Изобретение относится к неразру- ающему контролю и может быть использовано для определения функционально зависящих от скорости прохождения ультразвука характеристик различ- - g НЫ5С. сред.

Целью изобретения является повьше- ние информативности измерения за счет определения процентного отклонения скорости ультразвука от номинального ю значения.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит контролируемый и эталонный каналы 1 и 2, каждый из которых состоит из последовательно соединенных генератора 3 зондирующих импульсов, излучателя 4, приемника 5 и формирователя 6 временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом генератора 3 зондирующих импульсов, реверсивный счетчик 7, первый логический элемент И 8, выход которого соединен с суммирующим вхо-- -jj дом реверсивного счетчика 7, второй логический элемент И 9, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика 7, генератор 10 счетных импульсов и цифровой индикатор 11, второй реверсивный счетчик 12, информационные выходы которого соединены с цифровым индикатором 11, последовательно соединенные первый триггер 13, R-вход которого соединен с выходом Заем второго реверсивного считчика 12, и третий логический элемент И 14, выход которого соединен с вычитающим входом второго реверсивного счетчика 12, последовательно соединенные четвертый логический элемент И 15, первый вход которого соединен с вторым входом третьего логического элемента И 14 и с выходом формирователя ё временных интервалов эталонного канала 2, второй вход - со знаковьм входом цифрового индикатора и Q-выходом первого триггера 13, и логический элемент ИЛИ 16, выход которого соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика 12, пятый логический элемент И 17, первый вход которого соединен с третьими входами третьего и четвертого логических элементов И 14 и 15 и с выходом генератора 10 счетных импуль- S5 сов, второй вход - с выходом формирователя 6 временных интервалов контролируемого канала 1., генератор 18 так;ш

jts

40

45

30

5

о

j 5

ш

ts

0

5

0

TOBKtx импульсов, выход которого соединен с входами первого и второго логических элементов И 8 и 9, второй триггер 19, Q-выход которого соединен с Е:торым входом ВТОРОГО логичес- кого элемента И 9, а R-вход - с выходом Заем первого реверсивного Ечет-; чика 7, и третий триггер 20, Q-выход которого соединен с вторым входом первого логического элемента И 8, а R-вход - с S-входом второго триггера 19 и с выходом Перенос второго реверсивного счетчика 7. Выходы первого и второго логических элементов И 8 и 9 соединены с входами генераторов 3 зондирующих импульсов контролируемого и эталонного каналов 1 и 2. На 8-входь 1 первого и третьего тригтеров 13 и 20 и R-вход второго реверсивного счетчика 12 постуЦает

сигн:ал Пуск. I

Устройство работает следующим образом.

мпзшьс Пуск, формируемый в начале измерения от кнопочного переключателя или внешнего запуска, обнуляет реверсивный счетчик .12 и устанавливает Q-выходы триггеров 13 и 20 в единичное состояние. Сигнал с Q-вы- хода триггера 20 открывает элемент И 8, через него проходят тактовые импульсы генератора 18, которые поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 7 и вход контролируемого канала. Счетчик 7 в режиме сложения подсчитывает число тактовых импульсов, прошедщИх через элемент И 8 на вход контролируемого канала 1,

Каждьй тактовый импульс генератора 18, прощедший через элемент И 8, начиная с первого, производит запуск генератора 3 зондирующих импульсов контролируемого канала 1. Выходной импульс генератора 3 зондирующих импульсов возбуждает излучатель 4 и одновременно .поступает на второй вход формирователя 6 временных интервалов как старт-импульс. В результате излучатель 4 возбуждает гультразйуко- вой 1ампульс 3 контролируемой среде, а на выходе формирователя 6 формируется начало прямоугольного импульса, УлЬ гразвуковой импульс, распространяясь в этой среде, доходит до приемника 5 и последним преобразуется в электрический импульс. Этот электрический )ампульс поступает на первый вход формирователя 6 как стоп-импульс, и на его выходе формируется конец прямоугольного импульса. В этом случае формирователь 6 контролируемого канала 1 от каждого тактового импульса генератора 18 вырабатывает прямоугольный импульс с длительностью

X V,

t

где L - базовое расстояние прохождения ультразвукового импульса в контролируемой и эталонной

средах;

V.- скорость распространения ультразвукового импульса в контролируемой среде.

Каждый интервал Т в элементе И 17 заполняется счетньми импульсами генератора 10,, следующих с частотой f. Результат каждого заполнения, пройдя через элемент ИЛИ 16, записывается в счетчик 12 в режиме сложения Формирование прямоугольных импульсов с длительностью Т, в контролируемом канале 1 и подсчет суммарного числа счетных импульсов, заполнивших интер- ва лы Т, продолжаются до записи в счетчик 12 числа 10 , где М - целое

число, определяющее цену младшего разряда. При этом, с выхода Перенос счетчика 12 сигнал подается на R-вход триггера 20 и S-вход триггера 19. Триггер 20 устанавливается в нулевое состояние и запрещает формирование интервалов Т в контролируемом канале 1 и подсчет их числа в счетчике 7. Число сформированных импульсов в контролируемом канале 1 определяется соотношением

„ - - УИ. (,)

m - - - . i)

Т f и

v,io

Lf

Триггер 19 по сигналу Перенос со счетчика 12 устанавливается в единичное состояние и разрешает формирование в эталонном канале 2 интервалов

Т -t v.

где

Vsскорость распрос

транения ультразвука в эталонной среде. При этом в эталонном канале 2

также формируются m интервалов Т. которые после заполнения счетными

э

импульсами в элементе И .14 поступают 55 ния процентного отклонения скорости

на вычитающий вход счетчика 12.

При V

V-3 после измерения в счетчике 12 записывается положительное

12314514

число, пропорциональное скорости ультразвука

N mT-f- mTgf 10

Однако результат измерения с учетом состояния триггера 13, определяющего знак отклонения скорости ультразвука (единичное состояние соответствует знаку плюс), представляется со знаком минус, т.е.

YlI-Yi

-1---Ч

I v, /

(3)

При V Vg знак результата измерения формируется следующим образом. В начале аналогично вышеописанному производится вычитание числа счетных им- Jпульсов, прошедших через элемент И 14, с содержимого счетчика 12. В течение какого-то i-ro интервала Т, содержимое счетчика 12 становится равных нулю. На его BR-выходе вырабатывает сигнал Заем, который, воздей ствуя на R-вход триггера 13, устанавливает на его Q-выходе состояние 1. Закрывается элемент И 14, открывается элемент И 15. Тогда остаток счетных импульсов, заполняющих i-й интер- вал Т, и счетные импульсы, заполняющие последующие (т - i) интервалов Тд, проходят нерез элемент И 15 и элемент ИЛИ 16 на счетчик 12. Последний с нуля в режиме сложения подсчитывает входные импульсы. В конце измерения в счетчике запишется положительное число

mT-f -

л

ff Yjsi-Vi v.

(4)

Поскольку при окончании измерения состояние Q-выхода триггера 13 соответствует знаку плюс, то результат измерения равен

.

V.

AV.

(5)

Для представления результата в процентах запятая в индикаторе 11 переключается на (р- 2) разряда, тогда

е

N J QP-г

-f - 100%.

(6)

Следовательно, результат определеультразвука фиксируется в виде целого числа импульсов, записанных в счетчик 12. Точность и вес младшего разряда

результата измерения определяются выбором числа |u .

Таким образом, применение второго реверсивного счетчика и трех триггеров в сочетании с логическими элементами И и ИЛИ позволяет определить процентное отклонение скорости ультразвука от эталонного значения, что дает лучшее представление о качестве контролируемого изделия или об отклонении технологического режима. Кроме того, обеспечивается необходимая точность измерения выбором значения степени числа 10.

Форм у.л а изобретения

Устройство для определения процентного отклонения скорости ультразвука, содержащее контролируемтзш и эталонный каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных генератора зондирующих импульсов излучателя, предназначенного для взаимодействия соответственно с контролируемой и эталонной средами, приемника и формирователя временных интервалов, второй вход которого соединен jC выходом генератора зондирующих импульсов, реверсивный счетчик, первый логический элемент И, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, второй логический элемент И, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, генератор счетных импульсов и цифровой индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности измерения, оно снабжено вторым реверсивным счетчиком, ин- формационные выходы которого соединены с цифровьм индикатором, последовательно соединенными первым триггером

20

25

30

40

2314516 .

R-вход которого соединен с выходом Заем второго реверсивного .счетчика, и третьим логическим элементом И, выход которого соединен с вычитающим 1 ,

5 входом второго реверсивного счетчика, последовательно соединенными четвертым логическим элементом И, первый вход которого соединен с вторым входом третьего логического элемента И

10 и с выходом формирователя временных интервалов эталонного канала, второй вход - со знаковым входом цифрового инди:катора и Q-вьгходом первого триггера, и логическим элементом ИЛИ, вы15 ход которого соединен с суммирующим входом второго реверсивного счетчика, пятым логическим элементом И, йервый вход которого соединен с третьими входами третьего и четвертого логи- ческих элементов И и с выходом генератора счетных импульсов, второй вход - с вЬпсодом формирователя временных интервалов контролируемого канала, генератором тактовых импульсов, выход которого соединен с входами первого и второго логических элементов И, BTopbW триггером, Q-выход которого соединен с вторым входом второго логического элемента И, а R-вход- с выходом Заем первого реверсивного счетчика, и третьим триггером, Q-выход Которого соединен с вторым входом первого логического элемента И, а R-вход - с S-входом второг о 35 триггера и с выходом Перенос второго реверсивного счетчика, выходы первого и второго логических элементов И соединены с входами генераторов зондирзтощих импульсов контролируемого и эталонного каналов соответственно, а на S-входы первого и третьего триггеров и R-вход второго реверсивного счетчика поступает сигнал Йуск.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения функционально зависящих от скорости прохождения ультразвука характеристик различных сред. Целью изобретения является повьшение информативности измерения за счет определения процентного отклонения скорости ультразвука от эталонного значения. Особенность работы устройства заключается в следующем. Вначале ультразвуковые импульсы возбуждают в контролируемой .среде по сигналам генератора тактовых импульсов, а формируемые интервалы времени их прохождения в указанной среде заполняют счетными импульсами с частотой f посредством элемента И и через элемент ИЛИ подают на суммирующий вход реверсивного счетчика до достижения в нем наперед заданного числа 10 в целой степени. Одновременно в другом реверсивном счетчике подсчитывают число необходимых возбуждений ультразвуковых импульсов в этой .среде. Затем столько же раз возбуждают ультразвуковые импульсы в эталонной среде, аналогичным образом заполняют счетными импульсами интервалы времени их прохождения в этой среде и подают на вычитающий вход реверсивного счетчика. По разности между числами счетных импульсов, заполнивших интервалы вр емени прохождения ультразвукам контролируемом и эталонном каналах, и установки запятой на индикаторе впереди двух младших разрядов определяют процентное отклонение скорости ультразвука, что дает лучшее представление о качестве контролируемого изделия или об отклонении технологического режима. Выбором значения степени числа 10 обеспечивают необходимое число значащих разрядов и точность измерений. Знак результата формируется триггером знака. По сигналу ,Пуск он выдает знак минус, а по сигналу Заем с реверсивного счетчика - знак йлюс. 1 ил. I (Л ю 00 4;: сд

Составитель В.Белозеров Редактор Н.Слободяник Техред; И,Гайдош ...

Заказ 2559/49Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,

Производственно

-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4