Акустический анализатор состава Советский патент 1986 года по МПК G01N29/02 

Изобретение относится к: ультра ву ковому контролю химико-технологичес- кнх процессов, в частности к приборам контроля состава и состояния жидких сред по времени распространения ультразвуковых колебаний, и может быть использовано в химической, нефтехимической, лакокрасочной и фармацевтической промышленности.

Цель изобретения - повьшение точности измерения и расширение функциональных возможностей за счет выделения приращений времени распространения ультразвука, связанных с изменением среды, устранения неоднозначности отсчетов цифроаналогового преобразователя и усреднения результата

На чертеже изображена структурная схема прибора.

Акустический анализатор состава содержит последовательно соединенные генератор 1 эталонной частоты, делитель 2 частоты, генератор 3 зондиру- юищх импульсов, ультразвуковой преобразователь 4,.электронный ключ 5, усилитель 6, переключатель 7 выбора отраженных импульсов и временной се- лектор 8, второй вход которого подключен к выходу генератора 1 эталонной частоты, последовательно соединенные блок 9 плавного стробирова- ния, вход которого подключен к выходу делителя 2 частоты, второй выход к второму входу электронного ключа 5 и блок 10 амплитудного анализа,второй вход которого подключен к выходу усилителя 6, а выход - к второму входу переключателя 7 выбора отраженных импульсов, последовательно соединенные датчик 1 I температуры и преобразователь 12 температура - временной интервал, выход которого соединен с третьим входом временного селектора 8, последовательно соединенные счетчик 13 импульсов и цифроаналоговый преобразователь 14, цифровой индикатор 15, вход которого подключен к второму выходу счетчика 3 импульсов последовательно соединенные дешифратор 16, входы которого подключены к второму и третьему вьп;одам делителя 2 частоты, и второй переключатель 17, выход которого соединен с вторым входом преобразователя 12 температура - временной интервал, последовательно соединенные третий переключатель 18, вход которого подключен к четвертому выходу делителя 2 uacTOTiii, и логическую схему И 19, выход которой подключен к входу счет -шка 13 импульсов, второй вход - к пятому выходу делителя 2

частоты, третий вход - к выходу временного селектора 8, первый триггер 20, первый вход которого подключен к шестому выходу делителя 2 частоты, второй вход - к третьему выходу

счетчика 13 импульсов, а вькод - к четвертому входу логической схемы И 19, и последовательно соединенные второй триггер 21, первый вход которого подключен к седьмому выходу

делителя 2 частоты, второй вход к четвертому выходу счетчика 13 импульсов, и индикатор 22 переполнения.

Прибор работает следующим обраЗОМ.

с генератора 1 эталонной частоты сигналы (например, 15 МГц) подаются на делитель 2 частоты, импульсы

с выхода 1 которого частотой 250 Гц запускают генератор 3 зондирующих импульсов. Ультразвуковой импульс, пройдя контролируемую среду до отражателя и обратно, поступает на УЗ-преобразователь 4 и возбуждает в нем электрические колебания. Эти колебания поступают на электронный ключ 5, который заперт в течение 50 МКС на время действия зондирующих импульсов сигналом с второго

выхода блока 9 плавного стро.биро- вания. Серия отраженных импульсов усиливается усилителем 6, подается на второй вход блока 10 амплитудного анализа для выбора одного отраженного импульса из серии по сигналу плавкого стробирования из блока 9 и измерения его амплитуды и далее через переключатель 7 поступает на вход временного селектора 8. Переключатель позволяет, во-первых, ком-. мутировать всю серию отраженных импульсов от усилителя 6 к временному селектору 8, который в .этом случае срабатывает по первому отраженному импульсу, и, во-вторых, подать любой из серии отр 1женных импульсов из блока 10 амплитудного анализа к временному селектору 8. На выходах дешифратора 16 формируются импульсы, отстающие от зондирующих на эталонный интервал времени, равный (70-4h) мне, где п- номер выхода дешифратора. Лги импульсы

3

компенсируют постоянное время распространения ультразвука в среде. Посредством переключателя I7 импульсы с выходов дешифратора 16 поступают на преобразователь 12 температура - временной интервал, на выходе которого временное положение указанных импульсов пропорционально температуре исследуемой жидкости, и далее запускают временной селектор 8

Интервал времени от момента прихода импульса с преобразователя 12 температура - временной интервал до момента прихода отраженного импульса является приращением (переменной составляющей) времени распространения ультразвука в среде, связанным с изменением состава среды или других физических свойств, В течение этого интервала временной селектор 8 про- .пускает импульсы с генератора I эталонной частоты. Полученные пачки счетных импульсов поступают на логическую схему И 19, которая в зависимости от положения переключателя 1 пропускает на счетчик 13 одну или восемь пачек импульсов. Счетчик: 13 состоит из двоично-десятичного для цифровой индикации результата и двоичного для цифроаналогового преобразования. При первом положении переключателя 18 осуществляется подсчет числа импульсов в одной пачке. Результат индицируется на цифровом индикаторе 15 и параллельно преобразуется цифро- аиалоговым преобразователем 14 в стандартный аналоговый сигнал (до 10 В), поступающий далее на вход микро-ЭВМ или другие средства АСУТЛ.

Во втором положении переключателя 18 осуществляется режим усреднения результата, используемый только для визуализации. При зтом на цифровом индикаторе 15 отображается сумма счетных импульсов из восьми пачек, а цена деления единицы - младшего разряда уменьшается с 1/15 до 1/120 мкс, т.е. на индикаторе получается средний за восемь периодов зондирующих ш тульсов результат.

При переполнении двоично-десятичного счетчика срабатывает триггер 20, KOTopbtfi блокирует схему И 19 для устранения неоднозначности показаний. На цифровом индикаторе 15 при этом высвечиваются нули. О переполнении двоичного счетчика сигнализирует триггер 21 совместно с индикатором

45993«

22 переполнения. Си;мал с выхода триггера 21 в этом случае может быть использован дпя прерывания микро-ЭВМ. Режим работы прибора с 5 помощью переключателя 17 устанавливается таким, чтобы исключить возможность переполнения цчфроаналого- вого преобразователя 14.

IQ Таким образом, использование приращения времени распространекия ультразвука в среде, заполненного счетными импульсами, для последующего преобразования в аналоговый

и сигнал позволяет повысить разрещаю- щую способность дифроаналогового преобразователя и прибора в целом. Применение триггеров переполнения и блокировки устраняет неоднозиач- ность показаний, а применение логической схемы И с переключателем позволяет осуществить дополнительный режим усреднения результата.

25

Формула изобретения

Акустический анализатор состава, содержащий последовательно соединенные генератор эталонной частоты, делитель частоты, генератор зондирующих импульсов, ультразвуковой преобразователь, электронный ключ, усилитель, переключатель выбора отраженных импульсов и временной селектор, второй вход которого подключен

к вькоду генератора - талонной частоты, последовательно соединенные блок плавного стробирования, вход которого подключен к выходу делителя частоты, второй выход - к второму входу электронного ключа, и блок амплитудного анализа, второй вход которого подключен к выходу усилителя, а выход - к второму входу переключателя выбора отраженных импульсов, последовательно соединенные датчик температуры и преобразователь температура - временной интервал, выход которого соединен с третьим входом временного селектора, последовательно соединенные счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь и цифровой индикатор, вход которого подключен к второму выходу счетчика импульсоз, о т л и ч а ютц и и с я тем, чтб, с целью повышения точности измерения и расширения функциональных возможностей, он i снабжен последовательно соединенными дешифратором, входы которого подключены к второму и третьему выходам делителя частоты, и вторым переключателем, выход которого соединен с вторым входом преобразователя температура - временной интервал, последовательно соединенными третьим переключателем, вход которого подключен к четвертрму выходу делителя частоты, и логической схемой И, выход которой подключен к входу счетчика импульсов, второй вход - к пятому выходу, делиРедактор Н. Ядола

Составитель В. Белозеров Техред О.Сопко

Заказ 3993/37Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий И3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

теля частоты, третий вход к выходу временного селектора, первым триггером, первый вход которого подключен

к шестому выходу делителя частоты, второй вход - -к третьему выходу счетчика импульсов, а выход - к четвертому входу логической схемы И, и последовательно соединенными вторым

триггером,первый входкоторого подключен к седьмому выходу делителя частоты, второй вход-кчетвертому выходу счетчика импульсов,и индикаторомнапряжения.

В ЭВМ

Корректор М. Пожо

Изобретение относится к ультразвуковому контролю химико-технологических процессов, а именно к контролю состава и состояния жидких С1эед, и может быть использовано в химической, нефтехимической, лакокрасочной и фармацевтической про- мьшшенности. Цель изобретения - по- вьшение точности измерения и расширение функциональных возможностей, В акустическом анализаторе состава контролируемую среду возбуждают ультразвуковыми импульсами по сигналам с делителя эталонной частоты. Одновременно с одного из вьгходов вв еденного дешифратора посредством переключателя подаются импульсы на вход преобразователя температура- временной интервал, отстающие от зондирующих на. эталонный интервал времени, равный (70-+-4п) мкс, где п номер выхода дешифратора. После до- , полнительной коррекции временного положения этих импульсов от температуры в указанном преобразователе ими запускают временной селектор. Серия отраженных импульсов после усиления подается на сброс временного селектора. Таким образом, начало формируемого в временном селекторе измерительного интервала сдвигается на заданную длительность, компенсируя постоянное время распространения ультразвука. (УЗ) в среде. Оставшееся приращение времени распространения УЗ заполняется счетными импульсами, которые в виде пачек импульсов через введенную схему И поступают на счетчик и далее на цифроаналоговый преобразователь и индикатор. Использование приращения времени распространения УЗ в среде для последующего преобразования в аналоговый сигнал позволяет повысить разрешающую способность ЦАПа и прибора в целом. Вводимые триггеры переполнения и блокировки используются для устранения неоднозначности показаний. Дополнительный режим усреднения результата осуществляется за счет соответствующего подключения выходов делителя частоты к входам схемы И, которая пропускает на счет 8 пачек импульсов. Их сумма, отображается на индикаторе и является средним показанием за 8 периодов ; зондирования при уменьшении цены дeлef ния единицы младшего разряда в 8 раз. 1 ил. (О (Л to 4;: ел со со со