Устройство для измерения приращения скорости распространения ультразвука Советский патент 1986 года по МПК G01H5/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении приращения скорости распространения ультразвука.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений путем измерения разности фаз принятых сигналов в режиме стоячих волн.

На чертеже изображено устройство для измерения приращения скорости распространения ультразвука.

Устройство для измерения приращения скорости распространения ультразвука содержит измерительную камеру 1 с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями (на чертеже не обозначены) генератор 2, гетеродин 3, блок 4 обработки и индикации, фазовый детектор 5, первый вход которого соединен с выходом приемного электроакустического преобразователя (на чертеже не обозначено), а первый выход - с входом блока 4 обработки и индикации, /пpaвляeмый генератор 6, соединенный с его первым выходом первый смеситель 7, вторым входом соединенный с выходом генератора 2, первым выходом - с входом излучающего электроакустического преобразователя (на чертеже не обозначено), второй смеситель 8, первым входом соединенный с выходом управляемого генератора 6, вторым входом - с выходом гетеродина 3, мультивибратор 9, фазовращатель 10, первым входом соединенный с выходом мультивибратора 9, вторым входом - с выходом второго смесителя 8, выходом - с вторым входом фазового детектора 5, третьим входом - с вторым выходом первого смесителя 7, измеритель 11 девиации частоты, входом соединенный с третьим выходом первого смесителя 7, частотомер 12, входом соединенный с четвертым выходом первого смесителя 7, выходом - с вторым входом блока 4 обработки и индикации, амплитудный детектор 13, входом соединенный с выходом приемного электроакустического преобразователя (на чертеже не обозначено), переключатель 14, входом соединенный с вторым выходом фазового детектора 5, а выходом - с входом управляемого генератора 6.

Устройство для измерения приращения скорости распространения ультразвука работает следующим образом.

Стабилизированное по частоте переменное напряжение частотой f, с выхода генератора 2 подается на второй вход первого смесителя 7, на первый вход которого подается переменное напряжение fj с выхода управляемого генератора 6. На первом и втором выходе первого смесителя 7 выдается переменное напряжение частотой f fj-Гз. Применение такой схемы позволяет получить перестройку частоты в не5

сколько десятков килогерц высокой стабильности. С первого выхода первого смесителя 7 переменное напряжение подается на излучающий электроакустический преобразователь, а со второго выхода смесителя 7 - на третий вход фазового детектора 5, на первый вход которого подается напряжение с приемного электроакустического преобразователя.

Измерение фазового сдвига, пропорциональное изменению скорости, производится дискретным образом на разностной частоте дГ (fj - частота напряжения на выходе гетероида 3), которая получается за счет подачи на второй вход фазового детектора 5 напряжения со второго смесителя 8 через фазовращатель 10 частоты f fj - . (ь-частота напряжения на выходе генератора 2).

В первое плечо (на чертеже не обозна- 0 чено) фазового детектора 5 подаются два переменных напряжения , о.ано из которых частотой fj 1 - fj непосредственно с второго выхода первого смесителя 7, другое - частотой f - с второго смесителя 8 через фазовращатель 10. На выходе этого плеча (на чертеже не обозначено) фазового детектора 5 получаются импульсы с частотой fj - fx /if. На второе плечо (на чертеже не обозначено) фазового детектора 5 подается переменное напряжение частотой 0 fl, поступающее с приемного электроакустического преобразователя, и переменное напряжение частотой f - с выхода второго смесителя 8 через фазовращатель 10. На выходе второго плеча фазового детектора 5 получаются импульсы той же частоты, что 5 и на выходе первого плеча, только по времени, соответствующему фазовой задержки сигнала в измерительной камере на частоте fi f. - fj, но перенесенной на частоту

М fi fzПри изменении скорости распространения ультразвука на первом выходе фазового детектора 5 возникает напряжение, пропорциональное фазовому сдвигу сигнала частоты fi на разностной частоте л f, которое подается на блок 4 обработки и индика- 5 ции, на который поступает также управляющий сигнал с выхода частомера 12, измеряющего частоту напряжения на четвертом выходе первого смесителя 7.

Блок 4 обработки и индикации обеспечивает индикацию величины приращения ско- 0 рости распространения ультразвука в исследуемой среде.

Перед измерением величины приращения скорости распространения в среде производится сначала ручная настройка управ- 5 ляемого генератора 6 по максимуму сигнала на амплитудном детекторе 13. Затем включается мультивибратор 9, управляющий сдвигом фазы. При этом за счет отрицательной

0

обратной связи сигнал с выхода фазового детектора 5 управляет частотой через переключатель 14 управляемого генератора 6, и средняя частота и девиация частоты на выходах первого смесителя 7 изменяется. Ручной настройкой фазовращателя 10 добиваются минимума показаний измерителя 11 девиации частоты, что соответствует максимальной крутизне фазо-частотной характеристики измерительной камеры.

Затем автоподстройку частоты отключают.

Формула изобретения

Устройство для измерения приращения скорости распространения ультразвука, содержащее измерительную камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями, генератор, гетеродин, блок обработки и индикации, фазовый де- тектор, первый вход которого соединен с выходом приемного электроакустического преобразователя, а первый выход - с входом блока обработки и индикации, отличающееся тем, что, с целью повыщения

чувствительности и точности измерений, оно снабжено управляемым генератором, соединенным с его первым выходом первым смесителем, вторым входом соединенным с выходом генератора, первым выходом - с входом излучающего электроакустического преобразователя, вторым смесителем, первым входом соединенным с выходом управляемого генератора, вторым входом - с выходом гетеродина, мультивибратором, фазовращателем, первым входом соединенным с выходом мультивибратора, вторым входом - с выходом второго смесителя, выходом - с вторым входом фазового детектора, третьим входом соединенным с вторым выходом первого смесителя, измерителем девиации частоты, входом соединенным с третьим выходом первого смесителя, частотомером, входом соединенным с четвертым выходом первого смесителя, выходом - с вторым входом блока обработки и индикации, амплитудным детектором, входом соединенным с выходом приемного электроакустического преобразователя, переключателем, входом соединенным с вторым выходом фазового детектора, а выходом - с входом управляемого генератора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении приращения скорости распространения ультразвука. Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерений путем измерения разности фаз принятых сигналов в режиме стоячих волн. В устройстве для измерения приращения скорости распространения ультразвука переменное напряжение частотой f с выхода генератора подается на второй вход первого смесителя, на первый вход которого подается переменное напряжение f j с выхода управляемого генератора. На первом и втором выходах первого смесителя выдается переменное напряжение частотой f) fi - fj. С первого выхода первого смесителя переменное напряжение подается на излучающий электроакустический преобразователь, а со второго выхода первого смесителя - на третий вход фазового детектора, на первый вход которого подается напряжение с приемного электроакустического преобразователя. Измерение фазового сдвига, пропорциональное изменению скорости, производится дискретным образом на разностной частоте Af , (f. - частота напряжения на выходе гетородина), которая получается за счет подачи на второй вход фазового детектора напряжения с второго смесителя через фазовращатель частотой .- fj (fi -частота напряжения на выходе управляемого генератора). На выходе второго плеча фазового детектора получаются импульсы той же частоты, что и на выходе первого плеча, только по времени, соответствующем фазовой задержке сигнала в измерительной камере на частоте Vi li - fj, но перенесенной на частоту дГ -f;,. При измерении скорости распространения ультразвука на первом выходе фазового детектора возникает напряжение, пропорциональное фазовому сдвигу сигнала частотой V на разностной частоте л, которое подается на блок обработки и индикации. 1 ил. а $ (Л to ел о СХ) СП