Ультразвуковое устройство для измерения плотности жидкостей Советский патент 1987 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности жидкостей,в том числе биологических жидкостей,

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения комплексных составляющих в информативных акустических параметрах.

На чертеже представлена блок-схе- ма ультразвукового устройства для измерения плотности жидкостей.

Устройство содержит измерительную камеру 1 с установленными в ней на заданном расстоянии 1 излучающим 2 и приемным 3 пьезоэлектрическими преобразователями, измеритель А интервалов времени, генератор 5 зондирующих импульсов, выход которого соединен с первым входом измерителя 4 интервалов времени и излучающим 2 пьезоэлектрическим преобразователем, усилитель 6, вход которого подключен к приемному пьезоэлектрическому пре- образрв телю 3, а выход - к второму входу измерителя 4 интервалов времени, и подключенный к выходу последнего регистратор 7, подключенные к выходу усилителя 6 последовательно соединенные коммутатор 8 и первый измеритель 9 амплитуды импульсов, выход которого соединен с вторым входом регистратора 7, подключенньш к второму выходу коммутатора 8 второй измеритель 10 амплитуды импульсов, выход которого подключен к третьему входу регистратора 7, и синхронизатор 11, вход запуска которого подклю чен к выходу усилителя 6, первый выход соединен с входом запуска генера-40 ствляется запись результата измеретора 5 зондирующих импульсов, второй выход - с управляющим вхбдом измерителя 4 интервалов времени, третий выход - с управляющим входом коммутатора 8, а четвертый выход - с управляющими входами первого 9 и второго 10 измерителей амплитуды импульсов.

На схеме обозначены исследуемая жидкость 12 и ультразвуковые импуль- сы 13 и 14.

Устройство работает следуюш:им образом.

Синхронизвтором 11 запускается ге-„ ватель 3, осуществляется переключенератор 5 зондирующих импульсов, на выходе которого формируется короткий импульс возбуждения. Время(р нарастания фронта и период Т следования

ние входа коммутатора на его второй ззыход. Таким- образом, сигнал, соот- ветствующий второму ультразвуковому импульсу 14, поступает с выхода усивозбуждагощих импульсов устанавливают из условия т, где t nd/C - время прохождения акустическим импульсом толщины d излучающего пьезоэлектрического преобразователя 25 п - число отражений акустического импульса от внутренних , граней излучающего пьезоэлектрического преобразователя 2, С - скорость ультразвука в материале пьезоэлектрического преобразователя 2. Сигналом с выхода генератора 5 зондирующих импульсов запускается измеритель 4 интервалов времени и одновременно возбуждается излучающий пьезоэлектрически преобразователь 2, с помощью которого в исследуемую среду излучаются два разделенных во времени ультразвуковых импульса 13 и 14 срответственно от лицевой и тыльной поверхностей излучающего пьезоэлектрического преобразователя 2„ Ультразвуковые импульсы проходят исследуемую жидкость 12 и принимаются приемным пьезоэлектрическим преобразователем 3. Сигналы с выхода последнего усиливаются усилите- , лем 6.

Сигнал, соответствующий первому ультразвуковому импульсу 13, поступает на второй вход измерителя 4 интервалов времени, который, таким образом, измеряет время t прохождения ультразвука в исследуемой среде, на вход коммутатора 8 и на вход запуска сишсронизатора 11.Импульсом поступающим с второго выхода синхро низатора 11 на управляющий вход измрителя 4 интервалов времени, осущения величины L на первый вход ре гистратора 7.

Сигнал, соответствующий первому ультразвуковому импульсу 13, поступает с выхода усилителя 6 через коммутатор 8 на первый измеритель 9 амплитуды импульсов, который измеряет амплитуду А/, первого ультразвукового импульса 13,

По сигналу с третьего выхода синхронизатора 11, до прихода второго ультразвукового импульса 14 на при- емньй пьезоэлектрический преобразоние входа коммутатора на его второй ззыход. Таким- образом, сигнал, соот- ветствующий второму ультразвуковому импульсу 14, поступает с выхода усилителя 6 через коммутатор 8 на вход второго измерителя 10 амплитуды импульсов, который измеряет амплитуду А „ второго ультразвукового импульса. 14.

. По сигналу с четвертого выхода синхронизатора 11 на управляющие входы первого 9 и второго 10 измерителей амплитуды импульсов величины А( и А 2 с выходов последних за- писывают ся на регистратор 7.

р жидкости судят по

О плотности соотношению

z

д-t),

где

Z.W

акустическое сопротивление материала излучающего пьезоэлектрического преобразователя 2j

1 - расстояние между излучающим 2 и приемным 3 пьезоэлектрическими преобразователями.

Регистратор 7 может быть снабжен функциональным преобразователем, обеспечивающим вычисление величины р- Р С А., А ) в зависимости от текущих значений измеряемых параметров.

Таким образом, устройство обеспечивает возможность измерения плотности исследуемой биологической среды без дополнительного определения акустического сопротивления исследуемой среды и возможность исключения комплексных величин из информативных амплитудных значений принятых импульсов волны колебательной скорости, что позволяет увеличить точность измерений.

4

ормула изобретения Ультразвуковое устройство для измерения плотности жидкостей, содержащее измерительную камеру с установ- 5 ленными в ней на заданном расстоянии излучающим и приемным пьезоэлектрическими преобразователями, измеритель интервалов времени, генератор зондирующих импульсов, выход которого.

to соединен с первым входом измерителя интервалов времени и излучающим пьезоэлектрическим преобразователем, усилитель, вход которого подключен к приемному пьезоэлектрическому образователю, а выход - к второму входу измерителя интервалов времени, и подключенный к выходу последнего регистратор, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения за счет исключения комплексных составляющих в информативных акустических параметрах, -оно снабжено подключенными к выходу усилителя последовательно соединенными коммутатором и первым измерителем амплитуды импульсов, выход которого соединен с вторым входом регистратора, подключенным к второму выходу ком- коммутатора, вторым Измерителем амплитуды импульсов, выход которого подключен к третьему входу регистратора, и синхронизатором, вход запуска которого подключен к выходу усилителя, первый выход соединен с

35 входом запуска генератора зондирующих импульсов, второй выход - с уп- равляклцим входом измерителя интервалов времени, третий выход - с управ- лякщим входом коммутатора, а четвер40 тьй выход - с управляющими входами первого и второго измерителей амплитуды импульсов.

20

25

30

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности жидкостей. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет исключения комплексных составляющих в информативных акустических параметрах . Б устройстве измеряются время прохождения ультразвуковыми импульсами известного расстояния, амплитуды акустических импульсов, излученных внешней и внутренней гранями излучающего пьезоэлектрического преобразователя 2. По соотношению измеренных величин судят 0плотности исследуемой жидкости. 1ил. € (Л го со 00 05 4 ю