Измеритель скорости звука Советский патент 1987 года по МПК G01H5/00 

Изобретение относится к неразру- шагощему контролю и может быть использовано при создании автоматизированных систем контроля,

Целью изобретения является повышение точности измерения путем переноса сигнала в более низкочастотную область спектра.

На чертеже представлена структурная схема измерителя скорости звука.

Измеритель скорости звука содержит генератор 1 и соединенный с ним излучающий преобразователь 2, приемный преобразователь 3, соединенные между собой счетчик 4 и блок 5 обработки, а также кварцевый генератор б, блок 7 временного преобразования, выполненный в виде последовательно соединенных делителя 8 частоты, линии 9 задержки, временного расширителя 10 и компаратора 11, вход делителя 8 частоты и второй вход линии 9 задержки соединены с выходом кварцевого генератора 6, выход делителя 8 частоты соединен с входом генератора 1, выход компаратора 11 соединен с вторым входом временного расширителя 10j входом счетчика 4 и входом блока 5 обработки, вькод приемного преобразователя °3 соединен с третьим входом временного расширителя 10, выход линии 11 задержки соединен с вторым входом счетчика 4.

Измеритель скорости звука работает следуюш м образом.Кварцевьй генератор 6 вырабатывае импульсы с частотой f. На выходе делителя 8 частоты образуется последовательность импульсов с частотой f

F if, где N - коэффициент деле 0 NP

ния делителя 8 частоты такой, что

N --2-, где 1 - база измерений

мин минимальная возможная скорос ультразвука.

1 1мпульсы с выхода делителя 8 частоты одновременно поступают на вход генератора 1, запуская его, и на певый вход линии 9 задержки. Импульсы возбуждения поступают на излучающий преобразователь 2, преобразуются в нем в ультразвуковые импульсы и излучаются в исследуемую среду. Приня тые сигналы приемником 3 имеют временные сдвиги относительно момента излучения, равные

k с

(3)

0

5

Эти импульсы в преобразователе 3 преобразуются в электрические и поступают на вход временного расширителя 10.

Одновременно с моментом излучения импульс с выхода делителя 8 частоты переводит линию 9 задержки в исходное состояние. При этом импульсы с выхода кварцевого генератора продолжают поступать, поэтому импульсы на выходе линии 9 задержки имеют временные сдвиги относительно момента излучения, равные

0

N. t.

,

Г

) l

где N выбирается из условия

1о

N,

- МЛКс -о

(4)

(5)

25

Эти импульсы одновременно поступают .на первый вход временного расширителя 10, запуская его, и на счетчик 4, в котором в течение времени преобразуются в код. Поскольку импульсы 30 запуска временного расширителя 10 поступают несколько раньше, чем сигналы, прошедшие исследуемую среду, в временном расширителе 10 происходит измерение на всего времени задержки сигнала в исследуемой среде, а только его части, определяемой выражением

35

,

40

45

50

55

При этом на вькоде временного расширителя 10 образуется сигнал, по форме соответствующий принятому ультразвуковым преобразователем 3 сигналу, однако расширенному по времени Этот импульс поступает на вход компаратора 11, к которому приложено опорное напряжение U. Б момент уравнения напряжения сигнала с опорным напряжением на выходе компаратора 10 образуется импульс напряжения, передним фронтом которого записывается йабранный код счетчика 4 в блок 5 обработкиj а задним фронтом сбрасываются в исходные состояния счетчик 4 и временной расширитель 10, после чего весь цикл измерения повторяется. В данном случае величина кода N на выходе счетчика 4 равна

N - &t

где ut - величина шага временного расширителя 10,. выбираемое в зависимости от требуемой точности измерения времени й-Т. ,.

Поскольку на вычислитель поступает код N , соответствующий численному значению величины временного интервала & & , а не всего времени распространения ультразвука TO в блок 5 обработки перед измерениями вводится код

М N.

ut

соответствующий численному значению t, .

В блоке 5 обработки код N суммируется с кодом М и по зависимости

U 1

С

(M+N) At

,to

исчисляется цифровое значение скорости ультразвука в среде. Результат измерения предъявляется в цифровой форме на индикаторе блока 5 обработки. Тр ансформация спектра сигнала в низкочастотную область позволяет при той же частоте дискретизации повысить точность измерений.

Временной расширитель 10 может быть выполнен аналогично блокам строСоставитель А.Олохтонов Редактор Г.Волкова Техред М.Ходанич Корректор А.Тяско

Заказ 5988/38 Тираж 500Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и от1 рытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. 1 роектная, 4

W

15

0

5

0

боскопической развертки универсального осциллографа, например С1-10, а блок 5 обработки может быть вьшолнен как функциональный преобразователь, выполняющий указанный алгоритм или на базе микроЭВМ.

Формула изобретения

Измеритель скорости звука, содержащий генератор и соединенный с ним излучающий преобразователь, приемный преобразователь, соединенные между собой счетчик и блок обработки, а также кварцевый генератор, о т л и - ча-ющийся тем, что, с целью повьш1ения точности, он снабжен блоком временного преобразования, выполненным в виде последовательно соединенных делителя частоты, линии задержки, временного расширителя и компаратора, вход делителя частоты и второй вход линии задержки соединены с выходом кварцевого генератора, выход делителя частоты соединен с входом генератора, выход компаратора соединен с вторым входом временного расширителя, входом счетчика и входом блока обработки, выход приемного преобразователя соединен с третьим входом временного расширителя, выход линии задержки соединен с вторым входом счетчика.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть ис- пользовано при , создании автомати- зированных систем контроля. Целью изобретения является повьппение точности измерений путем переноса сигнала в более низкочастотную область спектра. Поскольку приемный тракт не используется некоторое время после излучения зондирующего импульса временной расширитель вырабатывает сигнал, по форме подобный принятому, но с пониженной, частотой. Так как частота дискретизации сигнала не уменьшается, то повышается точность измерений. 1 ил. 00 ел