Способ определения скорости распространения акустических колебаний в средах Советский патент 1988 года по МПК G01H5/00 

со 00

со

4

СО

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при контроле состава и свойств веществ и материалов по скорости рас- I пространения акустических колебаний, в частх- ; ности при автоматизации технологических процессов в химической и легкой промышленности.

; Цель изобретения - повышение быстро- i действия и точности измерений за счет дискретного изменения параметров электрических колеба.ний и уменьшения диапазона перестройки частоты колебаний.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ определения скорости распространения акустических колебаний в средах.

Устройство содержит генератор 1 перестраиваемой частоты, последовательно электроакустически соединенные блок 2 фиксированной задержки, акустические излучатель 3 -и приемник 4, усилитель 5, линейный фазовый детектор 6, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7 и микро- ЭВМ 8, последовательно соединенные блок 9 регулируемой задержки и аттенюатор 10, ключ 11, включенный параллельно блоку 2 фиксированной задержки, управляющий вход ключа 11 подключен к микроЭВМ 8, цифровой индикатор 12, управляющий I вход генератора 1 перестраиваемой частоты и цифровой индикатор 12 подключены к микроэвм 8, выход генератора 1 перестраиваемой частоты соединен с блоками 2 I и 9 фиксированной и регулируемой за- I держек.

i Способ осуществляют следующим обра- I зом.

IНепрерывные электрические колебания

i разделяют на опорные и зондирующие, ; излуч,ают зондирующие колебания в ис- ; следуемую среду, принимают после прохож- дения через нее и измеряют сдвиги ф1, ф2, : фз, ф4 фаз между опорными и зондирую- : щими колебаниями на двух частотах fi . и f2 при наличии и отсутствие задержки зондирующих колебаний, а скорость распространения акустических колебаний опре- ; деляют по измеренным значениям сдвигов фаз, акустической базе F измерений и величине времени Дт задержки зондирующего сигнала.

Зондирующие электрические колебания с выхода генератора I перестраиваемой частоты через блок 2 фиксированной задержки, акустический излучатель 3, акустический приемник 4 и усилитель 5 поступают на один вход линейного фазового детектора 6, на другой вход которого с выхода генератора 1 перестраиваемой частоты через блок 9 регулируемой задержки и аттенюатор 10 поступают опорные электрические колебания. Выходное напряжение линейного фазового детектора 6 с помощью АЦП 7 преобразуется в цифровой код, который запоминается в оперативной памяти микроэвм 8. На выходе мик- роЭВМ 8, соединенном с управляющим входом генератора 1 перестраиваемой частоты,

формируется код, который задает начальную частоту f электрических колебаний. При этом микроэвм 8 дает команду на замыкание ключа 11, шунтирующего блок 2 фиксированной задержки. Регулировкой блока 9 регулируемой задержки уравниваются электрические длины каналов линейного фазового детектора 6 при отсутствии между излучателем 3 и приемником 4 исследуемой среды. Регулировкой аттенюатора 10 выравниваются амплитуды

5 входных напряжений линейного фазового детектора б при заполнении пространства между излучателем 3 и приемником 4 исследуемой средой.

Выходное напряжение Ui линейного фазового детектора б, соответствующее сдви0 гу фаз ф| между зондирующими и опорными колебаниями при начальной частоте fi колебаний, преобразуется в цифровой код NI. Далее на выходе микроЭВМ 8 изменяется код и частота колебаний, выраба5 тываемых генератором I перестраиваемой частоты, уменьшается до fa. Полученное при этом на выходе линейного фазового детектора 6 напряжения U, соответствующее сдвигу фаз ф2 преобразуется в цифровой код Ng. Затем микроЭВМ 8 выдает соот0 ветствующий код на ключ 11, размыкая его, и вводит тем самым фиксированную задержку Ат в тракт зондирующих колебаний. Напряжение Us линейного фазового детектора 6 преобразуется в цифровой код NS, соответствующий сдвигу фаз фз при

5 частоте колебаний и задержке зондирующего сигнала Ат. После этого микроЭВМ 8 вновь выдает код, соответствующий начальной частоте fi электрических колебаний Вырабатываемое при этом линейным фазовым детектором 6 напряжение U4 преобразуется в цифровой код N4, соответствующий ф4.

Величины fi-(2 и Лт выбираются такими, чтобы дополнительный сдвиг фаз колебаний, вызываемый ими, на порядок пре3 выщал пороговую чувствительность линейного фазового детектора 6.

Микроэвм 8 производит вычисление скорости распространения акустических колебаний в исследуемой среде по формуле

0

( 1 N t

/V, - Л/й dT

Значение С высвечивается на цифровом индикаторе 2.

Формула изобретения

Способ определения скорости распространения акустических колебаний в средах, заключающийся в том, что возбуждают

непрерывные электрические колебания последовательно на частотах fi и f2, разделяют их на каждой из частот f| и fa на опорные и зондирующие колебания, преобразуют электрические зондирующие колебания в акустические колебания и излучают их в среду, принимают прошедщие ее акустические зондирующие колебания и преобразуют их в электрические зондирующие колебания, измеряют для каждой из частот fi и fa сдвиги ф1 и ф2 фаз между опорными и зондирующими колебаниями и определяют скорость распространения акустических колебаний по измерительным значениям сдви

гов фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений, осуществляют временную задержку зондирующих колебаний на промежуток времени Дт, измеряют сдвиги фаз фз и ф между опорными и задержанными зондирующими колебаниями соответственно на частотах fi и fa, а скорость распространения акустических колебаний определяют по формуле

г- 4

Г,- /г л€

где t- акустическая база измерений.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при контроле состава и свойств вешеств и материалов по скорости распространения акустических колебаний, например, при автоматизации технологических процессов в химической и легкой промышленности. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерений за счет дискретного изменения параметров электрических колебаний и уменьшения диапазона перестройки частоты колебаний. Способ заключается в том, что непрерывные электрические колебания разделяют на опорные и зондируюшие, излучают зондирующие колебания в исследуемую среду, принимают после прохождения через нее и измеряют сдвиги фаз между опорными и прошедшими через среду зондирующими колебаниями. На двух частотах при наличии и в отсутствие задержки зондирующих колебаний определяют скорость распространения акустических колебаний по измеренным значениям сдвигов фаз, акустической базе измерений и величине задержки зондирующего сигнала. 1 ил. S сл

/г