Ультразвуковой измеритель температуры Советский патент 1988 года по МПК G01K11/24 

со со

ел

Изобретение относится к контактной термометрии и может быть использовано во всех областях народного хозяйства, требующих прецизионных измерений тем- ператур.

Цель изобретения - расширение функ- циональж,1х возможностей за счет обеспечения измерения распределения темпе- 1 атуры и повьшение точности измерения. I На фиг.1 изображена блок-схема ультразвукового измерителя температуры; Йа фиг.2 - временные диаграммы. i Ультразвуковой измеритель темпера- уры. содержит чувствительнзз й элемент , линию 2 связи, преобразователь 3 с ереданнцей 4 и приемной 5 катушками, генератор 6, усилитель-ограничитель 7, )аспределитель 8 импульсов, блок 9 задержки, одновибратор 10 с регулиру- мой длительностью импульса, ш.пульс - |«ый генератор 11, первую и вторую схе- 1 12 и 13 совпадений, формирователь |14, первый и второй счетчисн 15 и 16, |триггер 17, схему 18 растягивания, |скему 19 индикации, схему 20 запуска.

Повьшение точности устройства обес яечивается за счет измерения времектель 7 на время передачи и вплоть до прихода первого отраженного сигнала.

Такш- образом обеспечивается проход 1-го, 2-го, п-го импульсов в усилитель-ограничитель 7 и исключается его перегрузка во время передачи, а также прием ложШ)1Х импульсов от неод- нородностей линии связи или от мест ее крепления.

Для большей универсальности измерителя используется одновибратор с регулируемой длительностью импульса. Это вызвано следующим. Во-первых, длина линии связи от образца к образцу может быть разной, отсюда и длительность импульса одновибратора должна быть различной. Во-вторых, при HC- I пользовании многозонного чувствительного элемента, изменяя длительность импульса одновибратора вручную или автоматически со схемы 20 запуска, можно выбирать необходимую зону измерений.

Усиленные и сформированные импульсы с выхода усилителя-ограничителя 7 (фиг,2, г) поступают на вход распределителя 8 импульсов.

Первьш отраженный сигнал, который

Изобретение относится к контактной термометрии. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения распределения температуры и повышение точности измерения. Устройство содержит чувствительный элемент 1, линию связи 2, преобразователь 3 с передающей 4 и приемной 5 катушками, генератор 6, усилитель-ограничитель 7, распределитель 8 импульсов, блок Э зат держки, одновибратор 10, генератор 11, схемы 12, 13 совпадений, формирователь 14, счетчики 15, 16, триггер 17, схему 18 растягивания, схему 19 индикации и схему 20 запуска. Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устройства позволяет измерения временного интервала проводить в два этапа. Н первом идет грубый отсчет вплоть до прихода второго отраженного импульса, а на втором измеряется остаток временного интервала между вторым отраженным сигналом и последним импульсом. 2 ил. i (Л

ного интервала в два этапа. На первом ЗО поступает на распределитель 8 импульйдет грубый отсчет вплоть до прихода рторого отраженного импульса, а на вто ром измеряется остаток временного интервала между вторым отраженным сигна- Ьом и последним заполняющим импульсом, : Ультразвуковой измеритель темпера- Туры работает следующим образом,

В схеме 20 запуска вьфабатьшается 1«ороткий импульс (фиг.2, а), который ainycKaeT генератор 6, Сигнал с сигнального выхода генератора 6 (фиг.2,б) преобрАзуётся в магнитострикционном Преобразователе 3 в ультразвуковой импульс, которЬЕЙ, распространяясь по линии 2 связи, последовательно отражается от акустических неоднороднос- тей чувствительного элемента 1. С приходом отраженных ультразвуковых импульсов в магнитострикционном преобразователе 3 проходит обратньш процесс преобразования и на входе приемной катушки 5 получают сершо электрических импульсов, которые liocTyna- ют на сигнальный вход усилителя-ограничителя 7, Во время передачи импульс

35

40

45

50

сов, запускает импульсный генератор 11 (фиг,2, д). Заполняющие импульсы с периодом Т с импульсного генератора 11 через открытую первую схему 12 совпадений поступают на счетный вход первого счетчика 15 вплоть до момента второго отраженного импульса, соответствующего окончанию измеряемого интервала времени (фиг. 2, е).

Второй отраженный сигнал с распределителя 8 импульсов поступает на сбросовый вход триггера 17, тем самым опрокидывает его выходное состояние, закрывая при этом первую схему 12 совпадений (фиг.2, ж). Первый счетчик 15 фиксирует К импульсов, укладывающихся в межимпульсном временном интервале. Одновременно триггером 17 закрывается распределитель 8 импульсов, что препятствует дальнейшему прохождению отраженных сигналов.

Затем определяется остаточный интервал о между последним заполняняцим импульсом, пересчитанным первым счетчиком 15, и вторым отраженньш сигнас генератора 6 запускает одновибратор55лом. Причем для обеспечения устойчи10с регулируемой длительностью им-вой работы схемы и высокой точности

пульс;-, формирующий импульс (фиг, 2.,б), производится измерение интервала вреК .-орый отключает усилитель-ограничи-мени 2Т - о между вторым отраженным

5

0

5

0

сов, запускает импульсный генератор 11 (фиг,2, д). Заполняющие импульсы с периодом Т с импульсного генератора 11 через открытую первую схему 12 совпадений поступают на счетный вход первого счетчика 15 вплоть до момента второго отраженного импульса, соответствующего окончанию измеряемого интервала времени (фиг. 2, е).

Второй отраженный сигнал с распределителя 8 импульсов поступает на сбросовый вход триггера 17, тем самым опрокидывает его выходное состояние, закрывая при этом первую схему 12 совпадений (фиг.2, ж). Первый счетчик 15 фиксирует К импульсов, укладывающихся в межимпульсном временном интервале. Одновременно триггером 17 закрывается распределитель 8 импульсов, что препятствует дальнейшему прохождению отраженных сигналов.

Затем определяется остаточный интервал о между последним заполняняцим импульсом, пересчитанным первым счетчиком 15, и вторым отраженньш сигна5лом. Причем для обеспечения устойчиимпульсом и одним из последугадих заполняющих импульсов, а не Т .

Измерение интервала 21 - t осуществляется следующим образом. На вход запуска формирователя 14 поступает второй отраженный импульс, который определяет передний фронт формирзг- емого импульса. Задний фронт формируемого ш-шульса определяется запол- някяцим импульсом с импульсного генератора 11, поступившим на вход сброса формирователя 14 после прихода строб- импульса на стробирующий вход формирователя 14. Строб-импульс снимается)5 ки, причем сигнальный выход генератос инверсного выхода триггера 17 и задерживается на время, соответствующее периоду заполняющих импульсов Т, в блоке 9 задержки (фиг.2, з). В

результате получают на выходе формиро- Q циональных возможностей за счет обес- вателя 14 импульс, длительность которого равна 2Т - сГ (фиг.2, и).

Задержка импульса, следующего с триггера 17, на время Т, т.е. растягипеченил измерения распределения температуры и повышения точности измерения, в него введены усилитель-ограничитель, распределитель 1- мпульсов, им- вание интервала 2Т - « , вместо интер-25 пульсный генератор, вторая схема созвала Т - Т позволяет избежать сбоя в работе схемы 18 растягивания импульса, которьй возможен при , близком

падения, формирователь, схема растяги вания, второй счетчик, схема индикации, схема запуска и одновибраФор с к Т, регулируемой длительностью импульса.

Схема 18 растягивания импульса причем приемная катушка подсоединена вана на преобразовании временной интер- к сигнальному входу усилителя-ограни- вал - напряжение - временной интервал. При растягивании временного интервала в определенное число раз (т) во стольчителя, выход которого подключен к входу распределителя импульсов, пер- вьй выход распределителя импульсов соединен с входом запуска импульсного генератора, а второй выход распреде- лителя импульсов соединен со сбросовым входом триггера и входом запуска формирователя, выход импульсного генератора подключен к входам первой и второй схем совпадения и к входу сброса формирователя, прямой выход триггера подключен к второму входу первой схемы совпадения и к строби- рукщему входу распределителя имщ. -ль- сов, а инверсный выход триггера - к входу блока задержки, выход схемы растягивания соединен с вторым входом второй схемы совпадения и входом запус- ка схемы индикации, выход второй схемы - совпадения подключен к счетному входу второго счетчика, выход блока задержки соединен со стробирующим входом формирователя, выход которого подключен к входу схемы растягивания, инко же раз может быть уменьшена погрешность за счет дискретности заполняю- щих импульсов. Таким образом, на выхо- де схемы 18 растягивания получают импульс длительностью (21 - € ) m (фиг. 2, к). Этот импульс открьшает вторую„

схему 13 совпадений и заполняющие импульсы, с импульсного генератора 11, прошедшие на выход второй схемы 13 совпадений (фиг.2, л), записываются во втором счетчике 16, Емкость второго счетчика 16 выбирается равной коэффициенту растягивания, в этом случае при снятии показаний с второго счетчика 16 в обратном коде автоматически вычисляется остаточный интервал.

По окончании растянутого импульса схема 19 индикации снимает показания с первого и второго счетчиков 15 и 16. После снятия показаний на цифровом табло высвечивается результат измере45

50

чителя, выход которого подключен к входу распределителя импульсов, пер- вьй выход распределителя импульсов соединен с входом запуска импульсного генератора, а второй выход распреде- лителя импульсов соединен со сбросовым входом триггера и входом запуска формирователя, выход импульсного гене ратора подключен к входам первой и второй схем совпадения и к входу сброса формирователя, прямой выход триггера подключен к второму входу первой схемы совпадения и к строби- рукщему входу распределителя имщ. -ль- сов, а инверсный выход триггера - к входу блока задержки, выход схемы растягивания соединен с вторым входом второй схемы совпадения и входом запус- ка схемы индикации, выход второй схемы - совпадения подключен к счетному входу второго счетчика, выход блока задержки соединен со стробирующим входом формирователя, выход которого подключен к входу схемы растягивания, инний и одновременно вьфабатывается им- формационные входы схемы игщикации пульс, который обнуляет первый и вто- соединены с выходами первого и второ- рой счетчики 15 и 16, срывает работу имхгульсного генератора 11 и поступает

го счетчиков, а ее выход - с входами сброса импульсного генератора и пер

751

на схему 20 запуска. В схеме 20 запуска вырабатываются сигналы для установки триггера 17 в исходное состояние, запуска генератора 6 и для регулировки длины импульса одновибратора 10 а регулируемой длительностью импульса. Формула изобретения

Ультразвуковой измеритель температуры, содержащий чувствительный эле0

мент, линию связи, преобразователь с возбуждающей и приемной катушками, генератор, первую схему совпадения, первый счетчик, триггер, блок задержра связан с возбзгждающей катушкой, а выход схемы совпадения - со счетным входом счетчика, о тличающи й- с я тем, что, с целью расширения функпадения, формирователь, схема растягивания, второй счетчик, схема индикапричем приемная катушка подсоединена к сигнальному входу усилителя-ограни-

чителя, выход которого подключен к входу распределителя импульсов, пер- вьй выход распределителя импульсов соединен с входом запуска импульсного генератора, а второй выход распреде- лителя импульсов соединен со сбросовым входом триггера и входом запуска формирователя, выход импульсного генератора подключен к входам первой и второй схем совпадения и к входу сброса формирователя, прямой выход триггера подключен к второму входу первой схемы совпадения и к строби- рукщему входу распределителя имщ. -ль- сов, а инверсный выход триггера - к входу блока задержки, выход схемы растягивания соединен с вторым входом второй схемы совпадения и входом запус- ка схемы индикации, выход второй схемы совпадения подключен к счетному входу второго счетчика, выход блока задержки соединен со стробирующим входом формирователя, выход которого подключен к входу схемы растягивания, информационные входы схемы игщикации соединены с выходами первого и второ-

формационные входы схемы игщикации соединены с выходами первого и второ-

го счетчиков, а ее выход - с входами сброса импульсного генератора и первого и второго счетчиков, а также с входом схемы запуска, первый выход Которой подключен к входам запуска генератора и триггера, а второй выход - к входу стробирования одновиб- ратора с регулируемой длительностью

импульса, выход генератора подключен к запускающему входу одновибра- тора с регулируемой длительностью импульса, выход которого соединен с разрешающим входом усилителя-ограничителя ,