Устройство для измерения приращения скорости распространения ультразвука Советский патент 1988 года по МПК G01H5/00 

Изобретение относится к измери- :Тельной технике и может быть использовано для измерения приращения скорости распространения ультразвука.

IЦель изобретения - повьппение чувствительности и точности измерений за счет повьппения стабильности частоты сигнала.

На чертеже изображено устройство цля измерения приращения скорости распространения ультразвука.

Устройство содержит измерительную камеру 1 переменной длины с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями (не показаны), генератор 2 фиксированной частоты, подключенный одним из входов к его выходу фазовый детектор 3, второй вход которого соединен с выходом приемного электроакустического преобразователя, мультивибратор 4у фазовращатель 5, подключенный одним из входов к второ- Mty выходу генератора 2 фиксированной частоты и другим входом к выходу муль гивибратора 4, измеритель 6 девиации частоты, частотомер 7 и амплитудный детектор 8, соединенные с вьгходом :1риемного электроакустического преобразователя, блок 9 обработки и инди- кации, два входа которого соединены, {соответственно, с первым выходом фа- |зового детектора 3 и выходом частото- Цера 7, и подключенный к второму вы- |коду фазового детектора 3 блок 10 ре гулировки длины измерительной камеры Последний имеет механическую связь |(не показана) с одним из электроакус- гических преобразователей, которьм гаолнен подвижным.

Устройство может также содержать Последовательно соединенные гетеродин

IIи второй частотомер 12, выход ко-- торого соединен с третьим входом блока 9 обработки в индикации. Второй выход гетеродина 11 соединен при этом с третьим входом фазового детектора 3.

Вход излучанлцего электроакустического преобразователя подключен к выходу фазовращателя 5.

Устройство работает следующим образом. I

Стабилизированное по частоте переМенное напряжение частоты f , с выхода генератора 2 подается на второй вход, фазового детектора 3 и через фазовра- 1цатель 5 - на вход измерительной камеры 1, с выхода которой сигнал пос

10

5 20 25 30 , Q

0

тупает на первый вход фазового детектора 3, На третий вход фазового де-д тектора 3 подается стабилизированное по частоте переменное напряжение частоты fg от гетеродина 11. Измерение фазового сдвига, пропорционального изменению скорости распространения ультразвука, производится дискретным образом на разностной частоте Д Фазовый детектор 3 имеет два плеча. В первое плечо подается два переменных напряжениям одно частоты f - с выхода генератора 2, а второе частоты 2 - выхода гетеродина 11. На выходе этого плеча формируются импульсы с частотой следования uf . На второе плечо фазового детектора 3 подается переменное напряжение частоты f, поступающее с выхода измерительной камеры 1, и переменное напряжение частоты f - с выхода гетеродина 11.

На выходе второго плеча фазового детектора 3 формируются импульсы той же частоты, что и на выходе первого плеча, только сдвинутые по времени, соответствующем фазовой задержке сигнала в измерительной камере 1 на частоте f,, но перенесенной на частоту

f-f,-f,.

При изменении скорости распространения ультразвука в среде на выходах фазового детектора 3 возникает напряжение, пропорциональное фазовому сдвигу сигнала частоты f на разностной частоте &f, которое подается на вход блока 9 обработки и индикации, на который поступают также управлякг- щие сигналы с частотомеров 7 и 12, измеряняцих частоты f и f, а также с блока 10 регулировки длины акустической базы измерительной камеры. I .- Перед измерением величины приращения скорости распространения ультразвука производится сначала ручная настройка длины акустической базы измерительной камеры по максимуму сигнала на амплитудном детекторе 8. Затем включается мультивибратор 4, управляющий сдвигом фазы. При этом сигнал с выхода фазового детектора 3 управляет длиной акустической базы измерительной камеры, девиация частоты,, фиксируемая измерителем- 6 девиации частоты, изменяется. Ручной настройкой фазовращателя 5 добиваются минимума показаний измерителя 6 девиации частоты. При этом длина акусти-.

ческой базы изменяефся до ее значения, соответствующего минимальной крутизне частотно-фазовой характеристики измерительной камеры 1.

Затем блок регулировки длины акустической базы и мультивибратор отключают.

При измерениях, -не требукмцих повышенной чувствительности, отсутствует необходимость в гетеродине 11 и втором частотомере 12. В этом случае измерения производятся на частоте f, , а не на разностной частоте Af f, f, как описано. При этом одновременно с понижением чувствительности возрастает точность измерений, так как стабильность частоты f, генератора 2 фиксированной частоты выше стабильности разностной частоты if.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения приращения скорости распространения ультразвука, -содержащее измерительную камеру с излучающим и приемным электроакустическими преобразователями, генератор фиксированной частоты, фазовый детектор, первый вход которого соединен с выходом приемного электроакустического преобразователя, мультивибратор, фазовращатель, первым входом соединенный с выходом мульти

вибратора, измеритель девиации частоты, частотомер, амш1итуднь1Й детектор, входом соединенный с выходом приемного электроакустического преобразователя, и блок обработки и индикации, два входа которого соединены, соответственно, с первым выходом фазового детектора и с выходом частотомера, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений и чувствительности, оно снабжено блоком регулировки длины измерительной камеры, вход которого соединен с выходом фазового детектора, два выхода генератора фиксированной частоты соединены соответственно с входами фазового детектора и фазовращателя, вы ход фазовращателя подключен к входу излучающего электроакустического преобразователя, частотомер и измеритель девиации частоты подключены к выходам приемного электроакустического преобразователя, а измерительная камера вьшолнена с возможностью изменения базы измерений.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что оно снабжено последовательно соединенньв и гетеродином и вторым частотомером, выход которого подключен к третьему входу блока обработки и индикации, а второй выход гетеродина соединен с третьим входом фазового детектора.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении приращения ско.рости распространения ультразвука. Целью изобретения является повьшение чувствительности и точности измерений за счет повышения стабильности частоты сигнала. Напряжение частоты f, с генератора 2 подается на второй вход фазового детектора 3 и через фазовращатель 5 - на вход измерительной камеры 1 переменной длины, с выхода которой сигнал поступает на первый вход фазового детектора 3. На третий вход фазового детектора 3 подается напряжение частоты fj с гетеродина 11. Измерение фазового сдвига, пропорционального изменению скорости распространения ультразвука, производится дискретно на разностной частоте flf . Блок 10 регулировки длины измерительной камеры механически связан с подвижным электроакустическим , преобразователем. Управляющий сигнал с выхода фазового детектора 3 посту пает на вход блока 10 регулировки . длины измерительной камеры, за счет этого сигнала отрицательной обратной связи блок 10 изменяет длину измерительной камеры до тех пор, пока на выходе фазового детектора 3 напряжение не станет равным нулю. При проведении измерений, не требующих повышенной чувствительности, отсутствует необходимость в гетеродине 11 и втором частотомере 12, в этом случае повышается точность измерений. 1 , ф-лы, 1 ил. (Л