Устройство для ультразвукового контроля параметров флуктуирующих сред Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет выполнения регистрации параметров среды в реальном масштабе времени.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства на фиг.2 - пример выполнения источника эталонных напряжений .

Устройство для ультразвукового контроля параметров флуктуирующих сред содержит цепь автоциркуляции, состоящую из последовательно соединенных генератора 1 возбуждающих импульсов, излучающего 2 и приемного 3 электроакустических преобразователей и формирователя 4 импульсов, выход которого соединен с входом запуска генератора 1 возбуждающих импульсов, генератор 5 тактовых импульсов и счетчик 6 импульсов, подключенные к выходу счетчика 6 импульсов, последовательно соединенные блок 7 буферной памяти, дешифратор 8, коммутатор 9, регистратор 10 и источник 11 эта- лонных напряжений. Выходы последнего подключены к вторым входам коммутатора 9, а выход формирователя 4 импульсов подключен к входу записи блока 7 буферной памяти и к входу Сброс счетчика 6 импульсов,

Устройство для ультразвукового контроля параметров флуктуирующих сред работает следующим образом.

После включения питания на выходе генератора 1 образуется импульс, ко- торьй поступает на излучающий электроакустический преобразователь 2„ В .последнем энергия электрического сигнала преобразуется в энергию ультразвукового импульса, который распро- страняется з исследуемой среде, заключенной между излзгчающим 2 и приемным 3 электроакустическими преобразователями, В преобразователе 3 ультразвуковой импульс преобразуется в элек трический сигнал, который в формирователе 4 импульсов усиливается, фильтруется и формируется в короткий прямоугольный импульс, временное положение которого соответствует моменту появления принятого сигнала. Времен™ ной сдвиг принятого сигнала относительно момента излучения

V/t) (t),

(1)

где 1о - расстояние от излучающего

до приемного преобразователя, c(t) - скорость ультразвука в среде.

Импульс с вькода формирователя 4 импульсов поступает на вход генератора 1 и запускает его (замьжается цепь автоциркуляции), а также поступает на вход Запись блока 7 буферной памяти и вход Сброс счетчика 6 импульсов. По переднему фронту этого импульса происходит запись в блок 7 буферной памяти кода, выбранного счетчиком 6, а по его заднему фронту осуществляется обнуление счетчика. После этого код на выходе счетчика 6 начинает расти с О до N. , тате как на счетный вход последнего поступают импульсы с выхода тактово- . го генератора 5. Поскольку момент начала распространения ультразвукового сигнала в среде всегда совпадает с началом формирования кода на выходах счетчика 6, можно полагать, что текущее значение кода N(t) является мерой времени распространения сигнала в среде. Поэтому

N(t)t:(t)/t

(2)

где t - период дискретизации, задаваемый генератором тактовых 1 импульсов.

Большинство определяемых параметров исследуемых сред корреляционно или функционально связано со скоростью ультразвука в среде, В общем случае эта зависимость может быть выражена степенным рядом

X(t)

Q 3 а„+а c(t) (t)+a с (t)+,,.

(3)

или

+а.

г(О

+..

(4)

гдe X(t) - параметр среды, подлежащей определению а - постоянный коэффициент. При измерении скорости ультразвука в средах или величин, связанных с ней линейно, , , а,1. Тогда формула (4) преобразуется к виду

c(t)i /i:/t).

31А

Например, при измерении температуры газа , а 0, а :;tO, а 0,,..

2

Тогда

2(t)a,

r4t)

Поэтому всегда может быть построена теоретически (перед измерениями) зависимость X(t) (t)l. В месте максимальной крутизны этой зависимости определяется максимально допустимая высота ступеньки аппроксимации из условия

ЛХ,

где -- максимально допустимая абсолютная погрешность аппроксимации ,

а по ней и максимальный шаг дискретизации , .

Тогда количество дискретных точек отсчета

п t

1МЧКС

/US,

а требумая емкость I счетчика 6, блока 7 буферной памяти и дешифратора 8 должна составлять разрядов. В каждый момент излучения набранный в счетчике 6 код N(t) записьгаает- ся в блок 7 буферной памяти, поэтому на его выходах имеется информация о флуктуациях времени прохождения ультразвука в среде, Этот код с выходов блока 7 буферной памяти поступает на дешифратор 8, В зависимости от величины кода N(t) на его входе к регистратору 10 подключается только определенный выход источника 11 эталонных напряжений. Величины напряжений на каждом выходе источника 11 выбираются из условия

Ги. kX-(t),

3521

где ,1,2,.,,, k - коэффи1у1:ент пропорциональности ,

Поэтому с каждым моментом принятия информационного сигнала на регистратор 10 поступает напряжение, вё- личина которого прямо пропорциональна (например, численно равна) величине измеряемого параметра исследуемой среды. Поскольку смена величины напряжения на входе регистратора происходит с периодом автоциркуляции, т.е, может достигать порядка десятков килогерц, обеспечивается возможность

0

15

регистрации быстрых флуктуации параметров среды в реальном масштабе времени.

Формула изобретения

Устройство для ультразвукового контроля параметров флуктуирующих сред, содержащее цепь автоциркуляции, состоящую из последовательно соединенных генератора возбуждающих импульсов, излучающего электроакустического преобразователя, приемного электроакустического преобразователя и формирователя импульсов, выход которого соединен с входом запуска генератора возбуждающих импульсов, и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и счетчик импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно снабжено подключенными к выходу счетчика импульсов последовательно соединенными блоком буферной памяти, дешифратором, коммутатором, регистратором и источНИКОМ эталонных напряжений, выходы которого подключены к вторым входам коммутатора, выход формирователя импульсов подключен к входу записи блока буферной памяти и к входу Сброс

счетчика импульсов.

Редактор Е.Копча

о

Фиг. 2

Составитель Г.Максимочкин

Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля и управления технологическими процессами. Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства за счет выполнения регистрации параметров среды в реальном масштабе времени. В устройстве осуществляется формирование интервала времени, равного времени распространения ультразвука в контролируемой флуктуирующей среде, и функциональное преобр.азова- ние сформированной величины с последующей регистрацией результата преобразования в реальном масштабе времени. Закон преобразования задается коммутатором. 2 ил. fi (Л С