Измеритель скорости ультразвука Советский патент 1988 года по МПК G01H5/00 

Изобретение OTHOCHTCJ; к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и измерения параметров агрессивных сред, например высокотемпературных, газовых потоков.

Цель изобретения - повышение точности- и быстродействия измерений за счет автоматического регулирования частоты следования импульсов„

На фиг, изображена структурная схема измерителя скорости ультразвука; на фиг о 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Измеритель скорости ультразвука содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов излучающей пьезопреобразователь 2 с волноводом Зэ приемный пьезопреобразователь А с волноводом 5 и приемное устройство 65 последовательно соединенные импульсный селектор 7 и регулируемую линию 8 задержки,, а также последовательно соединенные частотно-чувствительный фазовьй детектор 9 и интегратор 10, Выход интегратора 10 соединен с входом генератора 1 возбуждающих импульсов, а выход приемного устройства 6 связан с первы м входом частотно-чувствительного фазового детектора 9, второй вход которого соединен с выходом регулируемой линии 8 задержки.

Измеритель скорости ультразву ка работает следующим образом

В начальный момент времени tg (фиг, 2а) генератор 1 возбуждает пьезоизлучатель 2 и одновременно запускает временной селектор 7 Во время действия электрического импульса пьезойзл гчатель 2 возбуждает в волноводе 3 ультразвуковой импульсj который торцом волновода излучается в исследуем:ую средУ; например в поток высокотемпературного, газа„ Ультразвуковой импульс распространяется по исследуемой среде и через другой волновод 5 поступает на пьезоприем- ник 4э в котором преобразуется в электрический, и далее поступает на вход приемного устройства б в котором усиливается и проходит первичнуЮ обработку. На выходе приемного устройства 6 образуется импульс,,сдвинутый относительно момента излучекия на время

+ L

(

где

t, время задержки в электрических цепях измерителя; Cg- время задерж

ки сигнала в акустическом волноводе; , время задержки сигнала в исследуемой среде. Некоторая часть энергии излучаемых ультразвуковых колебаний отражается от гранип,ы волновод - исследуемая среда из-за различия акустических импадансов преобразователя среды. Отраженный ультразвуковой импульс (фиг, 26) преобразователем 2 преобразуется в электрический, селектируется при помощи временного селектора 7 и поступает на вход линии В регулируемой задержки. Время задержки установлено равным Cj, С выхода линии 8 сигнал (фиг. 2в) поступает на второй вход частотно-чувствительного фазового детектора. На первый вход частотно- чувствительного фазового детектора 9 поступает сигнал с выхода приемного устройства 6 (фиг. 2г).

Начиная .с момента t генератор возбуждающих импульсов генерирует импульсы (фиг, 2а) с периодом, кото

0

5

0

5

0

5

рый выбран из условия Т

2-0 а + f.

1/с,

макс

где г „«кс J-/CA,UK+ + - з где Сд,уц - минимально возможное значение скорости уль.тразвука в иссл едуемой среде; 1 - расстояние между торцами волноводов При поступлении принятого импульса 1 (фиг, 2г) на первый вход частотно-чувствительного фазового детектора 9 и импульса 2 (фиг. 2в) на второй его вход на его выходе из-за временного сдвига Л Ст между импульсами выраба- тьшается положительное напряжение (фиг, 2д), которое интегратором 10 интегрируется, т,е. на выходе интегратора появляется нарастающее напряжение (фиг, 2е). Это напряжение повышает частоту генератора 1 возбуждающих импульсов до момента времени пока фазовьй сдвиг между импульсами 4 (фиг, 2г) и 5 (фиг, 2в), а тем самым, и напряжение на выходе частотно-чувствительного фазового детектора 9 не уменьшается до нуля. В это время Л И О, а напряжение на выходе интегратора 10 достигает уровня и и выполняется условие Т „, , В этом случае переходной процесс заканчивается и скорость ультразвука может быть определена по частоте циркуляции с F l, В случае уме:ныченйя скорости ультразвука в исс.чедуемой средед например, в MOMPHI upeMc-nni t между импульсами 3 и в Г1(ии;|ч гя отридательный временной сдвиг - 4fs При этом на выходе фазового детектора 9 появится отрицательное напряжение, а на выходе интегратора 10 напряжени от и, уменьшится до напряжения 11,, увеличивая период повторения импульсов возбуждения до -f , равного времени прохождения ультразвуком той же базы измерений при уменьшенной ско- рости.

Формула изобретения

Измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, волноводный излучатель, волноводный приемник и приемное устройство, последовательно

соединенные импульсный селектор и регулируемую задержки, вход им- пу.пьсного селектора подключен к выходу генератора импульсов, от л м - чающийс я тем, что, с пелью повьшгения точности и быстродействия измерений за счет автоматического регулирования частоты следования импульсов, он снабжен последовательно соединенными частотно-чувствительным

-

фазовым детектором и интегратором, выход которого связан с входом генератора импульсов, а выход приемного устрайства связан с первым входом частотно-чувствительного фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом регулируемой линии задержки.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и измерения параметров агрессивных сред, например высокотемпературных газовых потоков. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений за счет автоматического регулирования частоты следования импульсов. Измеритель содержит генератор I импульсов, излучающий 2 и приемный 4 пьезопреобразователи с волноводами 3 и 3 соответственно, приемное устройство 6, ш-тульсный - К селектор 7 и регулирующую линию задержки (PJI3) В, кроме того, ои снабжен частотно-чувствительным фазовым детектором 9 и интегратором 10. Ультразвуковой импульс, возбужденный генератором 1 импульсов, ле прохождения через исследуемую сре, ду поступает на вход приемного устройства 6, некоторая часть энергии излучаемых ультразвуковых колебаний отражается от границы волновод 3 - исследуемая среда и через иьшульс- ный селектор 7 и РЛЗ 8 поступает на один из входов фазового детектора 9, на другой вход которого поступает сигнал с выхода приемного устройст ва 6. На выходе фазового детектора 9 из-за временного сдвига между импульсами на его входах вырабатывается напряжение, которое интегрируется интегратором 10 и повышает частоту генератора 1 импульсов до того момента, пока фазовый сдвиг между импульсами не станет равным нулю. После этого скорость ультразвука может быть определена по частоте циркуля- ции импульсов. 2 ил.