Устройство для измерения скорости ультразвука Советский патент 1990 года по МПК G01H5/00 

фиеЛ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости акустических колебаний в жидких средах.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет уменьшения задержки сигнала в электронной схеме

На фиг.1 изображена структурная схема устройства$ на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Устройство для измерения скорости ультразвука содержит последовательно электроакустически соединенные генератор 1 импульсов, акустический преобразователь 2 с отражателем 3, ограничитель 4 импульсов и компаратор 5, дискриминатор 6 длительности и последовательно соединенные ключевой элемент 7, интегратор 8, управляемый генератор 9, формирователь 10 импульсов, счетчиковый делитель 11 и распределитель 12 импульсов. Первый и второй выходы дискриминатора 6 длительности подключены соответственно к первому (S) и второму (R) входам ключевого элемента 7, первый, второй и третий выходы распределителя 12 импульсов соединены соответственно с входом генератора 1 импульсов, первым (С) входом дискриминатора 6 длительности и третьим (V) входом ключевого элемента 7, а второй (D) вход дискриминатора 6 длительности подключен к выходу компаратора 5.

Устройство работает следующим образом.

Выходные импульсы управляемого по частоте генератора 9 (фиг.1) поступают на вход счетчикового делителя 11 через формирователь 10 импульсов. Выходные импульсы счетчикового делителя 11 поступают на вход распределителя 12 импульсов, сигнал с первого выхода которого запускает генератор 1 возбуждающих импульсов. Выходной сигнал генератора 1 поступает на пьезоэлемент акустического преобразователя 2, преобразующего электрический импульс в акустический. Акустический импульс, пройдя контролируемую среду, отражается от отражателя 3 и, возвратившись к преобразователю 2,преобразуется им в электрический сигнал, который через ограничитель 4 импульсов поступает на вход компаратора 5, осуществляющего выделение, временную привязку и нормализацию

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

приемного сигнала. На выходе компаратора 5 будут формироваться два сигнала: сигнал (13 а, фиг.2), вызванный импульсом ударного возбуждения, поступающим на пьезоэлемент преобразователя 2, и приемный сигнал (13 б, фиг,2). Выходные сигналы компаратора 5 поступают на второй вход (D-вход) дискриминатора 6, на первый вход (С-вход) которого поступает импульс с второго выхода распределителя 12.

Дискриминатором 6 производится сравнение временного расположения передних фронтов приемного сигнала и импульса с второго выхода распределителя 12. Сигнал 13 а компаратора 5 не будет изменять состояние дискриминатора 6, так как на его первом входе при этом будет действовать сигнал низкого логического уровня, и этот сигнал (13 а) не будет пропускаться ключевым элементом 7, так как на его третьем входе (V-входе) будет действовать запрещающий сигнал - сигнал низкого логического уровня.

Если передний фронт импульса (14, фиг.2) с второго выхода распределителя 12 опережает передний фронт приемного сигнала (13 б, фиг.2), дискриминатор 6 не изменит своего состояния и на его первом выходе будет действовать сигнал низкого логического уровня (15, фиг.2), а на втором выходе - высокого логического уровня. Сигналы низкого и высокого уровней соответственно поступают на первый вход (S-вход) и второй вход (R-вход) ключевого элемента 7. При указанных уровнях сигналов, действующих на первом и втором входах ключевого элемен- LTa 7, и при поступлении на его тре- тий вход (V-вход) управляющего импульса с третьего выхода распределителя 12 на выходе ключевого элемента 7 будет действовать сигнал низкого логического уровня. Указанный сигнал низкого логического уровня будет приводить к уменьшению напряжения на выходе интегратора 8, который является управляющим для управляемого по частоте генератора 9, и, следовательно, приводить к уменьшению частоты колебаний последнего (увеличению длительности периода импульса на выходе делителя 11).

Таким образом передний фронт импульса (14, фиг.2) приближается к

5153621

переднему фронту приемного импульса (13 б, фиг.2).

Если передний фронт импульса (16, фиг.2) с второго выхода распределителя 12 отстает от переднего фронта приемного сигнала (13 б, фиг.2), дискриминатор 6 изменит свое состояние и на его первом выходе будет действовать сигнал высокого логического уровня (17, фиг.2), а на втором выходе - низкого логического уровня. Сигналы высокого и низкого уровней соответственно поступают на первый вход (S-вход) и второй вход (R-вход) ключевого элемента 7. При указанных уровнях сигналов, действующих на первом и втором входах ключевого элемента 7, и при поступлении на его третий вход (V-вход) управляющего импульса с третьего выхода распределителя 12 на выходе ключевого элемента 7 будет действовать сигнал высокого логического уровня. Указанный сигнал высокого логического уровня будет приводить к увеличению напряжения на выходе интегратора 8, который является управляющим для управляемого по частоте генератора 9, и, следовательно, приводить к увеличению частоты колебаний последнего (уменьшению длительности периода импульса на выходе делителя 11). Таким образом передний фронт импульса (16, фиг.2) приближается к переднему фронту приемного импульса (13 б, фиг.2).

0

21

5

0

5

0

5

46

В установившемся режиме работы, когда будет обеспечиваться равенство длительности зондирования длительности периода импульса на выходе счет- чикового делителя, на выходе ключевого элемента 7 будет происходит чередование сигналов высокого и низкого логических уровней.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее последова-1 тельно электроакустически соединенные генератор импульсов, акустический преобразователь с отражателем, огра- ничитель импульсов и компаратор, дискриминатор длительности, последовательно соединенные ключевой элемент, интегратор, управляемый генератор, формирователь импульсов, счет- чиковый делитель и распределитель импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора импульсов, второй выход распределителя импульсов соединен с первым входом дис- |Криминатора длительности, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам ключевого элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, выход компаратора соединен с вторым входом дискриминатора длительности, а третий выход распределителя импульсов подключен к третьему входу ключевого элемента.

W

f

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости акустических колебаний в жидких средах. Цель изобретения - повышение точности измерений. Принцип работы устройства основан на автоматической коррекции частоты импульсов управляемого генератора 9. Дискриминатор 6 длительности выполняет дополнительную функцию отсчета импульсов ударного возбуждения, а выходной импульс распределителя 12 импульсов используется в качестве корректирующего. 2 ил.

п

tf

tf

17

/

W

-f

фиг 2.

t