Устройство для измерения акустической мощности Советский патент 1990 года по МПК G01H3/00 

СП

сх ;о о

О) 00

10

20

25

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устрор - ствам для измерения акустической мощ- ности,- и может использоваться при настройке и проверке ультразвуковой (УЗ) терапевтической аппаратуры.

Цель изобретения - повышение точности измерения за. счет автоматиза- 1Ц1И процесса компенсации током обмотки измерительной рамки значения из- меряемой акустической мощности. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измере- ния акустической мощности; на фиг.2 -.г временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит рабочую каме- РУ 1 с жидкостью, размещенный в ней датчик 2, выполненный в виде двух соединенных основаниями полых конусов и по весу равный весу вытесненной им. жидкости, соединенную с датчиком 2 штангу 3, измерительный механизм 4 с постоянным магнитом и подвижной рамкой 5, установленной в поле постоянного магнита и жестко соединенной со штангой 3. На свободном конце штанги 3 размещены шторка 6 оптоэлектрического датчика 7 баланса измерительного механизма и шторка 8 оптозлектрического датчика 9 положения штанги. Выход датчика 7 баланса измерительного механизма подключен к входу .разрешения генератора 10 импульсов, выход датчика 9 положения штанги - к входу управления частотой генератора 10 импуль- Сов. Его выход соединен с счетным входом двоичного счетчика 11 и сигнализатором 12 баланса, Разрядные выходы двоичного счетчика 11 параллельно соединены с декодирующими входами цифрового индикатора 13 мощности и управляющими входами ключей 14, число которых п равно числу разрядов на выходе двоичного счетчика 11 Коммутирующие выходы ключей 14 соединены через весовые резисторы 15, число которых равно п, с обмоткой 5 и через нее с первым полюсом источника 16 питания. Второй полюс источника 16 питания подключен к вторым коммутирующим выходам клю1;{ей 14. Значения сопротивлений весовых резисторов без учета значения сопротивления обмотки определяются из условий

J . D .п .TTT30

35

40

45

50

55

R.

R

2i

00 м

0

г

где R .

R

сопротивление, i-ro весового резистора;

сопротивление 1-го весового резистора, подключенного к младшему разряду двоичного счетчика 11; число разрядов двоичного счетчика 11;

ток обмотки, соответствующий предельному значению измеряемой акустической мощности;

значение напряжения на выходе источника постоянного напряжения.

Резистор К подключен к старшему разряду двоичного счетчика 11.

После расчета значения сопротивлений весовых резисторов уточняются зкспериментально и при их правильном подборе соблюдается условие

и У .;/оч

С- п1 «К-... (2)

Ьт i

R . об м0

5

0

5

0

5

Ширина шторки 6 равна или незначительно больше ширины щели между элементами оптопары датчика 7 баланса измерительного механизма. Ширина шторки 8 выбирается ориентировочно равной 1/5-1/10 полного хода штанги 3 с таким расчетом, чтобы щель между элементами оптопары датчика 9 положения штанги перекрывалась по ходу штанги 3 раньше, чем щель оптопары датчика 7 баланса.

Балансировка измерительного механизма 4 происходит до заполнения старших разрядов, которые не будут использоваться. Сигнализатор 12 баланса выполняется звуковым.

Устройство для измерения акустической мощности работает следующим образом.

Подведенное через жидкость рабочей камеры 1 давление УЗ давит на датчик 2, он тонет, свободный конец штанги 3 с шторками 6 и 8 уходит вверх, и измерительный механизм 4 выходит из состояния равновесия. Рассмотрим случай, когда мощность УЗ достаточно большая и обе шторки не перекрывают щели между оптопарами. При этом к входу разрешения генератора 10 импульсов с датчика 7 баланса измерительного механизма поступает разрешающий сигнал, а к управляющему входу - сигнал с датчика 9 положения штанги, соответствуюиц1й более высокой частоте генератора 10, Модулируются ло частот звуковые колебания сигнализатора 12. Последовательность импульсов с выход генератора 10 считывается двоичным счетчиком 11, а их число индицируетс индикатором 13. С приходом первого импульса с генератора 10 на выходе двоичного счетчика 11 устанавливаетс кодовая комбинация с единицей в младшем разряде, она-открывает ключ 14 . При этом весовой резистор 15 и обмотка 5 подключаются к источнику 16 постоянного напряжения. Через обмотку 5 протекает ток цервого отсчета, который, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита измерительного механизма А, начинает компенсировать приложенное к датчику 2 давление УЗ. Свободный конец штанги 3 опускается. С приходом второго импульса с генератора 10 включается ключ 14

1

третьего импульса - ключи

14 и 14, и так далее в соответствии с кодовыми комбинациями на выходе двоичного счетчика 11. Благодаря условию (1), с каждым очередным Импульсом генератора 10 ток обмотки увеличивается на величину , свободный конец штанги 3 плавно опускается, а датчик 2 всплывает. Когда шторка 8 начинает перекрывать щель оптопары датчика 9 положения штанги (момент tj на диаграммах), сигнал на выходе датчика 9 уменьшается. Этим сигналом снижается частота генератора 10, причем плавно, если щель перекрывается постепенно за счет косого среза нижней стороны шторки 8. Благодаря плавному снижению частоты генератора 10 вблизи точки равновесия измерительного механизма 4 скорость увеличения тока обмотки снижается, и таким образом устраняются ошибки из-за переколебаний штанги 3. Это позволяет уменьшить ширину шторки 6 и тем самым повысить точность балансировки. Одновременно с уменьшением частоты изменяется тональность сигнализатора 12 баланса. В момент t темп расчета станет минимальным. В момент t измерительный механизм 4 устанавливается в состояние баланса, шторка 6 перекрывает щель оптопары датчика 7 баланса. Сигналом с его вькода запрещается последовательность импульсов

1589068

генератора 10, двоичный счетчик 11 затормаживается, индикатор 13 индицирует значение мощности ультразвука. Об этом свидетельствует прекращение звучания сигнализатора 12. Поскольку зависимость между приложенной УЗ мощностью и током обмотки в состоянии баланса измерительного механизма 4 линейная, отсчет УЗ мощности не вызывает затруднений.

Предлагаемое устройство позволяет автоматизировать процесс измерения акустической мощности. Исключение

субъективного фактора-из процесса балансировки измерителей при измерении акустической мощности .уменьшает ошибку измерения и лишает оператора рутинной работы.

Формула изобретения

Устройство для измерения акустической мощности, содержащее заполненную жидкостью рабочую камеру с датчиком, выполненньгм в виде двух соединенных основаниями полых конусов по весу равнь Х весу вытесненной жидкости, соединенную с датчиком штангу, измерительный механизм с постоянным магнитом и подвижной рамкой с обмоткой, установленной в поле постоянного магнита и жестко соединенной со штангой, оптоэлектрической датчик баланса измерительного механизма,

шторка которого закреплена на свободном конце штанги, сигнализатор баланг са и источник постоянного напряже40

ния, подключенный к обмотке, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, оно снабжено последовательно соединенными оптоэлект- рическим датчиком положения штанги, генератором импульсов, п-разрядным 5 двоичным счетчиком и цифровым индикатором и п параллельно соединенными цепями, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ключа и резистора, включенными в цепь обмотки рамки, выход датчика баланса измерительного механизма подключен к включающему входу генератора импульсов, выход которого связан с сигнализатором баланса, а выходы каждого разряда двоичного счетчика подключены к соответствующим управляющим входам ключей.

0

5

Выход датчи((а

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении акустической мощности ультразвуковой аппаратуры. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет автоматизации процесса компенсации током обмотки измерительной рамки значения измеряемой акустической мощности. Давление ультразвука давит через рабочую жидкость в камере 1 на датчик 2, связанный с штангой 3, на которой установлены шторки 6 и 8 оптоэлектронного датчика 7 баланса измерительного механизма 4 и датчика 9 положения штанги 3. Штанга 3 также связана с рамкой с обмоткой механизма 4. Импульсы с генератора 10 через двоичный счетчик 11 изменяют ток в цепи обмотки до тех пор пока не компенсируется измеряемая мощность ультразвука. Тогда срабатывают датчик 7 и генератор 10 выключается. Цифровой индикатор, связанный с счетчиком 11, показывает значение акустической мощности. 2 ил.

Вьтод J датчика 9

енероторо

Ток Q6- мотки 5

Скорость дбижшния штанги 2

Фие.2