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

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости ультразвука в различных средах. I Цель изобретения - повьппение точности и расширение диапазона измерений за счет обеспечения оптимального соотношения между длительностью принятого импульса и периодом автодир- куляции синхрокольца.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства-, на фиг.. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу,- на фиг. 3 - форма сигнала автоциркуляции в зависимости от параметров цепи детектирования и длительности t цуга принятого и сформированного импульсов.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор Т импульсов, излучающий 2 и приемньй 3 преобразователи, приемный усилитель 4, детектор 5 положительных полуволн, схему ИЛИ 6, управляемый

фильтр 7, триггер 8 с раздельным запуском, синхронизируемый генератор 9 и регулируемый усилитель 10, выход которого соединен со входом генератора 1 импульсов, последовательно соединенные линейный усилитель 11, вход которого подключен к выходу приемного преобразователя 3, блок 12 привязки уровня, детектор 13 и усилитель 14 постоянного тока, выход которого соединен со вторым входом регулируемого усилителя 10, последовательно соединенные детектор 15 отрицательных полуволн, вход которого подключен к выходу приемного усилителя 4, инвертор 16, формир ова- тель 17 импульсов и счетчик 18 импульсов, вход которого подключен ко второму выходу генератора 1 импульсов. Второй и третий входы триггера 8 подключены соответственно к дам инвертора 16 и формирователя 17 импульсов, второй выход которого соединен со вторьгм входом схемы

а:

о со

о )

316

ИГО 6, а второй вход управляемого фильтра 7 соединен с выходом детектора 5 положительных полуволн.

Устройство работает следукнцим образом.При включении синхронизируемьш генератор 9 вырабатьшает электрический импульс, который, пройдя регулируемый усилитель 10 и генератор 1, усиливается и поступает на излучающий преобразователь 2, вызывая генерацию и излучение в среду акустического импульса.

Акустический импульс после прохождения исследуемой среды принимается приемным преобразователем 3, преобразуется в нем в электрический импульс усиливается приемным усилителем 4, затем преобразуется детектором 5 положительных полуволн и одновремен-; но преобразуется детектором 15 отри дательных волуволн, в результате че- .го на выходах детекторов 5 и 15 получается сигнал, состоящий соответственно из положительных и отрицательных полуволн.

Затем сигнал с выхода детектора 5 поступает на первый вход схемы ИЛИ 6 и на второй вход регулируемого фильтра 7. При появлении первой положительной полуволны схема ИЛИ 6 выключает регулируемый фильтр 7 и полуволна импульса проходит на первый вход триггера 8 с раздельным запуском, вызывая его срабатывание.

Одновременно сигнал с выхода детектора 15 отрицательных полуволн поступает на вход инвертора 16, инвертируется им и подается на второй вход триггера 8, вызывая его вторичное срабатывание, этот же сигнал подается также на вход формирователя 17, который вырабатывает длитель- ный импульс прямоугольной формы, по длительности превышающий принятый цуг импульсов, блокируя тем самым триггер 8 от срабатывания от последующих полуволн цуга, т.е. триггер 8 становится нечувствительным к входным сигналам на первом и втором входах.

С.инверсного (второго) выхода формирователя 17 сигнал поступает на .второй вход схемы ИЛИ 6, которая при появлении данного сигнала включает в работу регулируемьш фильтр 7.

Импульс с выхода триггера 8 посту пает на вход синхронизируемого генератора 9. и запускает его.

10

03091

В дальнейшем цикл автоциркуляции сигнала повторяется.

В процессе работы синхроимпульсы с выхода приемного преобразователя 3 поступают также на вход линейного усилителя 11, усиливаются им без ограничения и поступают на вход блока 12 привязки уровня, отрегулированного так, что сигнал управления на его выходе появляется только в случае превышения заданного отношения сигнал/шум на входах усилителей 4 и 11. С выхода блока 12 сигнал посту- пает на вход детектора 13, детектируется в нем и далее усиливается усилителем 14 постоянного тока, с выхода которого си-гнал поступает на второй вход регулируемого усилителя 10, усиление которого максимально при отсутствии сигнала на выходе усилителя 14 постоянного тока.

20

5

0

5

0

В результате напряжение на выходе генератора 1, а следовательно, и мощность, подводимая к излучающему преобразователю 2, оказываются функционально зависимыми от заданного оптимального зфовня полезного сигнала на выходе приемного преобразователя 3, т.е. отношение сигнал/шум на выходе поддерживается стабильным.

На фиг. 2 представлены временные диаграммы сигналов автоциркуляции в соответствующих точках а, Ъ, с, d, е, f, g, h блок-схемы устройства, изображенного на фиг. 1, где Т - период автоциркуляции сигналов;t,. 5

Ц

длительнос1ь цуга принятых импульсов, с, t - текущее время; и - напряжение.

На фиг. 3 показана форма сигнала автоциркуляции в зависимости от параметров цепи детектирования и длительности сформированного импульса.

Параметры цепи выражены через

t. цуга принятого и

50

Я RC t,

5

где R

С

t,

сопротивление цепи детектирования сигнала;

емкость цепи детек- тир ования сигнала} длительность цуга принятых импульсов;

UBX

161

напряжения соответственно на выходе и входе цепи детектирования сигнала.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее последовательно соединенные синхронизируемый генератор, регулируемый усилитель, генератор импульсов, излучающий и приемный преобразователи .и приемный усилитель, последовательно соединенные линейный усилитель, вход которого подключен к выходу приемного преобразователя, блок привязки уровня, детектор и усилитель постоянного тока, выход которого соединен с вторым входом регулируемого усилителя, и счетчик импульсов, вход которого подключен к второму выходу генератора импульсов, отличающееся

1610309

тем, что, с цепью повышения точности и расширения диапазона измерений, оно снабжено последовательно соединенны- ми детектором положительных пцлуволн, схемой ИЛИ, управляемым фильтром и триггером с раздельн1лм запуском и последовательно соединенными детектором отрицательных полуволн, инверто Q ром к формирователем импульсов,, вхо- .ды детекторов положительных и отрицательных полуволн подключены к выходу приемного усилителя, второй вход управляемого фильтра соединен с

JJ выходом детектора положительных попу- всхлн, выход инвертора подключен к второму входу триггера с раздельным запуском, третий вход которого соединен с первым выходом формирователя

20 импульсов, второй выход которого соединен с вторым входом схемы ИЛИ, а выход триггера с раздельным запуском подключен к входу синхронизируемого генератора.

25

Фиг. г

2

.3

J3 t.Mff

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений скорости ультразвука методом синхрокольца в различных средах. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений. В устройстве обеспечивается оптимальное соотношение между длительностью принятого импульса и периодом автоциркуляции синхрокольца. 3 ил.