Измеритель декремента затухания Советский патент 1991 года по МПК G01H1/00 

ыfe

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности при измерении быстрозатухающих процессов. Колебания пьезопреобразователя 3 воспринимаются пьезоприемником 4 и через усилитель 5 поступают на вход регулирующего органа 7 дискретного действия, выход которого соединен с селектором 8 амплитуд, обеспечивающим измерение декремента затухания. Экспоненциальная зависимость коэффициента передачи регулирующего органа 7 дискретного действия от порядкового номера полуволн преобразовательных колебаний обеспечивается каскадом счетчик 9 - преобразователь 10 кодов. 5 ил.

Os

4 О

сл ел

OJ

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для исследования физико-механических свойств веществ.

Цель изобретения - повышение точности при измерении быстрозатухающих процессов за счет дискретизации значений декремента в заданном диапазоне амплитуд колебаний.

На фиг. 1 изображена электрическая схема измерителя декремента затухания; на фиг. 2 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип работы измерителя, на которых изображены изменения во времени: а - входного сигнала X; б - выходного сигнала Р, соответствующего известной схеме измерителя; в - сигнала Z на выходе регулирующего органа дискретного действия; г- сигнала Р на выходе предложенного измерителя; на фиг. 3 - электрическая схема полосового селектора амплитуд; на фиг 4 - электрическая схема регулирующего органа дискретного действия, выполненного на основе микросхем К 594 ПА 1 и К 153 УД 5; на фиг. 5 - электрическая схема преобразователя кодов, выполненного на основе микросхемы К 573 РФ 1.

Измеритель декремента затухания содержит тракт возбуждения, выполненный в виде последовательно соединенных синхронизатора 1, генератора 2 ультразвуковых колебаний и пьезопреобразователя 3, тракт приема, выполненный в виде последовательно соединенных пьезоприемника 4, усилителя 5 и измерителя 6 периода, соединенные регулирующий орган 7 дискретного действия, вход которого соединен с выходом усилителя 5, и селектор 8 амплитуд, выходы которого предназначены для соединения с индикатором или регистратором, и соединенные счетчик 9, первый вход которого соединен с соответствующим выходом селектора 8 амплитуд, а второй - с вторым выходом синхронизатора 1 и вторым входом измерителя 6 периода, и преобразователь 10 кодов, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа 7 дискретного действия.

Селектор 8 амп/гитуд выполнен в виде двух входных компараторов 11 и 12, двух задатчиков 13 и 14 амплитуды, соединенных с вторыми входами соответствующих компараторов 11 и 12, соединенных соответственно с выходами последних первого 15 и второго 16 формирователей импульсов, соединенного с их выходами триггера 17 и логической схемы 18, входы которой соединены с выходами триггера 17 и второго формирователя 16 импульсов, а выход - с первым входом счетчика 9.

Триггер 17, логическая схема 18 и формирователи 15 и 16 импульсов могут быть выполнены, например, на микросхемах К 155 ЛА 3. При этом логическая схема вылол- няет функцию отрицания дизъюнкции.

Измеритель декремента затухания работает следующим образом.

Тракт возбуждения задает колебания определенной частоты.

0Входной сигнал X с амплитудой xi,

полуволны которого изменяются по экспоненциальному закону

-,(5Т Т

Xi х0- е ,

5 где х0 - начальная амплитуда входного сигнала;

i - номер полупериода; д - декремент затухания; Т - период входного сигнала, 0 после обработки в тракте приема поступает на регулирующий орган 7 дискретного действия (фиг. 1), коэффициент Kj передачи напряжения которого изменяется по закону

5Kj К о-/,(1)

где К0 - начальное значение коэффициента передачи;

у - постоянный множитель; j - номер полупериода, начиная с кото- 0 рого амплитуды полуволн становятся меньше уровня fe.

Выходной сигнал Z регулирующего органа 7 дискретного действия также изменяется по экспоненциальному закону. При 5 этом для амплитуды сигнала Zj имеет место зависимость

-(у)

Zi - KJ-X, Xo-e.

Полосовой селектор 8 амплитуд выделу 0 ет из сигнала Z полуволны, амплитуды 2 которых принадлежат диапазону ft, k установленному задатчиками 13 и 14 амплитуды ft и fa, и формирует из этих полуволн импульсы прямоугольной формы. Количест- 5 во импульсов определяется соотношением

1 -I Ј п

In 77 W

N

W1

Ci

Экспоненциальная зависимость коэф- фициента передачи регулирующего органа 7 дискретного действия от порядкового номера полуволн обеспечивается каскадно соединенными счетчиком 9 и преобразователем 10 кодов.

Счетчик 9 преобразует последоеатель- ность соответствующих диапазону ft, 1г полупериодов j в цифровой двоичный код

Р 0)2.(3)

из которого преобразователем 10 кодов формируется код управления

J(Ko)2-И)

где ДК - дискретность квантования коэффициента передачи регулирующего органа

7дискретного действия.

Из (3) и (4) следует условие для программирования преобразователя 10 кодов на каждом шаге преобразования

({Ко||))2(5)

В начале каждого цикла измерения производят обнуление счетчика 9 сигналом с синхронизатора 1, который устанавливает счетчик 9 в исходное состояние

Для расширения возможностей измерителя декремента затухания используются три блока преобразователя 10 кодов: 101 , 10 , 10 , запрограммированных для трех различных значений множителя ДК

Так, например, для у 0,3 и К0/А К 1, на основании (5) получаем конкретный вид соотношения для программирования

(е° 3)))2.

8соответствии с ним найдем следующую зависимость кодов J от кодов Р (см таблицу)Выбор1 необходимой программы, т.е выбор значения у определяется положением переключателя Si (фиг 5) преобразователя 10 кодов.

Величина декремента затухания и точность его измерения в предложенном и известном измерителях определяются количеством импульсов, прошедших на выход схемы.

Число таких импульсов для предложенного измерителя, определяемое соотношеМп(6)

0

5

0

5

0

5

0

нием (2), превышает число импульсов для известной схемы измерителя, определяемое соотношением (6)

зт ln тт

Декремент затухания определяется по следующей формуле:

5 Т | 7+У Вследствие этого предложенный измеритель позволяет получить более высокую точность измерения декремента затухания, что особенно существенно при исследовании быстрозатухающих процессов, поскольку количество импульсов, прошедших на выход схемы, незначительно.

Формула изобретения Измеритель декремента затухания, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор ультразвуковых колебаний и пьезопреобразователь, после довательно соединенные пьезоприемник, усилитель и измеритель периода, второй вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, и селектор амплитуд, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности быстрозатухающих процессов, он снабжен регулирующим органом дискретного действия, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с входом селектора амплитуд, и последовательно соединенными счетчиком, входы которого соединены с выходом селектора амплитуд и вторым выходом синхронизатора, и преобразователем кодов, выход которого соединен с управляющим входом регулирующего органа дискретного действия.

Ь

a) b li

esz:

3П П

фаг 2

Фиг З

Фиг. Ц