Устройство для измерения скорости ультразвука Советский патент 1974 года по МПК G01H5/00 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано нри различных ультразвуковых измерениях в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения скоростн ультразвука, содержащее генератор, соединенный через входной усилитель, ультразвуковые нреобразователи и выходной усилитель с одним входом схемы совпадения, а через блок задержкн и оконечный генератор селекторных импульсов - с другим входом схемы совпадения, выход которой подключен к реверсивному двигателю.

Однако такое устройство не позволяет проводить прецизионные автоматические измерения в связи с малой стабильностью блока задержки.

В нредлагаемом устройстве введены делитель частоты между генератором и блоком задержки, блок временной селекции между teператором и входным усилителем, генераюр селекторных импульсов между делителем частоты и блоком временной селекции, оконечный блок временной селекции, соединенный другим входом с генератором, и регулируемая электронная задержка, соединенная кинематически с реверсивным двигателем, между оконечным генератором селекторных имнульсов и другимвходом схемы совнадения, генератор строба между выходом блока временной селекции, третьим входом схемы совнадения и другим входом электронной регулируемой задержки.

Благодаря этому возможно проведение прецизионных автоматических измерений скорости ультразвука.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2, о-м, - эпюры напряжений, ноясияющие работу устройства.

Блок-схема содержит источник 1 эталонных интервалов времени, предназначенный для сравнения измеряемого времени с эталонным, и блок 2 слежения, осуществляющий автоматическое изменение эталонного времени в соответствии с измеряемым. Источник 1 включает кварцевый генератор 3, вырабатывающий нериодическую последовательность коротких прямоугольных пмнульсов, делитель 4 частоты, осуществляюни1Й деление частоты генератора 3, генератор 5 селекторных импульсов, вырабатывающий прямоугольные селекторные имнульсы, блок 6 временной селекции, нредназначенный для выделения необходимого импульса из последовательности импульсов, вырабатываемой генератором 3.

Усилитель 7 усиливает мощность импульса, вырабатываемого блоком 6 временной се.лекции. Акустические приемный 8 и передающий

9 преобразователи служат для преобразоваНИИ электрической энергии в энергию механических колебаний и обратно. Широкополосный выходной усилитель-формирователь 10 осуществляет неискаженное усиление электрического сигнала с выхода акустического приемного преобразователя 8 и формирование этого сигнала в стандартизированный по амплитуде и длительности импульс.

Блок 11 задержки предназначен для временной задержки импульсов, поступающих с делителя 4 частоты. Оконечный генератор 12 селекторных импульсов, вырабатывает прямоугольные селекторные импульсы, а оконечный блок 13 временной селекции выделяет импульс, задержанный блоком 11 задержки. Генератор 14 строба вырабатывает прямоугольный стробирующий импульс (второй полустроб) .

Регулируемая электронная задержка 15 служит для дополнительной задержки импульсов с выхода делителя 4 частоты, величина которой автоматически регулируется, а также для выработки прямоугольного импульса первого полустроба. Схема 16 совпадения сравнивает временные положения трех импульсов (первого и второго полустробов и импульса выходного усилителя 10) и выработки сигнала рассогласования. Реверсивный двигатель 17, кинематически связанный с регулирующим элементом регулируемой электронной задержки 15 осуществляет изменение величины задержки в зависимости от полярности сигнала рассогласования.

На фиг. 2 показаны эпюры напряжений, где а - импульсы на выходе кварцевого генератора 3; б - импульсы на выходе делителя 4 частоты; в - им-пульсы на выходе генератора 5 селекторных импульсов; г - импульсы на выходе блока 6 временной селекции: 3 -импульсы на выходе блока И задержки; е - импульсы на выходе оконечного генератора 12 селекторных импульсов; ж - импульсы на выходе оконечного блока 13 временной селекции; 3 - импульсы на выходе регулируемой электронной задержки 15; и - импульсы на выходе генератора 14 (второго полустроба); к - импульсы на входе выходного усилителяформирователя 10; л - импульсы на выходе выходного усилителя-формирователя 10; м - совмещенное изображение импульса л со стробирующими импульсами з, и.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 3 вырабатывает периодическую последовательность коротких прямоугольных импульсов, которые поступают на делитель 4 частоты и блоки 6 и 13. На выходе делителя частоты получаются прямоугольные импульсы, задержанные по времени относительно основной последовательности генератора 3 на з - время задержки делителя частоты. Для получения незадержанной поделенной последовательности имлульсов с выхода делителя частоты импульсы подаются на вход генератора 5 селекторных импульсов, вырабатывающего широкие прямоугольные импульсы, которые поступают на блок 6 временной селекции. На второй вход этого блока импульсы подаются непосредственно с выхода генератора 3. Таким образом, на выходе блока б имеется 5 последовательность прямоугольных импульсов, частота которой определяется выражением Л

/, i, где/л

частота генератора 3; К - 1 коэффициент деления делителя частоты.

Импульсы с выхода блока 6 поступают на входной усилитель 7 мощности, а затем - на передающий преобразователь 9 акустического датчика. Акустические колебания через исследуемую среду достигают приемного преобразователя 8, где преобразуются в электрические импульсы (фиг. 2, к), и после .усиления и формирования широкополосным выходным усилителем-формирователем 10 поступают на

0 один вход схемы 16 совпадения.

Одновременно импульсы с делителя частоты подаются на вход блока 11 задержки, время задержки которого определяется диапазоном измерения. Задержанные импульсы запускают

5 генератор 12, его импульсы поступают на блок 13. На другой вход блока 13 подаются импульсы основной последовательности с генератора 3. На выходе блока 13 вырабатывается последовательность импульсов с частотой /ь

0 сдвинутая во времени относительно последовательности импульсов с выхода делителя частоты на время Тз. (фиг. 2, е). Импульсы с выхода блока 13 поступают на запуск регулируемой электронной задержки 15 и генератора

5 14 строба (второго полустроба).

Регулируемая электронная задержка вырабатывает прямоугольный импульс, длительность которого Тза в сумме с временем задержки Тз, равна времени прохождения акустическим импульсом между преобразователями 8 и 9. Прямоугольный импульс с выхода регулируемой электронной задержки подается па другой вход схемы 16 совпадения и является импульсом первого полустроба. Задний

5 фронт этого импульса запускает генератор 14 строба (второго полустроба), прямоугольный импульс с выхода которого поступает на третий вход схемы совпадения 16. На один вход схемы совпадения подается сформированный

0 импульс с выхода усилителя-формирователя 10 (импульс сформирован на акустического сигнала).

Совмещенное изображение сигнала и двух стробирующих импульсов показано на фиг. 2, м.

5 В положении I на выходе схемы совпадения вырабатывается напряжение определенной полярности, которое запитывает реверсивный двигатель 17. Последний перемещает задержку 15 до тех пор, пока сигнал рассогласования

0 на выходе схемы 16 совпадения не станет равным нулю (положение III). В положении II на выходе схемы 16 совпадения вырабатывается напряжение противоположной полярности и двигатель перемещает задержку 15 в противо5 положную сторону до положения III.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с одной стороны проводить прецизионные измерения, а с другой - автоматизировать процесс измерений, что например, при возрастающем в настоящее время объеме динамических испытаний полимеров значительно повыщает производительность труда при высокой точности измерений.

Предмет изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее генератор, соединенный через входной усилитель, акустические преобразователи и выходной усилитель с одним входом схемы совпадения, а через блок задержки и оконечный генератор селекторных импульсов - с другим входом схемы совпадения, выход которой подключен к реверсивному двигателю, отличающееся тем, что, с целью проведения прецизионных автоматических нз мерений скорости ультразвука, в него введены делитель частоты между генератором и блоком задержки, блок временной селекции между генератором и входным усилителем, генератор селекторных импульсов между делителем частоты и блоком временной селекции, оконечный блок временной селекции,

соединенный другим входом с генератором, и регулируемая электронная задержка, соединенная кинематически с реверсивным двигателем, между оконечным генератором селекторных импульсов и другим входом схемы совпадения, генератор строба между выходом блока временной селекции, третьим входом схемы совпадения и другим входом электронной регулируемой задержки.

fl

,.

5 6 г

n

n

J

П

Я

«г.2