Цифровой измеритель поглощения ультразвука Советский патент 1975 года по МПК G01N29/04 

(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА

3.

На чертеже приведена структурная схетма цифрового измерителя поглощения ультразвутса.

Генератор 1 радиоимпульсов соединен с излучателем 2 ультразвука, акустически связанным с исследуемой средой 3. Перемещаемый приемник 4 ультразвука через усилитель 5, буферный усилитель 6 и пиковый детектор 7 соединен со схемой 8 дифференцирования, выход которой связан со входом счетчика 9 импульсов с предваритешным выбором. Выход счетчика 9 связан с управляющими входами электронных ключей 10 и 11, генератора 12 экспоненциального напряжения и входом запуска ,цифрового измерителя 13 интервалов времени. Выход усилителя 5 подключен так т:., же ко вторым входам электронных ключей 1О и 11. Амплитудный дискриминатор 14 через схему 15 запоминания амплитуды подключен к выходу ключа 11, счетчик с предварительным выбором 9 подключен к выходу вторым входом; сосчитав заданное число импульсов, например 1О импульсов, запирается и одновременно выдает импуль запирающий ключ 1О и запускающий генератор 12 экспоненциального напряжения и цифровой измеритель 13 временных интервалов. После запирания ключа 1О начальная амплитуда Но напряжения генератора 12 равна a raлитyдe пр инятого импульса U2 в момент запирания счетчика 9.

Экспоненциально уменьшающееся напряжение генератора 12 подается на другой вход амплитудного дискриминатора 14. Когда напряжение сравнивается с амплитудой И , опорного напряжения в момент времени t , дискриминатор выдает импулы останавливающий цифровой измеритель 13 интервалов времени.

и2-Ц1-г

Кроме TQro, известно, что амплитуда ультразвуковых импульсов при изменении расстояния между излучателем и приемником ультразвука изменяется по закону:

где 0( - амплитудный коэффициент поглощения ультразвука, I и -2 - расстояния между излучателем и приемником ультразвука, при которых амплитуды принятого , сигнгъла равны, соответственно, U -j и -g

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 радиоимпульсов, вырабатывающий радиоимпульсы из синусоидального напряжений) Бозйузкдает излучатель ультразвука. Длительность возбу кдающих импульсов устанавливается такой, чтобы не возникала устойчивая интерференция

I 5i ультразвуковых волн в исследуемой среде. Ультразвуковые волны, пройдя через исследуемую среду 3, преобразуются приемнико 4 в электрические импульсы и через усилители 5 и 6 подаются на вход пикового

10-Детектора 7, где алгебраически суммируются с непрерывным синусоидальным высокочастотным напряжением, подаваемым с ге- i нератора 1, При перемещении приемника ультразвука 4 в сторону излучателя 2 фаза принятого сигнала непрерывно изменяет ся, вследст-вне, чего на входе детектора 7 возникают пульсации высокочастотного напряжения, период которых соответствует длине волны ультразвука в исследуемой

20 среде. Пиковым детектором 7 эти пульса- ции преобразуются в пульсирующее напряжение, которое дифференцируется схемой 8.

В начале измерений счетчик 9 открыт и при появлении первого импульса на -его

25 входе выдает импульс, закрывающийключ 11 Ключ в .начале измерений открыт и поэтому пропускает принятые импульсы с выхода усилителя 5 на схему 15 запоминания амплитуды, которая после закрытия

30 ключа 11 фиксирует амплитуду принятого импульса и соответствующую началу работы счетчика 9 в виде постоянного напряжения, которое .поступит на один вход амплитудного дискриминатора в качестве

35 опорного напряжения.

Используя оба равенства, получим

a(t,-t,)4.

Поскольку fg.- 40 ное число звуковых волн, ны, тоcrЛ Kt, ,

где k Гт . Таким образом, при измере45 НИИ интервала посредством цифрового измерителя 13 временных интервалов, получают показания коэффициента поглощения по длине волны ультразвука.

Предмет из об р е т е н и я

Цифровой измеритель поглощения ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор радиоимпульсов, излучатель и приемник ультразвука, усилитель, пиковый детектор и амплитудный дискриминатор, отличающийся тем, что.

с целью повышения производительности измерений, он снабжен схемой дифференцирования, счетчиком импульсов с предварительным выбором, генератором экспоненциального напряжения, цифровым измерителем иш тервалов времени, схемой запоминания амплитуды импульсов и двумя электронными ключами, входы которых связаны с выходом усилителя, выход первого ключа через схему запоминания амплитуды соединен с одним из входов амплитудного дискриминатора, выход второго ключа связан с одним входом генератора экспоненциального напряжения, выход генератора экспоненциального напряжения связан с вторым входом амплитудного дискриминатора, выход которого связан с одним из входов измерителя интервалов времени, блок генератора радиоимпульсов соединен с входом пикового детектора,, выход которого через схему дифференцирования подключен к счетчику импульсов, а выход счетчика импульсов соединен с управляющими входами ключей вторыми входами генератора экспоненциального напряжения и цифрового измерителя интервалов времени.