последовательно соединенными между синхронизирующим выходом генератора и регулятором амплитуды импульсов каскадом задержки, дополнительным селектором импульсов-по длительности, один ю входов которого подключен к выходу усилитедя, преобразователем длительности импульса в пропорциональный параметр, и делителем, например аналоговым, а также каскадом опорного Напряжения, подключенным к входу делителя. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого ультразвукового измерителя давления. Измеритель давления содержит генератор 1 импульсов, излучающий элем IT 2 н приемный элемент 3 акустического преобразователя, селектор 4 импульсов по времени, каскад 5 задержки, усилятель 6, селектор 7 импульсов по длительности, каскад 8 задержки регулятор 9 амплитуды импульсов, каскад 10 задержки, селектор 11 импульсов по длительности, преобразователь 12 длительвосга селектированного изъшульса в пропорциональный параметр, делитель 13, каскад 14 опорного параметра, преобразователь 15 длительности и амплитуды регулированного импульса в вропордиональяый параметр, сумматор 16, прес ртзоватеш 17 темперттуры контролируемой среды в пропоргщоналышй параметр, регистрируюишй прибор 18. Устройство работает следуницим образом. Генератор 1 импульсе вырабатывает периодическую последовател.ность либо коротких импульсов, представлякнцих собой видеоимпульсы, либо радиоимпульсов, гфедставляющих собой отрезки гармонических колебаний. С выхода, генератора электрические импульсы поступают на излучающий элемент 2 акустического преобразователя, где происходит преобразование их в ультразвуковые имяульсы, проходящие через материал излучающего элемента, стенки контролируемого трубопровода, резервуара или сосуда, контролируемую среду, материал приемного элемента 3. В приемном элементе акустического преобразователя происходит обратное преобраэовшше ультразвуковых импульсов в электрические. Акустический преобразователь может быть выполнен бесконтактным или контактным по отношению к контролируемой среде и, кроме того, он может-быть вьшолнен явухсторошгам с расположением приемного и излучаиицего элемента на противоположных стенках трубопровода, резервуара, или односторонним с расположением приемного в излучакпкего элементов на боковсй стенке трубопровода или резервуара по образующей. При использовании двухстороннего акустического преобразователя ввод ультразвуковых колебаний может быть как нормальным, так и угловым; в адностороинем двухэлементном акустическом преобразователе ввод будет только угловым с проемом отраженных от протквоположмс сгешсв ультразвуковых импульсов. В обоих типах акустн ских преобразователей должно обеспечиваться прохождение ультразвуковых ихшульсов «йреэ ксэттролнруемую среду. Принятые импульсы поступйют на вход селектора 4 импульсов по времени. С синхронизирующего выхода генератора снимают импульсы, начало которых совпадает с началом или концом видеоимпульсов или радиоимпульсов, подаваемых на и1лучающий элемент. Синхронизирующие импульсы поступают на каскад 5 задержки, где формируются селекторные импульсы, задержанные относительно моментов излучения на время, времени прохождения ультразвуковых импульсов через контролируемую среду. В качестве элемента задержки, на который подаются синхронизирующие импульсы, можно использовать линию задержки, ждупай мультивибратор, ждущий блокинг-генератор, а в качестве формирователя задержанногц имнульса - последовательно соединенный с элементом задержки ждущий мультивибратор или ждущий блокшп -генератор. Длительность селекторного импульса берется большей длительности излучаемого импульса и достаточной для пропускания принятых импульсов селектор импульсов по времени в течение времеш его действия. Другим вариантом формирования селекторных 1шпульсов в каскаде задержки 5 могут &Ь1Ть импульсы, продолжающиеся в Te4eiffle периода следования излучаемых импульсов, за исключением интервала времени, соответствующего приему прошедших через контролируемую среду илетульсов. В качестве селектора импульсов по времени может бьггь использован электронный ключ или усилитель, коэффициент усиления которого меняется скачкообразно селекторными импульсами. Селектор импульсов во времеии прсяускает на вход усилителя 6 импульсы, прошедщие через контролируемую среду от излучающего до приемного элементов акустического преобразователя, и не пропускает импульсы, появляющиеся в цепи П{эдемного элемента за счет наводок с депей генератора или за счет многократных отражений ультразвуковых импульсов от металлических стенок. Селектированные импульсы поступают на вход усилителя 6, где они усиливаются и нормируются по длительности, например, с помоа1ью широкополосного и резонансного усилителя с усилителемограшрштелем или триггером Шмитта, или ждущим мультивибратором, или ждущим блокинг-генератором в выходном каскаде. Усиленный и сформированный сигнал поступает на вход селектсфа 7 импульсов по длительносга, на другой вход го подается с каскада 8 задержки селекторный импульс задержанный относительно момента излучения. В качестве элемента задержки, на который подаются синхронизирукшие импульсы с синхронизирующего выхода генератора, можно использовать лшгаю задержки, ждущий мультивибратор, ждущий блокинг-генератор, а в качестве формирователя задержанного импульса-последовательно соединенный с элементом задержки ждуший мультивибратор шш ждущий блокинг-генератор. В селекторе формируется импульс, длительность которого опредеш.тся разностью моментов появления передних
кли задних фронтов селекторного и усиленного импульсов или их различных комбинаций, например переднего фронта селекторного импульса и заднего фронта усиленного и так далее. При этом длительность сформированного } 1пульса должна равняться пгжращению времени прохождений ультразвуковых импульсов через контролируемую среду при изменении ее температуры или давления, относительно выбранного времени прохождения ультразвуковых импульсов от излучающего до npieMHoro элементов при сшределенных условиях, например нулевых, когда давлеьше и температура равны нулю. Выбранное время устанавливается с помощью каскада 8 задержки. В выходном каскаде селектора импульсов по длительности производится нормирование амплитуды селектированного импульса амплитудным ограничителем. Селектированный импульс поступает на регулятор 9 амплитуды импульсов, где его амплитуда меняется пропорционально управляющему направлению. С синхронизирующего выхода генератора сннхрояиэируюiwe импульсы поступают на каскад 10 задержки, где производится задержка и формирование задержанного импульса. В качестве элемента задержки, на который подаются синхронизирующие юлауюг сы, можно использовать линию задержки, ждущий мультивибратор или ждущий блокинг-генератор, а в качестве ф(фмирователя задержанного импульса - последовательно соединенный с элементом задержки ждущий мультиви атор или ждущий блокинг-генератор. Сформированные импульсы поступают на селектор 11 импульсов по шштельностй, где формируются импульсы, длительность равна времени прохождения ультразвуковых импульсов через контролируемую среду, для чего время задержки выбирают равным i време ш прохождения ультразвуковых импульсов через излучающий и приемный элементы акустического преобразователя и две стенки контролируемого трубопровода или сосуда. В выходном каскаде селектора импульсов по длительности производится формирование амплитуды селектированных импульсов амшштудым ограничителем. Сформированный импульс поступает на преобразователь 12 длительности селектирдванного импульса в пропорциональный параметр, например напряжение. При выборе в качестве параметра напряжения, в качестве преобразователя длительности селектированного икшульса необходимо взять интегратор, при выборе частоты следования импульсов или частоты переменного напряжения последовательное соединение интегратора с преобразователем аналога-частота, при выборе кода - последовательное соединение интегратора с преобразователем аналог - код, при выборе числа импульсов в течение длительности селектнровагаюго импульса - генератор импульсов, отпираемый сформированным импульсом. После интегрирования селектированного импульса напряжение, пропорциональное длительности входного импульса, поступает на делитель 13. В качестве делителя при
выборе параметром напряжения можно применить аналоговый делитель. Тогда в качестве каскада 14 опорного параметра, соединенного с другим входом де.штеля, можно использовать источник постоянного опорного напряжения, номннал которого можно менять в процессе настр и1ки, так как его величина влияет на чувствительность измерителя давления. При выборе другнх параметров в качестве делителя нужно использовать хдафровой делитель, подавая на его вход соответствующий выбранному опорный параметр.
Таким опорным каскадом может быть генератор, в котором шсло импульсов, частота следова 5 ния импу.пьсов или импульсный код остаются неизменными в процессе измерений. Напряжение, обратно пропорциональное времени прохождения ультразвуковых импульсов через контролируемую среду, с выхода де;штеля подается на управляющий вход
20 автоматического регулятора амплитуды, где амплитуда селектированных импульсов меняется пропорционально управляющему напряжению. При использовании другого параметра на выходе делиге.пя должен бьгть установлен преобразователь выходного параметра в управляк цее напряжение. В качестве автоматического регулятора амплитуды можно использовать, напршмер, транзисторный или диодный огра1а1а1тель с регулировкой уровня ограничения. Регулированные им11ульсы поступают на преобразователь 15 ддательносш и амплитуды регулированного импульса в пропорциональный параметр, например напряжение. При выборе в качестве параметра напряжения, в качестве преобразователя длительности и амплитуды регулированного импульса
35 в пропорциональный параметр использован интегратор, при выборе частоты переменного напряжения или щстоты следования импульсов - последовательное соединение интегратора и преобразователя аналог-частсла, при вь1боре иктульсного кода
40 - последовательное соединение интегратора и преобразователя аналог-код. Сформированный параметр, пропорциональный длительности и амплитуде регулирюванного импульса, поступает на вход сумматора 16. Другой вход сумматора соединен с преобразователем 17 температуры контролируемой среды в пропорциональный параметр, в качестве которого могут быть использованы термшгаря и соединенный с ней усилитель постоянного тока при выборе параметром напряжения, или термопара и
50 преобразователь аналог-частота при выборе частоты переменного напряжения, частоты следования импульсов, или термсшара и преобразователь аналогкод при выборе импульсного кода. В соответствиис выбраш1ым параметром для суммирования может
55 быть выбран аналоговый или цифровой сумматоры. С выхода сумматора параметр, аропоринопатмыЛ давлению, поступает на регистрирующий прибор 18, в качестве которого может быть использован электроизмерительный прибор, цифрювой измерительный прибор или цифровой индикатор.
Изменения тектературы контролируемой среды прн неизменном давлении вызывают изменени времени прохождения ультразвуковых нмлульсов через среду. После усиления и формирования принятых импульсов в селекторе 7 импульсов по длительности получают импульс, длительность которого равна приращению времени прохождения ультразвуковьк импульсов через контролируемую среду, а в селекторе 11 импульсов по длитепьности получают импульс, длительность которого равна времени прохождения ультразвуковых импульсов через контролируемую среду. В каскаде автоматической регулировки алтлитуды регулируют амплитуду импульсов параметром, пропорциональным времени прохождения ультразвуковых импульсов через контролируемую среду так, что исключается нелинейность зависимости параметра пропорционального приращению времени прохождения ультразвуковых импульсов от температу - В сумматоре происходит компенсация параметра, про порционального амплитуде и длительности регулированного импульса параметром пропорциональным температуре. При зтом показания прибора остаются неизменными.
Изменения давления контролируемой среды при неизменной температуре вызывают изменения времени прохождения ультразвуковых импульсов через среду. После усиления, формирования и селектировакия принятых импульсов по длительности регулируют амплитуду импульсов параметром, пропорциональным времени прохождения ультразвуковых импульсов через контролируемую среду. l eryлиpoвкy амплитуды импульсов осуществляют так, что исключается нелинейность зависимости параметра, пропорционального приращению врелвни прохождения ультразвуковых импульсов через контролируемую среду, от давления. Полученное приращение :араметра, пропорционального акошитуде и длительности регулированного лмпульса, в сумматоре не компенсируют, ввиду постоянства температуры контролируемой среды. Это приращение через сумматор поступает на регистрирующей прибор. Таким образом, показания приборя будут лш1ейно зависитъ от давления и не будут зависитъ от температуры контролируемой среды.
Предлагаемое устройство позволит в 4-5 раз повысить точность измерений по сравнению с известными, причем при использовании акустического преобразователя с нормальным вводом ультраg
звуковых импульсов погрешность измерений предлагаемого устройства будет меньше на 30-40% по сравнению с акустическим преобразователем с угловым вводом ультразвуковых импульсов.
Формула изобретения
Ультразвуковой измеритель давлетя, включающий злектроакустически последовательно соединенные генератор импульсов, излучающий и прием1П 1й элементы акустического преобразователя, усилитель, селектор импульсов по длительностн, один из входов которого соединен с выходом усилителя, каскад задержки, подключенный между другим входом селектора импульсов по длительности и синхронизирующим выходом генератора, регулятор амплитуды импульсов, преобразователь длительности н амплитуды регулированного импульса в пропорциональный параметр, сумматор, один из входов которого соединен с преобразователем регулированного импульса, преобразователь температуры контролируемой среды в пропорциональный параметр, подключенный ко второму входу сумматора, и регистрирующий прибор, соединенный с выходом сумматора, отличающийс я тем, что с целью увеличения точности измерений в щироком диапазоне температур и давлений контролируемой среды, еж снабжен селектором импульсов по времени, включенным между прием|Ньгм элементом и усилителем, каскадом задержки, подключенным между вторым входом селектора импульсов по времени и синхронизирующим выходом генератора, последовательно соединенными между синхронизирующим выходом генератора и регулятором амплитуды импульсов каскадом задержки, дополнительным селектором импульсов по длительности,,ОДШ1 из входов которого подключен к выходу усилителя, преобразователем длительности импульса в пропорциональный параметр, и делителем например аналоговым, а также каскадом опорного параметра, подк;цоченным к входу делителя.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1.Патент США N 3504546, кл. 73-388, опубл. 1968.
2.Авторское свидетельство № 308299, кл. G01 L П/00, 1772.
3.Авторское свидетельство № 522497, кл. G01 L П/00, 1975.
