Цифровое устройство для контроля скокости распространения ультразвука Советский патент 1977 года по МПК G01N29/00 

(54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТЕЮ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА

селектор, блок усреднения и генератор тактовых импульсов.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройствй.

Устройство содержит блок автоматики 1, коммутатор 2, генератор 3, излучатель 4, коммутатор 5, усилитель 6, с регулируемым коэффициентом усиления, приемник 7, триггер длительности 8, пиковый детектор 9, сравнивающее устройство Ю, излучатель U усилитель 12, приемник 13, пиковый детектор 14, генератор тактовых импульсов 15, реверсивный счетчик 16, блок усреднения 17, схему совпадения 18, селектор 19 и опорный генератор 2О,

Устройство работает следующим oбpaao В момент включения блок автоматики 1 вырабатывает сигнал, устанавлиэаюший узлы устройства в исходное состояние. При этом коммутатором 2 к выходу генератора 3 под. ключается излучатель 4, а коммутатор ом 5 к входу усилителя 6 с регулируемым коэффициентом усиления - приемник 7, тригге): длительности 8 устанавливается в исходное сосЯ яние, отключая счетную часть уст ройства, а имеющаяся информация сбрасывается на О,

Дальнейшую работу устройг-тва можно разделить на два цикла: калибровка цепей усиления и измерения времени распространения ультразвука.

Калибровка цепей усиления.; Сигнал блока автоматики запускает генератор 3. Благодаря райее скоммутированным цепям, на выходе усилителя 6 с регулируемым коэффициентом усиления появляется сигнал, прошедший через образец расстояние { в напра лении: излучатель 4 - приемник 7. Этот сигнал преобразуется пиковым детектором 9 и подается на один из входов сравнивающего устройстЬа 10. Второй сигнал блока автоматики подключает к генератору излучатель 11, а к входу усилителя 12 - приемник 13, На схему второго пикового детектора 14 поступает сигнал, прошедший рассгоя-rj ние Ej (от излучателя 11 к приемнику 13 Так как расстояние 6 Р . амплитуда сит нала с выхода усилителя б будет меньше амплитуды сигнала с усилителя 12. Таким образом, свыходов пиковых детекторов на входы сравнивающего устройства поступают два напряжения (Uj Ug ), а на его выходе появляется управляющее напряжение, которое, поступая на усилитель 6, увеличивает его коэффициент усиления. Процесс калибровки длится до момента уравновешивания амплитуд сигналов на выходах обоих усилителей.

Измерение времени распространения ульч развука. В момент равенства напряжений,

поступающих с пиковых детекторов, на выходе схемы сравнения вьфабатывается импульс. Этот импульс запускает генератор тактовых импульсов 15, который устанавливает реверсивный счетчик 16 в режим сложения и воздействует на блок усреднения 17 Блок усреднения открывает элемент И 18, а также, через блок автоматики, обеспечивает подключение излучателя 4 и приемника 7. Первый следующий за этим сигнал блока автоматики запускает генератор, поступает на блок усреднения и опрокидывает триггер длительности, подключая измерительную часть устройства. Через селектор 19 на вход реверсивного счетчика нач1шают поступать импульсы частоты заполнения опорного генератора 20. Прошедший через образец и усиленный сигнал возвращает триггер длительности в исходное состояние. Таким обрезом происходят измерение и запись в счетчик десяти результатов измерения времени прохождения ij ультразвуков расстояния 2 С окончанием действия десятого импульса блок усреднения переводит реверсивный счетчик в режим вычитания, а блок автоматики обеспечивает подключение к выходу генератора излучателя 11 , а к входу усилителя 12 приемника 13, Производится измерение времени Прохождения t2 ультразвуком расстояния Е 2 Десятый импульс этой серии десяти измерений обеспечивает формирование сигнала усреднения полученного результата.

В результате проведенного цикла измерений табло реверсивного счетчика индвдирует разность измеренных величин tj и tj

-tii3M (ti ut)-(t.2-f ut)ti-t2 .

Результат измерения характеризуется уменьшенной величиной систематической погрешности. Величина случайной погрешности уменьшена Ьа счет предварительной обработки результатов измерения (операция усреднения).

Вычисление расстояния для определения скорости распространения ультразвука производится аналогично (по разности двух размеров образца - длины и ширины)

изм(е1±де)-(е2±ле) е1-е2 .

Величину скорости ультразвука опредеЛЯ5ОТ по известной формуле

V- ИЗМ

изм

Формула изобретения

Цифровое устройство для контроля скорости распространения ультразвука, содержаще генератор, пару датчиков, состоящих из излучателя и приемника, усилитель, выход которого соединен с триггером длительности, блок автоматики, подключенный к входам триггера длительности, генератора и блока усреднения, селектор, входы которого соединены с выходами опорного генератора и триггера длительности, отличаюшеес я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, второй парой датчиков, установленных на исследуемом образце перпендикулярно первой паре, двумя коммутаторами, входы одного из которых соединены с генератором и блоком автоматики, а выход - с излучателями, вход второго коммутатора связан с блоком автоматики и приемниками, а выход - с входами усилителей,- выходы которых подключены к входам триггера и введенных в устройство двух пиковых детекторов, сравнивающим

устройством, входами соедвненваго с выходами пиковых детекторов, а Ьыхоаом подключенного к управляющему входу усилителя с регулируемым коэффицвевтом усиления. входу генератора тактовых импульсов и к входу блока усреднения, схемой совпадения, соединенной с блоком усредаення и связывающей входы триггера плительноств с выходами блока автоматики и блока усреднения, реверсивным счетчиком, к входам которого подключены селектор, блок усреднени и генератор тактовых импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при вкспертизе:

1.Авторское свидетельство № 391466, кл. G 01 N 29/00, 1973.

2.Авторское свидетельство № 317968, кл. G 01 N 29/00, 1971.