Измеритель пульсации скорости ультразвука Советский патент 1978 года по МПК G01N29/00 G01H5/00 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПУЛЬСАЦИЙ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА емному электроакустическому преобразователю/ второй - к выходу высокочастотного инвертора, а выход - к вхо ду усилителя -ограничителя, последовательно включенные в цепь между выходом фазового детектора и входим блока управления частотой усилитель 6JJOK задержки, разностный элемент, низкочастотный инвертор,низкочастотный временной коммутатор и низкочастотный фильтр,причем второй вх(5д разностного элемента подключен к ВЕЙСОДУ усилителя, а выход - ко второму входу низкочастотного временного коммутатора, а также формирователь низкочастотного меандра, вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход - к третьему управляюэдему входу высокочастотного временного коммутатора, и компенсирующая линия задержки, включенная между выходом формирователя низкочастотного меандра и третьим управляющим входом низкочастотного временногЬ коммутатора. . На чертеже представлена, блок-схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из задающего генератора 1 синусоидальных колебаний, элёктроакустического излучающего преобразователя 2, регулируемого фазовращателя 3, фазового детектора 4, электроакустического приемного преобразователя 5, высокочастотного инвёртора 6, высокочастотного временного коммутатора 7, формирователя 8 низкочастотного меандра, усилителя-ограничителя 9, усилителя 10, разностного элемента 11, блока задержки 12, низкочастотного инвертора 13, низкочастотного временного коммутатора 14, . компенсирующей линии задержки 15, низ кочастотного фильтра 16, блока управления 17 частотой. Выход низкочастотного фильтра является выходом устройства. Работает устройство следующим обр зом. . - . Электрический сигнал задающего ге нератора 1 подается на излучающий электроакустический преобразователь 2и через регулируекый фазовращатель 3на один из входов фазового детектора 4. Акустические колебания, прой дя по исследуемой среде, преобразуются премным электроакустическим преоб разователем. 5 в электрический сигнал поступающий непосредственно и ерез высокочастотный инвертор.б на входы высокочастотного временного комяут.ат ра 7, управляемого сигналом формирователя 8 низкочастотного меандра, синхронизируемого в свсяо очередь частотой задающего генератора. Фазоманипулированный на 180 градусов сиг ал с выхода высокочастотного временого коммутатора через усилитель-ограничитель 9 амплитуды проходит на втоой вход фазового детектора 4. Далее из усиленного усилителем 10 сигнала в разностном элементе 11 вычитается сигнал, задержанный в блоке задержки 12,на время,равное половине периода следования импульсов управления перекл19чением коммутаторов. Разность этих сигналов непосредственно и через низкочастотный инвертор 13 попадает на входы низкочастотного временного коммутатора 14, управляемого импульсами формирователя низкочастотного меандра. Для уменьшения выбросов в моменты переключения низкочастотного временного коммутатора, из-за несовпадения фронтов импульсных сигналов на его входах и управляющих импульсов, последние про;ходят компенсирующую линию задержки 15. Сигнал с выхода низкочастотного фильтра 16, пройдя блок управления 17 .частотой задающего генератора поступа|ет на управляющий вход задающего генеipaTOpa, в результате чего за счет из|менения частоты колебаний автоматически обеспечивается стабилизация среднего значения фазы, приходящей на приемный электроакустический .преобразователь акустической волны, а следовательно, стабильность крутизны преобразования пульсаций скорости ультразвука в изменении фазы. При этом вследствие соответствующего выбора передаточной функции блока управления частотой отрабатываются только низкочастотные флуктуации, обусловленные де-. стабилизирующими факторами. При регулировке фазовращателя изменяется отслеживаемое системой автоматики среднее значение фазы акустических колебаний иа приемном электроакустическом преобразователе и, соответственно, изменяется крутизна преобразования пульсаций скорости ультразвука в электрический сигнал. При этом минимальная частота коммутации должа выбираться таким -образом, чтобы ошибка восстановления искомого сигнала на выходе низкочастот- . ного фильтра не превышгша допустимую. Так как помехи, обусловленные собственными шумами фазового детектора и собственными шумами усилителя, аддитивны по отношению к сформированному указанным образом полезному сигналу на выходе фазового детектора, то при его восстановлении произойдет резкое уменьшение низкочастотных составляющих помехи (лежащих в области спектра полезного сигнала) за счет алгоритма домодуляции. в то же время высокочастотные составляющие помехи срезаются низкочастотным фильтром, полоса пропускания которого равна полосе частот полезного сигнала. В итоге достигается существенное (более чем на порядок) увеличение пороговой чувствительности устройства. Таким образом, в предлагаемом устройстве достигнуты автоматическая стабилизация и регулировка крутизны преобразования пульсаций скорости уль т развука в электрический сигнал при воздействии дестабилизирующих факторов ц существенное увеличение пороговой чувствительности за счет умень шения мощности помехи, обусловлен- . ной собственными шумами фазового детектора и усилительного тракта. Формула изобретения Измеритель пульсаций скорости уль тразвука, содержащий задающий генера тор с подключенным к его входу блоком управления частотой, излучающий элек троакустический преобразователь, под ключенный к выходу задающего генератора, приемный электроакустический преобразователь, усилитель-ограничитель, подключенный к его выходу фазо вый детектор и регулируемый фазовра щатель, подключенный между выходом задающего генератора и вторым входом фазового детектора, отличающий с я тем, что, с цельюповыиени пороговой чувствительности, в него введены высокочастотный инвертор, вход которого подключен к приемному электроакустическому преобразоватедш высокочастотный временной коммутатор, один иэ входов которого подключен к приемномуэлектроакустическому преобразователю, второй - к выходу высокочастотного инвертора, а выход - к входу усилителя-ограничителя, последовательно включенные в цепь между выходом фазового детектора и входом блока управления частотой усилитель, блок задержки, разностный элемент, низкочастотный инвертор, низкочастотный временной коммутатсур и низкочастотный фильтр, причем второй вход разностного элемента подключен к выходу усилителя, а выход - ко второму входу низкочастотного временного коммутатора, а также формирователь низкочастотного меандра, вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход -г к третьему управляющему входу высокочастотного временного коммутатора, и компенсирующая линия задержки, включенная между выходом формирователя ниэкочастотного меандра и третьим управляюавим входом низкочастотного вpe 4eннoгo коммутатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Бражников Я.И. Ультразвуковая фаэометрия, М., Энергия, 1968, с. 87. 2.Авторское свидетельство №105175, кл. 011«1 29/00, 1955. 3.Авторское свидетельство W517642, кл. q 01 М 29/00, 1976.