Устройство для измерения скорости распространения ультразвука Советский патент 1978 года по МПК G01N29/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - диагракол его работы. Устройство содержит последователь но соединенные задающий генератор 1 импульсов, радиоимпульсный генератор 2, согласующий каскад 3, излучающий 4 и приемный 5 преобразователи , широкополосный усилитель 6, формирователь 7, измеритель 8 временного интервала, дополнительно связанный с задающим генератором импульсов. Устройство также содержит опорный генератор 9, своим выходом подключенный к входам радиоимпульсных смесителей частоты 10 и 11. Выход смзсителя 10 связан через формирователь 12 импульсов с первым входом дополнительного измерителя 13 временного интервала, а выход смесителя 11 - со втррши входом д: ополнительного измери теля 13 временного интервала через формирователь,14 импульсов., Причем смеситель 10 подключен вторым входом к согласующему каскаду, а смеситель 11 подключен своим вторым входом к выходу широкополосного усилителя через временной селектор 15, который дополнительно связан своим BTOfOiiM, входом с задающим генератором импуль сов 1. Акустически контролируемая среда 16 помещена между излучающим 4 и приемным 5.преобразователями ультразвуковых колебаний. Устройство работает следуюпщм образом. Задающий генератов) 1 HMnyjibcoB вырабатывает,импульсы длительностью Т (см.фиг.2а), меньшей двойного времени распространения Тр акустическо сигнала через среду 16 (например, образец металла для контроля его твердости), и периодом повторения, больашм времени действия акустических реверберационйых сигналов. Задаю{ф|«й регенератор 1 импульсов управляет ра)отой радиоимпульсного генератора 2 так, что генератор 2 вырабатывает сфазированные радиоимпульсы длитель ностью Т и подает их через согласую1ЦИЙ каскад. 3 на излучающий преобразователь 4. Радиоимпульсный ультразвуковой сигнал проходит за время Тр исследу емую среду 16, преобразуется прием ным преобразователем 5 в электрический сигнал, усиливается до определенного уровня широкополосным уси лителем 6 (см.фиг.2в} и подается на входы формирователя 7 и временного селектора 15. Формирователь 7 по первому полуп риоду радиоимпульсного сигнгша вырабатывает одиночный импульс (см. фиг.2г). Измеритель 8 временного интервала по импульсам генератора импульсов 1 и с формирователя 7 гру 6 бо измеряет время распространения ультразвукового сигнала через исслеуемую среду 16. Сигнал с широкополосного усилитея б поступает на вход радиоимпульсного смесителя 11 частоты через временной селектор 15, управляемый задающим генератором 1 импульсов. Назначением временного селектора 15 является отделение сигнала, прямого. . прохождения от реверберационных сигналов и электромагнитных наводок, что обеспечивает помехоустойчивость. При необходимости повьпиений разрешающей способности временной селектор ; может выделять отраженные-сигналы П раз.. На вход радиоимпульсного смесителя 10 частоты сигнал поступает с согnacyroiaero каскада 3. Одновременно на втоцмле входы радиоимпульсных смесителей 10 и 11 частоты поступает опорвый сигнал от генератора 9. Радиоимпульсные смесители 10 и 11 частоты производят безынерционное 1фёобразование радиоимпульсного заполнения в низко 1астотный сигнал. Псжчем в смесителеlio происходит преобразование в нвзкрчаст угный сиг нал излучаемого радиоимпульсйого. сигнала (см,фиг.2е), а в смесителе 11 - принятого радиоимпульсного сигнала ( см.фиг.2ж). Преобразование в низкочастотный Сигнал позволяет растягивать (трансфорютровать-) временной интервал. Формирователи 12 и 14 выделяют переходы низкочастотного сигнала , через нуль в виде коротких импульсов {см.фиг.2з). Измеритель 13 временного интервала точно измеряет время распространения ультразвуковых сигналов через исследуемую среду 16 в виде расширенного временного интервала (см. фир.2э, причем точное измерение икеет однозначность отсчета только в пределах длительности йного периода колебаний высокочастотного радиоиьвтульсного заполнения. Измеритель 8 временного интервгша, как упоминалось выше, обеспечивает грубое измерение времени распространения ультразвукового сигнала и устраняет неоднозначность измерений. Пpи 4eнeниe в устройстве двух радаокмпульсных смесителей частоты, опорного генератора, формирователей и дополнительного измерителя временного интервала позволяет получить по сравненнию с прототипом высокую точность измерений и одновременно избавиться от действия реверберационных помех, получить однозначность измерений при полной автоматизации процесса измерений по контролируемо му фйэико-химическому параметру ере ды.

Решение данных задач дает возможность благодаря высокой точности измерений применять предложенное техническое решение в тех областях науки и производства, где применений прототипа невозможно.

Формула изобретений

Устройство для измерения скорости распространения ультразвука, содержащее последовательно соединенные задеиогдай генератор импульсов, радиоимпульеный генератор, согласующий каскад, излучающий и приемный преобразователи, широкополосный усилитель формирователь и измеритель временного интервала, связанный вторым входом с выходом задгиощего генератора импульсов, отличающееся тем, что, dr целью повышения точности

измерений, .устройство содержит опорный генератор с подключенными к нему дьумя радиоимпульсными смесителями частоты, временной селектор, два формирователя импульсов, через которые смесители подключены к введенному в устройство второму измерителю временных интервалов, причем входы временного селектора соединены с выходами задающего генератора и выходом широкополосного усилителя, выход - с одним из смесителей частоты, а один из входов другого смесителя соедииен с выходом согласующего каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Бражников Н.И. Фазометрия, энергия, М,, 1965. 8.133.

2.Авторское свидетельство СССР №446824, кл. ,G 01 29/Ot3, 1973.