Ультразвуковой интерферометр Советский патент 1979 года по МПК G01N29/00 

стоты, при этом дополнительный селектор Снабжен вторым ключом, управляюашй вход которого соединен с выходом триггера и управляющим входом первого ключа дополнительного селектора, а также с управляющим входом переключателя режима сложения и вычитания, а генератор стабильной частоты через второй ключ дополнительного селектора соединен с вторым ВХОДОМ переключателя режима сложения и вычитания.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого интерферометра.

Генератор 1 высокочастотного напряжения подключен к пьезоизлучателю 2, встроенному в камере 3. Пьезоприемник 4, вмонтированный -в иодвИжной держатель о, подключен к входу усилителя-формирователя 6. Подвижной держатель 5 связан с блоком 7 меток перемещения. Выход усилителя-формирователя 6 соединен с входом счетчика 8 полуволн, а также с входом триггера 9 основного селектора, составленного из триггера 9 и ключа 10; к второму входу триггера 9 подключен выход счетчика 8 полуволн. Ключ 10 основного селектора подключен между блоком 7 меток перемещения и переключателем И режима сложения и вычитания, соединенного с входом реверсивного счетчика 12. Выход счетчика 8 полуволн соединен с входом триггера 13 дополнительного селектора, составленного из триггера 13 и двух ключей 14 и 15. К второму входу триггера 13 подключен выход реверсивного счетчика 12. Ключ 14 дополнительного селектора подключен между генератором 16 -стабильной частоты и входом переключателя И режима сложения и вычитания. Ключ 15 подключен между выходом генератора 1 и входом счетчика 17 с индикацией.

Интерферометр работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает электрические колебания, поступающие на электроды пьезОИзлучателя 2. Пьезоизлучатель излучает ультразвуковые волны, распространяющиеся в исследуемом веществе в камере 3, частично отражающиеся от ньезоП)риемиика 4, частично преобразуемые им в электрические колебания, усиливаемые усилителем 6. С началом измерения посредством подвижного держателя 5 начинают изменение расстояния между пьезопреобразователями 2 и 4. Когда в исследуемой среде между пьезоизлучателем 2 и пьезоприемником 4 располагается целое число полуволн, образуются стоячие ультразвуковые волны, и на-пряжения на пьезоприемнике 4 резко возрастает. Это возрастание напряжения (резонаисный пик) после усиления и детекции формируется в усилителе-формирователе 6 в электрический импульс, поступающий на входы счетчика 8 полуволн и триггера 9 основного селектора. Триггер 9 перебрасывается и при

включении ключа 10 разрещает поступление меток перемещения, вырабатываемых блоком 7, на вход реверсивного счетчика 12, работающего в режиме сложения. С изменением расстояния между пьезоизлучателем 2 и пьезоприемником 4 на каждую полуволну ультразвука повторяется режим стоячих волн и усилитель-формирователь 6 выдает очередной импульс. После перемещения пьезоприемника 4 на заданное количество полуволн ультразвука, определяемое емкостью счетчика 8, счетчик 8 заполняется, своим выходным импульсом возвращает триггер 9 в исходное состояние и перебрасывает триггер 13 дополнительного селектора. Триггер 13 включает режим вычитания реверсивного счетчика 12 посредством блока И и замыкает ключи 14 и 15. Импульсы генератора

16 колебаний -стабильной частоты через ключ 14 поступают на вход реверсивного счетчика 12 и вычитаются из суммы меток перемещения, набранной во время перемещения пьезоприемника 4 на заданное количество полуволи. Одпсвременно периоды напряжения генератора 1 через ключ 15 гюдсчитываются счетч-иком с индикацией 17. Процесс протекает до тех пор, пока сумма импульсов, набранных счетчиком 12,

не уменьщится до нуля. В этот момент времени реверсивный счетчик 12 выдает импульс, который возвращает триггер 13 в исходное состояние и тем самым размыкает ключи 14 и 15. Время, в течение которого

периоды генератора 1 подсчитываются че|рез замкнутый ключ 15 счетчиком 17, прямо пропорционально кол-ичеству меток перемещения, соответствующему перемещению пьезоприемника 4 на заданное количество полуволн. Показания счетчика 17 пропорциональны произведению количества меток перемещения и частоты ультразвука. С другой стороны, количество меток перемещения, соответствующее заданному

количеству полуволи, обратн-о пропорционально частоте ультразвука. Таким образом, показания счетчика 17 не зависят от расстройки генератора 1 относительно заданной частоты и зависят только от измеряемой скорости.

Благодаря этому можно применять простые и дещевые генераторы, не отличающиеся долговременной стабильно-стью частоты, в качестве генератора 1. Таким образом, положительный эффект предлагаемого интерферометра заключается в упрощении и удешевлении генератора и проявляется тем сильнее, чем на больщее число частот рассчитан интерферометр (так как

независимо от количества частот интерферометра, переключаемых, например, посредством фиксированной настройки генератора 1 или пр-именеиием ряда генераторов, в интерферометре имеется только один

стабильный генератор 16). Кроме того, при

переходе на другую рабочую частоту не требуется проверка и подстройка генератора 1, чем исключается ручной труд оператора.

Формула изобретения

Ультразвуковой интерферометр, содержащий высокочастотный генератор, измерительную камеру с излучающим электроакустическим преобразователем, подключенным к выходу генератора, и приемным электроакустическим преобразователем, закрепленным на подвижном держателе, усилитель-формирователь, подключенный к выходу приемного электроакустического преобразователя, счетчик полуволн, подключенный к выходу усилителя-формирователя, блок меток перемещения, кинематически связанный с подвижным держателем, основной селектор, состоящий из последовательно соединенных триггера и ключа, причем ключ подключен к блоку меток перемещения, один из входов триггера подключен к выходу усилителя-формирователя, а второй вход-к выходу счетчика полуволн, дополнительный селектор, включающий триггер и первый ключ, счетчик с индикацией, подключенный через первый

ключ дополНИтельного селектора к выходу 1высокочастотного генератора, при этом один из входов триггера дополнительного селектора подключен к выходу счетчика полуволн, отличающийся тем, чтю, с целью повыщения точности измерений, в него введены последовательно соединенные между ключом основного селектора и вторым входом триггера дополнительного селектора переключатель режима сложения и вычитания и реверсивный счетчик, а также генератор стабильной частоты, при этом дополнительный селектор снабжен вторым ключом, управляющий вход которого соединен с выходом триггера и управляющим входом первого ключа дополнительного селектора, а также с управляющим входом переключателя режима сложения и вычитания, а генератор стабильной частоты через второй ключ дополнительного селектора соединен с вторым входом переключателя режима сложения и .вычитания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Вопросы методики ультразвуковой интерферометрии. Изд. «МИНТИС, Вильнюс, 1967, с. 61.

2.Авторское свидетельство СССР № 509822, кл. G 01N 29/00, 1974.