Устройство для измерения скорости ультразвука в движущемся листовом материале Советский патент 1979 года по МПК G01N29/00 G01N33/34 

Изобретение относится к ультразвуковым измерениям и может быть при менено в целлюлозно-бумажной промышленности для контроля качества и свойств листовых материалов, в частности картона бумаги и искусственных мягких кох. Известны устройства для контроля бумажного полотна, содержание электр акустические излучатели и приемники ультразвука с концентраторами, электронные усилители и генератор, у ко торых электронные усилители и электр акустические излучатели и приемники установлены внутри приводимого во вращение движущимся бумажным полотном валика, поверхность которого выполнена с Г-образными пазами с вмонтированными в них группами излучающих и приемных концентратов 1. Постоянство акустических контактов преобразователей с бумагой достигается путем постоянного натяжения бумажного полотна и малой контактирующей площадью концентраторов. К недостаткам этих устройств относятся нестабильность акустических контактов между концентраторами излучателей и приемников с бумажным полотном брлыдой уровень помех, возникающих из-за вибрации бумаги и затрудняющих обнаружение полезных сигналов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее генератор зонхунрующих импульсов, излучатель, основной приемник акустических колебаний и схему измерения 2. Устройство содержит также вспомогательный излучатель и приемник акустических колебаний, установленные рядом с основным приемником, а схема измерения имеет генератор тактовых импульсов, два триггера, генератор треугольных импульсов и схему сравнения, причем генератор тактовых импульсов соединен со вспомогательным излучателем и входом первого триггера, второй вход которого соединен с генератором зoнд: pyющиx импульсов, и посредством второго усилителяформирователя со вспомогательным приемником, а выход первого триггера с генератором треугольных импульсов, выход которого соединен с одним из входов схемы сравнения непосредственно, а со вторым через делитель напряжения и пиковый детектор, причем выход схемы сравнения соединен с однцм. из входов второго триггера, дру36гой вход которого посредством первог усилителя-формирователя соединен с основным приемником акустических колебаний, а вход вычислителя скорости ультразвука подключен к первому триг геру .. Недостатком этого устройства являются большие погрешности из-за аналогового способа определения вре-i мени прохождения ультразвуковых колебаний от вспомогательного излучателя до вспомогательного приемника. Для повышения точности определения времени прохождения ультразвуковых колебаний от вспомогательного излучателя до вспомогательного прием ника и тем самым уменьшения погрешности при измерении скорости ультразвука в движущемся листовом материал предлагаемое устройство для измерения скорости ультразвука в движущемся листовом материале снабжено подключенным к. выходу первого усилителя формирователя третьим; триггером; последовательно соединеннылш генерат ром стабильной частоты, первым ключом, второй вход которого связан с выходом третьего триггера, счетчиком второй вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, и блоком сравнения кодов, выход которого подключен к выходу первого триггера, а также последовательно соединенными делителем частоты, вход которого под ключен к генератору стабильной часто ты, вторым ключом, вход которого соединен с вторым триггером, и счет «..л. «,,т, г. чиком, вход которого подключен к ге .нератору тактовых импульсов, а выход - к блоку сравнения кодов. На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 представлена временная диаграмма работы устройства. Устройство содержит электроакустически последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов, вспо могательные излучатель 2 и приемник акустических колебаний, установленны на определенном-расстоянии е от лис от лис тового материала 4, первый усилитель формирователь 5, генератор 6 зондирующих импульсов, основной излучатель 7, находящийся в непосредственном акустическом контакте с листовым материалом 4 JJ основной приемник 8, установленный на расстоянии tg от листового материала 4, второй усили тель-формирователь .9, выход которого подключен к О входу первого триггер 10. Выход первого-усилителя-форидаро вателя 5 подключен к первому входу второго триггера 11, второй вход ко торого соединен с выходом генератор 1 тактовых импульсов. Генератор 12 стабильной частоты, выход которого посредством ключа 13 и счетчика 14 соединен с первыми выходами блока сравнения кодов, а через делитель 6 16 частоты, ключ 17 и счетчик 18 с вторыми входами блока 15 сравнения кодов, выход которого через триггер 10 подключен к входу вычислителя .19 скорости ультразвука и непосредственно ко .входу триггера 20, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя-формироватешя 5, а выход с управляющим входом ключа 13, причем второй выход генератора 1 параллельно подключен к входам. сброс обоих счетчиков 18 и 14. Устройство работает следующим образом. В начальный момент времени генератор 1 тактовых импульсов возбуждает вспомогательный излучатель 2, опрокидывает второй триггер 11 и приводит в нулевое состояние счетчики 14 и 18. Акустический импульс от излучателя 2 распространяется в воздухе до движущегося листового материала, отразгсается и принимается вспомогательным приемником 3. Принятый акустический импульс преобразуется в электрический и с выхода приемника 3 подается на вход первого усилителя-формирователя 5 (см. фиг. 2, кривая б). Импульс с выхода первого усилителя-формирователя 5 {см. фиг. 2, кривая в) переводит в нулевое состояние триггер 11. Прямоугольный импульс длительностью 2Тд , - V «. где с L , „ - расстояние между о Vo о приемником 3 и листовым материалом 4,av.- скорость акустических ко.дебаний в воздушной среде с выхода триггера 11 (см. фиг. 2, кривая г) поступает на управляющий вход нормально закрытого ключа 17 и открывает его на время действия импульса. При этом с выхода генератора 12 стабильной частоты импульсы, период повторения дТ которых во много раз меньше временного интервала 2f, поступают через делитель 16 час-о, коэффициентом деления, равном сигнальный вход ключа 17. Импульсы числом, равным (см. фиг. 2, кривая д) с выхода ключа 17 поступают на счетный вход счетчика 18, в котором они преобразуются в код. Емкость счетчика выбрана такой, чтобы не было его переполнения за время действия самого длинного временного интервала i, причем записанный код в счетчике 18 сохраняется до следующего цикла работы генератора 1 тактовых импульсов. Импульс с выхода первого усилителя-формирователя 5 также поступает на вход генератора 6, запуская его и на вход третьего триггера 20. При этом триггер 20 переводится в единич.ное состояние, чем открывается ключ 13. Импульсы с выхода генератора 12 стабильной частоты через ключ 13 начинают поступать на вход счетчика 14 в котором они преобразуются в цифровой код {см. фиг. 2, кривая е). Коды счетчиков сравниваются при помоци блока 15 сравнения кодов, в случае их совпадения на выходе блока появляется импульс (см. фиг. 2, кривая ж который переводит триггер 20 в нулевое состояние. Импульс на выходе бло ка 15 сравнения кодов появляется,ког да число импульсов N , поступивших на счетчик 14, равно числу импульсов Ng, записанных в счетчике 18. В свою очередь импульс на выходе блока 15 сравнения кодов имеет временный сдвиг (N - П Tj, относительно импульса на выходе первого усилителя-формирователя 5. Этот импульс переводит в единичное состояни триггер 10, Электрический импульс генератора 6 поступает на основной излучатель 7, который возбуждает в движущемся листовом материале 4 акустический импульс. Этот импульс распространяет ся по листовому материалу, частично излучается в воздух и принимается основным приемником 8. С выхода прие ника 8 принятый сигнал поступает на второй усилитель-формирователь 9 (см фиг. 2, кривая и), выходной сигнал которого (см. фиг. 2, кривая к) сбра сывает триггер 10. Длительность импульса на выходе первого триггера 10 равна времени распространения зондирующих акустических импульсов только по листовому -материалу (см. фиг. 2, кривая л). Этот импульс поступает на вход вычислителя 19 скорости ультразвука. В нем при .известной базе зондирования Е и измеренном , определяется скорость ультразвука в движущемся листовом материале и отоб Рс1жается на табло в цифровой форме. Для того, чтобы зондирующая и дополнительная электроакустические системы не имели паразитных связей, они работают на разных частотах. Основной излучатель 7 возбуждает акустические импульсы с частотой заполнения 50 кГц, а вспомогательный излучатель возбуждает акустические импульсы с частотой заполнения 500 кГц. Формула изобретения Устройство для измерения скорости ультразвука в движущемся листовом материале, например, в бумаге, содержащее электроакустические последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, вспомогательные излучатель и приемник акустических колебаний, первый усилитель-формирова- тель, генератор зондирующих импульсов, основные излучатель и приемник акустических колебаний, второй усилитель-форг-щрователь, первый триггер и вычислитель скорости ультразвука, второй триггер, вход которого подключен к выходу первого усилителя-формирователя, а второй вход к генератору тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено подключенным к выходу первого усилителя-формирователя третьим триггером; последовательно соединенными генератором стабильной частоты, первым ключом, второй вход которого связан с выходом третьего триггера, счетчиком, второй вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, и блоком сравнения кодов, выход которого подключен к входу первого триггера, а так же последовательно соединенными делителем частоты, вход которого подключен к генератору стабильной частоты, вторым ключом, второй вход которого соединен со вторым триггером, и счетчиком, вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, а выход - к блоку сравнения кодов Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 323738, кл. G 01 N 33/34, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 502324, кл. G 01 N 33/34, 1972.

n

J

e

Tt