Устройство для измерения скорости ультразвука Советский патент 1979 года по МПК G01H5/00 G01N29/00 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при различных ультразвуковых измерениях в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее акустические преобразователи, источник эталонных интервалов времени, предназначенный для сравнения измеряемого времени с эталон.ным, и блок слежения, осуществляющий автоматическое изменение эталонного времени в соответствии с измеряемым 1, 2.

Эти устройства позволяют производить измерения лишь в импульсном режиме на фиксированной частоте и не обеспечивают достаточной точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, включающее в себя излучающий и приемный электроакустические преобразователи, квантованную линию задержки, входной усилитель, выходной усилитель-формирователь, схему совпадения и регулируемую линию задержки 3.

Недостатком известного устройства является невозможность измерений в широком диапазоне частот и малая точность измерений, вызванная нестабильностью регулируемой линии задержки.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона частот и повышение точности измерений.

Ноставленная пель достигается тем, что в устройство для измерения скорости ультразвука, включаю1дее излучающий и приемный электроакустические преобразователи, квантованную линию задержки, регулпруемую линию задержки и схему совпадения, введены генератор возбуждения, выход которого подключен к излучающему преобразователю, первый полярный нуль-орган, подключенный между приемным преобразова гелем и одним из входов схемы совпадения, и второй полярный нуль-орган, нодключснный между выходэм генератора возбуждения н входом квантованной линии задержки, при этом рег.Л1;руемая линия задержки выполнена в виде управляемой квантованной линии задержки, вход которой подключен к выходу квантованной липни задержки, выход -- ко второму входу схемы совпадения, а управляющий вход - к выходу схемы совпадения.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, на фиг. 2 - блок-схема управляемой квантованной линии задержки, на фиг. 3 - эпюры напряжения, поясняющие работу -стройства.

Устройство содержит генератор возбуждения 1, предназначенный для возбуждения колебаний заданной формы и длительности, электроакустические излучающий 2 и приемный 3 нреобразователи, служащие для иреобразовапия электрической энергии в энергию механических колебаний и обратно, кювету с исследуемой средой 4, иервый иолярный нуль-орган 5, формирующий короткий имиульс с крутым нередним фронтом нри нрохождении положительного сигнал через нуль, схему совпадения 6, второй полярный нуль-орган 7, квантованную линию задержки 8 служающую для выбора диапазона измерений, управляемую квантованную линию задержки 9, предназначенную для дополнительной задержки нмнульсов.

В одном из возможных вариантов выполнения блок-схема управляемой квантованной линии задержки содержит: триггер с раздельными входами 10, генератор И, в обратную связь которого включена термостабилизированная линия задержки (Л31) 12, катущку подмагничивания 13, управляющую частотой генератора 11, генератор линейно изменяющегося напряжения 14, вырабатывающий напряжение подмагничивания, генератор запуска 15, служащий для запуска генератора линейно изменяющегося напряжения и делитель частоты 16, осуществляющий деление частоты генератора 11.

Устройство работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает периодические электрические колебания заданной формы, которые, ноступая на передающий преобразователь 2, нреобразуются в акустические колебания и, пройдя через кювету с исследуемой средой 4, поступают на приемный преобразователь 3. С приемного преобразователя 3 электрические колебания поступают на вход полярного первого нуль-органа 5, формирующего короткие импульсы с крутым нередним фронтом, поступающие на первый вход схемы совнадения 6. Одновременно сигнал с генератора 1 ностунает на вход второго полярного нуль-органа 7, импульсы с выхода которого задерживаются квантованной линией задерл :ки 8, на время (TI - время прохождения сигнала в исследуемой среде). С выхода квантованной линии задержки 8 импульсы поступают на вход управляемой квантованной линии задержки 9, на выходе которой получаются импульсы, задержанные на время Т2 + тз. Эти импульсы поступают на второй вход схемы совпадения 6, сигнал на выходе которой становится равным нулю, когда Т2 + Тз становится равным Ть

На фиг. 3 показаны эпюры сигналов на выходах блоков устройства, где о - сигнал на выходе генератора возбуждения 1, б - сигнал на выходе приемного преобразователя 4, е - сигнал на выходе нуль-органа 5, г - сигнал на выходе нуль-органа 1, д - сигнал на выходе квантованной линии задержки 8, е - сигнал на выходе управляемой квантованной линии задержки 9, ж - сигнал на выходе генератора линейно изменяющегося нанряжения, з - сигнал на выходе схемы совпадения 6, w - сигнал на выходе запускающего генератора 15, к - совмещение импульсов на входе схемы

совпадения 6.

Управляемая квантованная линия задержки работает следующим образом: при поступлении импульса на вход триггера 10 с выхода квантованной линии задержки 8,

он опрокидывается в состояние (1) н запускает генератор И, в обратную связь которого включена ЛЗТ 12. Время задержки ЛЗТ изменяется с помощью магнитного поля катущки 13. С генератора 11 импульсы поступают на вход делителя частоты 16. После прихода л-го имиульса, где п - коэффициент деления, на выходе делителя вырабатывается имиульс, ноступающий на второй вход триггера 10. Триггер опрокидывается в состояние (0), и схема возвращается в исходное ноложенне. Генератор запуска 15 и сигнал рассогласования с выхода схемы совпадения 6 запускают генератор линейно изменяющегося напряжения

И, который с номощью магнитного поля катушки нодмагничивания 13 управляет частотой генератора 11, нлавно меняя время задержки. Квантованная линия задержки 8 выполнена аналогично линии задержки 9 за исключением цепи управления, а время задержки в ней тгг изменяется дискретно выбором коэффициента деления. Таким образом, зная коэффициент деления линии задержки 8 и напряжение генератора 14 в момент совнадения, можно определить время задержки ультразвукового сигнала в образце ti Га + Тз.

Изобретение обеспечивает возможность проведения измереннй на любых частотах

как в импульсном, так и в непрерывном режимах, а также новыщение точиости измерений за счет использования более стабильной управляемой квантованной линии задержки.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука, включающее излучающий и приемный электроакустические нреобразователи, квантованную линию задержки, регулируемую линию задержки и схему совпадения, о т л и ч а ю 1Ц е е с я тем, что, с целью )асш1 рсния рабочего диаиазона частот и повышения точности измерения, в него ввеДОНЫ генератор ;0збуждення, выход которого подключен к излучающему преобразователю, первый полярный нуль-орган, подключенный между приемным нреобразователем и одним из входов схемы совпадения,

и второй полярный нуль-орган, подключенный между выходом генератора возбуждения и входом квантованной линии задержки, при этом регулируемая линия задержки выполнена в виде управляемой квантованной линии задержки, вход которой подключен к выходу квантованной линии задержки, выход - ко второму входу схемы совпадения, а управляющий вход - к выходу схемы совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 304448, кл. G 01Н 5/00, 1971.

2.Перепечко И. И. Акустические исследования полимеров. Изд-во «Химия, М., 1973.

3.Авторское свидетельство СССР № 441456, кл. G 01Н 5/00, 1975 (прототип).