Приемное устройство ультразвукового измерительного прибора Советский патент 1979 года по МПК G01P5/24 G01F1/66 

I . .

Изобретение относится к приборостроению н может бьгть использовано во всех областях, где применяется ультразвукЬвая измерительная техника.

. Известны приемные устройства ультразвуковых измерттелшых приборов. Одним из них является приемное устройство ультразвукового анбмометра, содержащее последовательно соединенные электроакустический преобразователь, усилитель, ограничитель и полосовой фильтр и селектор заданногб полупериода колебаний высокой частоты акустического импульса 1 .

Однако в этом устройстве при непостоянной амплитуде акустических импульсов погрешность определения моментов их приема может достигать. ; четверти периода высокой частоты.

Наиболее близким по техни 1ескш сущности к предПоженному является приемное устройство aBykoBOro эхолокатора, содержащее- последовательно соединенные электроакустический преобразователь, усилитель с фильтром и схемой автоматической регулировки уошения, амплитуд- .

ньш детектор, элемент задержки и амплитудный Дискриминатор, пиковый детектор с аттенюатором, последовательно включенные между выходом амплитудного детектора и вторым вхоЬом амплитудного дискриминатора. Принятый импульс с выхода амОлитудного Детектора поступает на амплитудный дискриминатор чере элемент задержки. В течение времени задержки пиковый детектор выделяет и запоминает Напряжение, равное амплитуде огабающей прннятого импульса и через аттенюатор подает его на вход амплитудаого дискриминатора для регулирования порога дискриминдшш, которое производится до наступлений момента 11рихода задержанного . Тем самым погреишосп оттределения указанного 1ьюмента, оёусяюленная изменениями ампли удал принятого импульса, уменьша .етсй 2.

Пиковый детектор,определяет амплитудное значение принятого импульса. Поэтому элемент задержки должен задерживать импульс jia время, не меньшее полной длительности его перед36него фронта, причем затухание, вносимое элементом задержки, и время задержки должны быть строго постоянными, а форма импульса на его выходе должна точно соответствовать форме входного импульса. Если частота упьтразвука невысока, длительность переднего фронта акустического импульса может составлять десятки или сотни микросекунд. В этом случае техническая реализация элемента задержки, удовлет воряющего перечисленным требованиям, весьма затруднительна, и кроме того, в большинстве ультразвуковых измерительных приборов большая задержка сигнала приемным устройством нежелательна или недогтустима. Цель изобретения - повышение точности определения момента приема акустических импульсов. Это достигается тем, что в приемном устройстве ультразвукового измерительного прибора входы амплитудного дискриминатора соедийены с вьпсодами усилителя и амплитудного детектора, а выход актлитудного дискри минатора соедииен с дополнительно введенным фиксатором уровня. На фиг. 1 представйеиа структурная схема приемного устройства ультразвукового измерительного прибора; на фиг. 2 - временные диarpaMNfbi сигналов устройства. Приемиое устройство ультразвукового измерительного прибора еодерзкиг электроакустический преобразователь 1, соединеииьш через усилитель 2 с входами амплитудного дис1фими натора 3 и амплитудного детектора 4, выход которого соединён с вЮ{)ым Входом аятлитуд ного даскриминатора 3, фиксатор уровня 5, вЭД( кейюро ч) едш1еИ с выходЬ м ного дискриминатора 3, и селектор 6 задаино го полупериода, вход которого соединен с выходом фиксатора уровня 5. Вькод селектора заданного полупериода являйся йьжодом устройства. :/:.-.- х, , ,:,;:- ; :,- . - Преобразованный а1к:устический илтульс на выходе усилителя 2 (фиг. 2) представлен диаграммой 7. Сипш иа выходе фиксатора уров ия 9 - диаграймой 8. Импульсь на вькоде амплитудного дискриминатора 3 в увеличенном времеииом масштабе (фИразньрс амплитудах сигнала и уровнях ограничения - Диаграммами 10 и 11. Импульс иа выходе селектора заданкого полупериода 6 - диаграммой 12. Электроакустический преобразователь 1 преобразует акустический импульс в электрический и через усилитель 2 подает его на амплитудный дискриминатор 3 и амплитудный д тектор 4. Амплитудный детектор 4 выделяет огибающую акус; ичеекйго ИМЯулйса И подает ее на амплитудный даскримшатор 3 дпя регу лирования порога дискриминаш1и. Фиксатор 5 уровня фиксирует сигнал, ограниченный снизу, амплитудным дискриминатором 3, на постоянном, например, нулевом уровне. Селектор заданного полупериода 6 выделяет из этого сигнала один из импульсов, соответствуюший любому заданному полупериоду из следующих после первого полупериода. Работу устройства можно пояснить с помошью диаграмм 10 и И (фиг. 2). Сигналы иа входе фиксатора 5 уровня при нулевом пороге амплитудного дискриминатора 3 имеют форму синусоидальных импульсов и Um Sin wt, где и - мгновенное значение сигнала; Um - амплитуда импульса; со- круговая частота высокочастотных колебаний; t . -время. . При уменьшении амплитуды импульса на входе амплитудного дискриминатора 3 уменьшается импульс и на его выходе (диаграмма 11). ЕсЛи порог дискриминации постоянный, то начало вьщеленного импульса сдвигается относительно момента перехода высокочастотных колебаний через нуль на интервал времени 6t где DO - порог амплитудного дискриминатора 3. Интервал 6t при изменении амплитуды принятых импульсов также изменяется, и эти изменения создают погрешность определения момента приема ультразвуковых импульсов, достигающую rid веЛИчиИе четаерти периода ультразвуковых колебаний. В предложенном устройстве амплитудааш детектор 4 определяет уровень каждого из принятых импульсов и регулирует порог Uo амплитудного дискриминатора 3 таким образом, чтобы отношение - оставалось постоянным. Следует отметить что амплитудный детектор 4 не запоминает амплитуду принятого сигаала, а непрерьшко выделяет низкочастотную огибающую, в которой в каждый момент времени содержится информация об амплитуде акустического импульса, при условии, что форма импульса не искажена в предыдущих каскадах. Регулирование порога дискриминации произво;дится в соответствии с уровнем действующего в данный момент импульса. Интервал 6t пред ставляет собой малую, постоянную и легко учитываемую задержку. В промежутках между рабочими импульсами порог приемного устройства должен быть установлен несколько выше уровня шумов, что легко обеспечить выбором парамет ррв амш)1Гтудного детектора 4 и амплитудного

дискриминатора 3. В конкретном выполнении устройства ф гнкции этих двух узлов могут быть объединены в од{1ом ограничителе, создаваемое входным сигналом.

Формула изобретения

Приемное устройство ультразвукового измерительного прибора, содержащее электроакустическнй преобразователь, соединенный через усиАитель со входом амтшнтудаого детектора и амплитудныи дискриминатор, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности определения момента приема акустического импульса, входы амплитудного дискриминатора связаны с выходами усилителя и амплитудаого детектора, а выход амплитудного днскриминатора соедкнён с введенным фиксаторо : уровня.

Источники информацин, 11ринять е во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3693433. кл. 73-189, 1972.

2.Патент США P 3449710, кл. 340-3, 1969 (прототип).