Цифровой интерферометр для измерения скорости ультразвука Советский патент 1979 года по МПК G01H5/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

1

Изобретение относится к устройствам, работа которых основана на интерференции прямой и отраженной волн в камере с исследуемым веществом, и может быть использовано при измерении его физических пара.метров, например, скорости распространения ультразвука или дисперсии скорости.

Известен цифровой интерферометр, содержащий электроакустический тракт, состоящий из генератора фиксированной частоты, камеры переменной длины с преобразователем и рефлектором, цепей усиления и формирования, также счетчик полуволн,блок меток перемещения и счетчик с индикацией, вход которого через ключ, управляемый счетчиком полуволн, связан с выходом блока меток перемещения 1.

Наиболее близким к изобретению техническим рещением является ультразвуковой цифровой интерферометр для исследования скорости ультразвука, содержащий электроакустический тракт, состоящий из последовательно соединенных диапазонного генератора, камеры переменной длины с двумя преобразователями, один из которых является излучателем, а другой - приемником, и усилителя-формирователя, механически связанный с преобразователем-излучателем блок меток перемещения и частотомер с предварительным выбором 2.

Недостатком этого устройства является большое время измерения, так как необходимо отдельно определять количество полуволн, требуе.мое для цифрового измерения скорости ультразвука. Количество полуволн и другие константы берутся из таблиц, составленньтх при помощи ЭВМ. Однако при применении пьезопреобразователей с другими значениями осиовной частоты и гармоник необходимо составить новые таблицы.

Целью изобретения является уменьщение времени измерения.

Цель достигается тем, что предлагаемый цифровой интерферометр снабжен генератором импульсов стабильного периода и двухпозиционным переключателем, посредством которого в одном положении высокочастотный вход частотомера соединен с блоком меток перемещений, в другом - с выходом диапазонного генератора, а низкочастотныи вход частотомера связан соответственно в одном положении с выходом усилителя-формирователя, в другом - с выходом генератора импульсов стабильного периода. На чертеже изображена структурная схема описываемого интерферометра. Цифровой интерферометр для измерения скорости ультразвука содержит электроакустический тракт, состоящий из последовательно соединенных диапазонного генератора 1, камеры 2 переменной длины с двумя преобразователями, один из которых является излучателем 3, а другой - приемником 4, и усилителя-формирователя 5, механически связанный с преобразователем-излучателем блок 6 меток перемещения, частотомер 7 с предварительным выбором, генератор 8 импульсов стабильного периода и двухпозиционный переключатель 9-10, посредством которого в одном положении высокочастотный вход частотомера соединен с блоком 6 меток перемещений, в другом - с выходом диапазонного генератора, а низкочастотный вход частотомера связан соответственно в одном положении с выходом усилителя-формирователя, в другом - с выходом генератора импульсов стабильного периода. Блок меток перемещения связан с подвижным держателем 11. Интерферометр работает следующим образом. Устанавливают желаемую частоту генератора 1 и заполняют камеру 2 исследуемым веществом. Скорость С ультразвука в исследуемой среде определяют по известной зависимости С - IfAL lit NL/1N . n п где I - частота ультразвука; ДВ- изменение расстояния между пьезопреобразователями 3 и 4, соответствующее п полуволнам ультразвука;t - цена одной метки перемещения блока 6 в единицах длины; N - количество меток перемещения, соответствующее изменению расстояния ЛЕ Для цифрового измерения, т. е. для того, чтобы количество меток Н равнялось цифровому значению скорости С в определенных единицах, необходимо выполнение условия 2ft п .10,(2) где р - целое положительное или отрицательное число. Для определения неизвестного в формулах (1) и (2) количества полуволн п соединяют входы частотомера 7 переключателем 9-10 с выходом генератора 1 и с выходом генератора 8 со стабильным периодом повторения. В счетчик предварительного выбора частотомера 7 заносят такое число, чтобы произведение емкости счетчика предварительного выбора частотомера 7 на период повторения импульсов генератора 8 равнялось удвоенному числовому значению цены метки перемещения t. Тогда согласно формуле (2) частотомер 7 набирает сумму периодов генератора 1 частотой f, численно равную требуемому для цифрового измерения количеству полуволн п. При необходимости подстраивают частоту генератора 1 для получения числа п с заданным количеством разрядов, отличных от нуля. Полученное число п заносят в счетчик предварительного выбора частотомера 7 и переключают переключатель 9-10. На этом заканчивается подготовка интерферометра к измерениям. С началом измерения посредством подвижного держателя 11 начинают изменять расстояние между преобразователями 3 и 4 и запускают частотомер 7. Столбик исследуемой среды, находящийся в камере 2 между преобразователями 3 и 4, резонирует каждый раз, когда расстояние изменяется на одну полуволну ультразвука. Выходное нанряжен1Ге приемного пьезопреобразователя 4, содержащее ряд резонансных максимумов, усиливается и детектируется блоком 5 и формируется в импульсы, соответствующие изменению расстояния между преобразователями на каждую полуволну. Эти импульсы подсчитываются счетчиком предварительного выбора частотомера 7. Одновременно блок меток перемещения вырабатывает метки, соответствующие перемещению преобразователя 3 на каждые t единиц длины. Эти импульсы подсчитываются частотомером 7 за время, которое соответствует изменению расстояния между пьезопреобразователями 3 и 4 на п полуволн ультразвука. Накопленное и показываемое на табло частотомера 7 количество меток перемещения соглас-. но формуле (1) равно численному значению измеряемой скорости. Дальнейщие изменения на той же самой частите с неизменной точностью проводятся с уже известным числом п. При переходе на другую частоту необходимо провести определение числа п согласно описанному выше. Предлагаемый интерферометр позволяет определять необходимые константы и проводнгть измерения при помощи одного устройства. При этом отпадает необходимость пользования таблицами или проведения вычислений для определения констант измерения. Формула изобретения Цифровой интерферометр для измерения скорости ультразвука, содержащий электроакустический тракт, состоящий из последовательно соединенных диапазонного генератора, камеры переменной длины с двумя преобразователями, один из которых является излучателем, а другой - приемником, и усилителя-формирователя, механически связанный с преобразователем-излучателем блок меток перемещения и частотомер с предварительным выбором, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени измерения, он снабжен генератором импульсов стабильного периода и двухпозиционным переключателем, посредством которого в одном положении высокочастотный вход частотомера соединен с блоком меток перемещений, в другом - с выходом диапазонного генератора, а низкочастотный вход частотомера связан соответственно в одном положении с выходом усилителя-формирователя, а в другом - с

выходом генератора импульсов стабильного периода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

W