Измеритель скорости ультразвука в агрессивных средах Советский патент 1979 года по МПК G01N29/00 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА В АГРЕССИВНЫХ- СРЕДАХ.

ный делитель частоты подключен к nepBONry входу третьего триггера, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора и сбросовыми входам счетчика импульс.ов и разностного делителя частоты, второй вход которого подключен к выходу схемл ИЛИ. Один из ультразвуковых преобразователей через третий ключ подключен к первому входу счетчика импульсов, а выход селектора проиедшего сигнала соединен с входом генератора импульсов.

ria фиг.1 изображена структурная схема измерителя; на фиг.2 - эшоры напряжений,

Измеритель скорости ультразвука в агрессивных средах содержит генератор 1 импульсов, подключенный чере диоды к двум ультразвуковым волноводным преобразователям (один преобразователь 2 с волноводом 3 и другой преобразователь 4 с волноводом 5), каждый из которых непосредственно подключен к вторым входам триггеров 6 и 7 соответственно, а преобразователь 4 подключен к входу селектора 8 пришедшего сигнала, и входу ключа 9. Преобразователи 2 и 4 также соединены с входами селекторов 10 и 11 отраженных сигналов, выходы которых соединены с первыми входами триггеров б и 7 соответственно. Измеритель содержит также кварцевый генератор 12,, выход которого соединен с входом делителя 13 частоты, выход последнего подключен к второму входу ключа 14 и через линию 15 задержки к второму входу ключа 16 Первые входы ключей 14 и 16соединены с выходами триггеров 6 и 7 соответственно, а выходы ключей 14и 16 подключены к входам схемы ИЛИ 17, выход которой соединен с вторым входом разностного делителя 18 частоты, первый вход которого подключен к выходу кварцевого гененатора 12, . а сбросовый вход соединен с выходом тактового генератора 19, с вторым входом третьего триггера 20 и со сбросовым входом счетчика 21 импульсов. Первый вход триггера 20 подключен к выходу разностного делителя 18 частоты, выход - к первому входу ключа 9, выход которого соединен с входом счетчика 21 импульсов.

Измеритель работает следующим образом.

В начальный момент времени t (фиг.2а) генератор 1 импульсов, который после включения питания запускается в автоколебательном режиме с периодом повторения Т, через дио ды, предназначенные для развязки ультразвуковых преобразователей по отраженным и принятым сигналам, вырабатывает импульс, который возбуждает оба ультразвуковых преобразоваталя 2 и 4 с акустическими волно-J водами 3 и 4,- устанавливает в единичньте состояния триггеры 6, 7 и поступает на первый вход ключа 9. Во время действия этого импульса ультразвуковые преобразователи 2, 4 возбуждают в акустических волноводах 3,5 ультразвуковые волны (фиг.26), которые распространяются по ним, проходят исследуемую среду и акустические волноводы 3, 5, а также возбуждают ультразвуковые преобразователи 4, 2 (фиг.2в) . Ультразвуковой сигнал, преобразованный в преобразователе 4 в электрический, поступает на вход селектора 8 прошедшего сигнала. Время и длительность селекции выбраны такими чтобы селектировать только импульсы прямого прохождения. Сигнал с выхода селектора переводит генератор 1 импульсов в режим синх окальца, который запускается с :периодом; повторения Tjj (фиг.2а) . ;Нёкот6рая часть энергии излучаемых в исследуемую среду ультразвуковых колебаний из-за различия акустических импедансовК волноводов и средь отражается от границ акустические вопноводы 3,5 исследуемая среда .Отраженные ультразвуковые импульсы (фиг.2 г,д) преобразуются ультразвуковыми преобразователями 2, 4 в электрические и селектируются при помощи селекторов 10, 11. При этом время и длительность селекции выбраны такими, чтобы селектировались только импульсы.

акустический

отраженные от границ

волновод - среда . Эти импульсы, имеющие меньшую амплитуду чем зондирующие из-за потерь в акустических волноводах и частичного отражени не изменяют состояния триггеров 6 и 7, Проселектированные отраженные сигналы в селекторах 10, 11 преобразуются в короткие импульсы и с .их выходов поступают на вторые управляющие входа триггеров 6 и 7, переводя их в нулевое состояние (фиг.. 2 е,ж) . Таким образом длительности импульсов на выходах триггеров б и 7 соответствуют двойным задержкам ультразвука 2t: и 2 . акустических волноводах 3, 5, Непрерывные колебания с выхода кварцевого генератора 12 (фиг.2и) с периодом повторения равным, например tjj 1 мкс поступают на делитель частоты 13 с коэффициентом деления Kq, .2. С выхода делителя импульсы (фиг,2к) поступают непосредственно на первый ключ 14 и через линию задержки 15 на второй ключ 16, Время задержки

(фиг.2л) линии 15 выбрано из условия -г-д Ь , где Гд длительность импульсов на выходе кварцевого генератора 12 соответственно. Последовательность импульсов

с выхода ключа 14, состоящая из

1

имггульсов (фиг, 2м) и

2t другая последовательность с выхода

- Ztiключа 16, состоящая из Nj.

, iiI

т- -- -I

2i импульсов {фиг. 2н) подаются на схему ИЛИ 17, на выходе которой получается исследовательность, состоящая из N2 Nj импульсов (фиг.2о Эти импульсы поступают на вычитающий вход разностного делителя 18 частоты. Если за некоторое время tj. на суммирующий вход делителя поступает число импульсов N, а на вычитающий - число импульсов 1-I.j, то общее число импульсов, записанны в разностный делитель частоты 18 составляет Nj N - N-. В некоторы момент времени t (фиг.2п) тактовый генератор 19 сбрасывает разностный делитель 18 частоты и счетчик импулсов 21 в нулевое состояние, а триггер 20 переводит в единичное состояние (фиг.2р). Импульсом с выхода тригера 20 открывается третий ключ 9, и импульсы автоциркуляции суммируются в счетчике импульсов 21 (фиг.2т). Импульсы с выхода кварцевого генератора (фиг.2и) поступают |На суммирующий вход разностного делителя 18 частоты. После переполнения разностного делителя 18 частоты импульс (фиг.2с) с его выхода переводит триггер 20 в нулевое состояние (фиг.2р), в результате чего прекращается подсчет импульсов автоциркуляции (фиг.2т) в счетчике 21 импульсов, длительность импульса на выходе триггера 20 составляет Tj . Т i Т, где лТ - дополнителное время изг ерения, обуловленное тем, что общее число импульсов, записанных в разностный делитель 18 частоты, уменьшается на N импульсо Лополнительное время измерения равн

ь.Т (N - 1) - Ct + trfi) ,

где N - число импульсов, которое записывается в счетчик 21 при t&a. О , В результате

Т

TI

I- 1

rd

.

где Т и Тд- время измерения и время прохождения ультразвука от излучателя до приемника без волноводов.

Таким образом результат измерения не зависит от величины задержки в акустических волноводах.

5Формула изобретения

Измеритель скорости ультразвука в агрессивных средах, содержащий генератор импульсов, подключенный

0 к двум ультразвуковым волноводным преобразователям, каждый из которых через последовательно соединенные селектор отраженных сигналов,триггер и ключ, подключен к входам схекы

5 ИЛИ и непосредственно к вторым входам триггеров, кварцевый генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход которого подключен к второму входу одного из ключей и через линию задержки ко

0 второму входу другого ключа, селектор прошедтлего сигнеша, вход которого соединен с о.цним из ультразвуковых волноводных преобразователей, и третий триггер, выход

5 которого соединен с одним входом третьего ключа, отличаюГЦ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены тактовый генератор, раз0 ностный частоты и счетчик импульсов, причем выход кварцевого генератора iepe3 разностный делитель частоты подключен к первому входу третьего триггера, второй вход

5 которого соединен с выходом тактового генератора и сбросовыми входами счетчика импульсов и разностного делителя частоты, второй вход которого подключен к выходу cxeNbJ ИЛИ,

0 один из ультразвуковых преобразователей через третий ключ подключен к первому входу счетчика импульсов, . а выход селектора прошедиего сигнала соединен с входом генератора

5 импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Колесников А.Е. Ультразвуковые 0 измерения, М., изд. Стандартов,

+ 1,

1970, с.82.

2,Авторское свидетельство по заявке №2447994/18-10, кл. G 01 N 29/00, 02.li (прототип).

А.

Го

±JLJL 4 /ц -|k,- ли iiiiiiiiimiii ::;:::;д5-. JJJ ..JJJJ UlLIILLLIU JlJuli. Vi -U ,„, ..

.J.

/Й