Цифровой измеритель скорости ультразвука Советский патент 1980 года по МПК G01N29/00 G01H5/00 

непосредственного измерения скорости требуется применение частотомера, чт усложняет схему измерения и снижает быстродеПствие .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому измерителю является цифровой измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель и формирователь, последовательно соединенные первый триггер, первую схему совпадения и умножитель, выполненный в виде первого и второго счетчиков, первые входы которых объединены и подключены к выходу синхронизатора, а также генератор калиброванной частоты и последовательно соединенные схему сброса, третий счетчик, второй триггер, вторую схему совпадения и четвертый счетчик, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, при этом выход генератора калиброванной частоты соединен со входом второго счетчика и со вторыми входами первой и второй схем совпадения, выход первой схемы совпадения соединен со входоМ первого счетчика, первый вход первого триггера соединен с первым входом схемы сброса и с выходом синхронизатора, его выход - со вторыми входами схемы сброса и второго триггера, а выход умножителя соединен со вторым входом третьего счетчика, причем выход формирователя соединен со вторым входом первого триггера 3 .

Недостаток известного измерителя заключается в его малом динамическом диапазоне измерений, вследствие чего при контроле сред с большим разбросом параметров требуется использовать первичные преобразователи с различными акустическими базами, что уменьшает производительность измерений.

Целью изобретения является повышение производительности измерений за счет расширения динамического диапазона измеряемых скоростей.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель скорости ультразвука, содерх ащий последовательно соединенные синхронизатор генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник усилитель и формирователь, последовательно соединенные первый триггер, первую схему совпадения и умножитель, выполненный в виде первого и второго счетчиков, первые входы которых объединены и подключены к выходу синхронизатора, а также генератор калиброванной частоты и последовательно соединение схему сброса, третий счетчик, второй 1риггер, вторую схему совпадения и четвертый счетчик, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, при этом выход генератора калиброванной частоты соединен со входом второго счетчика и со вторыми входами первой и второй схем совпадения, выход первой схемы совпадения соединен со входом первого счетчика, первый вход первого триггера соединен с первым входом схемы сброса и с выходом синхронизатора, его выход со вторыми входами схемы сброса и второго триггера, а выход умножителя

0 соединен со вторым входом третьего счетчика, введены последовательно соединенные компаратор, пятый счетчик, дешифратор, контактный переключатель, дифференцирующая цепочка, одновибраsтор и схема выделения импульсов, причем выход формирователя соединен со входом компаратора и со вторым входом схемы выделения импульсов, выход которой соединен со вторым вхо0дом первого триггера, а выход установки нуля пятого счетчика соединен с выходом синхронизатора.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого измерителя; на фиг. 2 - временныеоДиаграммы его ра5боты.

Измеритель содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучатель 3, приемник 4, усилитель 5,

0 формирователь 6, компаратор 7 и пятый счетчик 8, вход установки нуля которого соединен с выходом синхронизатора 1, выходы счетчика 8 соединены со входами дешифратора 9, выходы

5 которого подключены к контактному переключателю 10, переключающий контакт которого через дифференцирующую цепочку 11 подключен к одновибратору 12, последовательно соединенные

0 схему 13 выделения эхо-импульсов, выполненную, например, в виде схемы совпадения, управляющий вход которой соединен с выходом одновибратора 12, а основной вход - с выходом формирователя б, первый триггер 14, первый

5 вход которого подключен к выходу схемы 13, первую схему 15 совпадения, а также генератор 16 калиброванной частоты, выход которого соединен со вторым входом схемы 15 совпадения,

0 первый вход которой соединен с выходом триггера 14, умножитель 17 частоты, третий счетчик 18, второй триг.гер 19, второй вход которого соединен с выходом первого триггера 14,

5 вторую схему 20 совпадения, второй вход которой соединен с выходом генератора 16, и четвертый счетчик 21, первый вход которого подключен к выходу второй схемы 20 совпадения, а

Q второй вход - к выходу синхронизатора 1. Умножитель 17 частоты, выполнен в виде первого и второго счетчиков 22 и 23, первые выходы которых соединены между собой и подключены к выходу, синхронизатора 1, а второй

5 вход счетчика 23 соединен с выходом генератора 16. Между входом и выходом триггера 14 и вторым входом третьего счетчика 18 подключена схема 24 сброса. Измеритель работает следующиг образом. Импульс с выхода синхронизатора 1 (фиг. 2а) поступает на вход первого триггера 14 и устанавливает его в состояние 1. Одновременно этот импульс служит импульсом сброса для счетчиков 8, 12, 21, 22 и 23 и запускающим импульсом для генератора 2 зондирующих импульсов. С выхода колебания возбуждают излучатель 3, на вход приемника 4 поступают первый прошедший через материал импульс и серия эхо-импульсов (фиг. 2д), которые усиливаются усилителем 5, формируются формирователем 6 (фиг. 2е) и поступают на вход схемы 13 совпадения, а также поступают на вход компаратора 7, который формирует из них импульсы неизменной ам пли худы (фиг. 2ж) , достаточной, для нормальной работы счетчика 8 импульсов. Эти импульсы поступают на вход дешифратора9, преобразующего двоичный код счетчика 8 в сигнал на одном из.своих выходов, соответствующих первому прошедшему или номеру прошед ших эхо-импульсов в десятичной системе исчисления. Когда с етчик подсчитает количество импульсов, равное номеру выхода дешифратора, к которому подключен переключающий контакт переключателя 10, то сигнал с этого выхода дифференцируется цепочкой 11 (фиг. 2з) и запускает одновиб ратор 12, импульс которого (фиг. 2и открывает схему 13 совпадения. При этом схема совпадения пропус кает на второй вход триггера 14 тот импульс, номер которого набран переключателем 10 (фиг. 2с), который опрокидывает триггер 14в состояние 0. Таким образом, на выходе три гера 14 получается прямоугольный импульс, длительность которого в со ответствии с номером выбранного импуЛьса, равна времени распространения ультразвуковых колебаний в иссл дуемом материале. Этот импульс служит импульсом сброса для счетчика 1 поступает на первый ,вход триггера 1 и одновременно на вход схемы 15 сов падения, на другой вход которой пос тупают импульсы с генератора 16 калиброванной частоты. Выход схемы 15 совпадения соединен со входом работающего в коде 1215 счетчика 22 умножителя 17 частоты. В счетчике 22 фиксируется число, равное количеств импульсов,- поступивших на его вход за время t/ . А, - f,,.,. t, , (1) «о/7 частота кварцевого генератора, равная 10 МГц; t(2n-l)t - время прохождения выбранного переключателем 10 импульса; п - номер выбранного импульса. На вход работающего в коде 1248 четчика 23 умножителя 17 частоты оступают импульсы с выхода генера-. ора 16 калиброванной частоты. Частота на выходе умножителя 17 астоты fy W N,„/10-, где m - количество декад умножителя. После умножителя импульсы с частотой поступают на вход счетчика 18, емкость которого N .д устанавливается соответствующей баэе измереиия. Выход счетчика 18 соединен со вторым входом-трип-ера 19, на выходе которого формируется прямоугольный импульс длительностью 12„ NC/I./S /fy ,(3) поступающий на вход 20 совпадения. на другой вход которой подаются с выхода генератора 16 импульсы с частотой fffa . Количество импульсов, фиксируемое в счетчике 21, равно N - f . t f«« t, Если установить (2п - 1)1 . f.a /10 . то в счетчике 21 будет зафиксировано число, соответствующее скорости распространения ультразвуковых колебаний в материале, т.е. с 1/t . (5) Точность измерения скорости ультразвука определяется выбором величины ол номером выбранного импульса и длиной акустической базы 1. Предложенный измеритель позволяет производить как неразрушающий контроль по скорости ультразвука отдельных твердых образцов с произвольной акустической базой, так и непрерывный контроль движущихся потоков жидкости и газообразных сред, обеспечивает непосредственно высокоточную цифровую индикацию скорости распространения ультразвуковых колебаний при контроле материалов с большим разбросом параметров и позволяет полностью автоматизировать процесс измерений. Формула изобретения Цифровой измерительскорости ультразвука, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель и формироват.ель, последовательно соединенные первый триггер, первую cxeMi

совпадения,и умножитель, выполненный в виде первого и второго счетчиков, первые входы которых объединены и подключены к выходу синхронизатора, а также генератор калиброванной частоты и последовательно соединенные схему совпадения и четвертый счетчик, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, при этом выход генератора калиброванной частоты соединен со входом второго счетчика и со вторыми входами первой и второй схем совпадения, выход первой схемы совпадения соединен со входом первого счетчика, первый вход первого триггера соединен с первым входом схемы сброса и с выходом синхронизатора, его выход - со вторыми входами сброса и второго триггера, а выход умножителя соединен со вторым входом третьего-счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измеряемых скоростей, в него введены последовательно соединенные компаратор, пятый счетчик, дешифратор, контактный переключатель, дифференцирующая цепочка, одновибратор и схема выделения импульсов, причем выход формирователя соединен со входом компаратора и со вторым входом схемы выделения импульсов, выход которой соединен со вторым входом первого триггера,а вход установки нуля пятого счетчика соединен с выходом синхронизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе tS 1. Авторское свидетельство СССР № 393970, кл, G 01 N 29/04, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 484456, кл. G 01 N 29/04, 1975.

3.Авторское свидетельство СССР 20 № 626410, кл. G 01 N 29/04, 1977

(прототип).