Цифровой ультразвуковой измеритель плотности жидких сред Советский патент 1980 года по МПК G01N29/02 G01N9/24 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля плотности жидких срец в пищевой, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен ультразвуковой плотномер жиаких сред, содержаишй резервуар с контролируемой средой, акустический измерительный преобразователь, импульсный генератор, усилитель, блок задержки формирующие каскады, времяизмеритель- ный и регистрирующий блоки, причем измерительный преобразователь выполнен в виде двух приемо-излучающих акустических головок на преломляющих призмах, установленных на внещней noBejjxности резервуара с контролируемой средой встречно друг другу, одна из которых соединена с импульсным генератором, а другая - через ВЧ фильтр с усилителем Л .

Однако этот плотномер не обеспечивает высокой точности и быстродействия

измерения и не позволяет производить непосредственную цифровую индикацию плотности жидкостей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой ультразвуковой измеритель, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель, формирователь, первый триггер, второй вход которого подключен к выходу синхронизатора, первый каскад совпадения, умножитель частоты, выполненный в вице двух счетчиков, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу синхронизатора, а также генератор калиброванной частоты, выход которого соединен со вторым входом второго счетчика умножителя частоты, второй каскад совпадения, счетчик, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора, а второй - к выходу второго каскада совпадения, второй счетчик, второй триггер, соединенный с первым, третий счетчик.

схему сброса, первый вход которой сое цинен с выходом синхронизатора, подклю- 4e uibiM ко второму входу первого триггера, второй вход - с выходом первого тригг-(.;ра, а выход - с входом второго с отчика|21

Недостатками известного измерителя являются малые быстродействие и точность измерений, а также ограниченные функциональные возмоксности.

Целью изобретения является повышение быстродействия и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель, формирователь, триггер, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора, первый каскад совпадения и первый умножитель частоты, выполненный в виде двух счетчиков, первые входы которы соединень между собой и подключены к зыхоцу синхронизатора, а также генера- сор калиброванной частоты, выход кото- со го соаакнен со вторым входом второ- ;ч; счегчика первого умножителя часто- ы, второй каскад совпадения счетчик, вход которого подключен к выходу синхронизатора, а второй к выходу аторого каскаца совпадения, введен второй умножитель частоты, выполненный в виде двух счетчиков, входы которых со- епинены между собой и подключены к выходу синхронизатора, вход второго C4e чика соединен с выходом генераторак/1лмброванной частоты, выход второго умножителя частоты подключен ко второму вхопу первого каскада совпадения, а входы второго каскада совпадения соеди- не1:ы соответственно с выходами триггер и первого умножителя частоты.

На чертеже представлена блок-скема предлагаемого измерителя.

Он содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих; импульсов, излучатель 3, приемник 4, усилитель 5 и формировател 6, а также генератор 7 калиброванной частоты, счетчик 8, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора 1 первый умножитель 9 частоты, выполненный в виде счетчика 10, вход которого соединен с выходом генератора 7, и счетчика 11, последовательно соединенные триггер 12, первый вход которого подключен к вьгходу формирователя 6

а второй - к гзыходу синхронизатора 1, второй каскад 13 совпадения, второй вход которого соединен с выходом умножителя 9, второй умножитель 14 частоты, первь1й каскад 15 совпадения, второй вход которого подключен к выходу триггера12, а выход - к входу счетчика 11 первого умножителя 9 частоты. причем второй умножитель 14 выполнен в виде счетчиков 16 и 17, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу синхронизатора 1, а второй вход счетчика 17 соединен с выходом генератора 7.

Устройство работает следующим образом.

Импульс с выхода синхронизатора 1 поступает на второй вход триггера 12 и устанавливает его в состояние 1. Одновременно этот импульс служит для счетчиков 8,10 и 11 и запускающим импульсом для генератора 2 еондирудащих импульсов, с выхода генератора колебания возбуждают излучатель 3, проходят через исследуемую жидкую среду и возбуждают приемник 4, Далее импульс усиливается усилителем 5 и подается на формирователь 6, который генерирует на своем выходе импульс с крутыми фронтами, поступающий на первый вход триггера 12 и устанавливающий его в состояние О.

Таким образом, на выходе триггера 12 получается прямоугольный импульс, длительность которого равна времени распространения ультразвуковых колебаний в исследуемой жидкости t .

Этот импульс поступает на вход каскада 15 совпадения, другой вход которого подключен к выходу умножителя 14 частоты. На вход счетчика 17 умножителя 14 поступают импульсы с выхода генератора 7 калиброванной частоты.

Частота на выходе умножителя 14

частоты

.кал СЧ.16

у. 14 10

гае N

число, установленное в

СЧЛб счетчике 16,

П количество декад умножителя 14 частоты.

Импульсы с выхода каскада 15 совпадения поступают на вход счетчика 11 умножителя 9 частоты. В счетчике .11 фиксируется число, р-жное количеству импульсов частоты i ь |4 поступнв ших на его вход за время t Wr-.,4- Вход счетчика 1О умножителя 9 тоты подключен к выходу генератора калиброванной частоты. Частота на выходе умножителя 9 i-М Где (Т) - количество декад умножит ля 9 частоты, Импvльcы с выхода умножителя 9 частоты поступают на вход каскада совпадения, на другой вход которого ступает прямоугольный импульс длит ностью Ь , с выхода триггера 12. личество импульсов, фиксируемое в с чике 8, вход которого соединен с вы дом каскада 13 совпадения, равно Vi,ty9-t,. Если установить Qn + m СЧ.16 е. .ft я koA I аЭ то в счетчике 8 будет зафиксировано число, соответствующее плотности ис дуемой жидкости Ра где 6 - длина мерительной базы; и ,, - коэффициент адиабатичес сжимаемости жидкости. Таким образом, точность измерен плотности жидкости определяется выб ром величины {, , длиной 6 мери ной базы и точность установки соответствующей величины fi аЭ . 56 Преалагаемое устройство noofjcwifieT произвоцить непрорыпный контроль авн- жущнхся потоков жицкостн, обоспечнвиет пепосреаственную цифровую инанкацию плотности, повышение быстродействия н точности измерений. Формула изобретения Цифровой ультразвуковой измеритель гшотностя жидких сред, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель, формирователь, триггер, второй вход которого подключен к выходу синхронизатора, первый каскад совпадения и первый умножитель частоты, выполненный в виде двух счетчиков, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу синхронизатора, а также генератор калиброванной частоты, выход которого соединен со вторым входом второго счетчика первого умножителя частоты, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора, а второй - к выходу второго каскада совпадения, отличающий- с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений, в него введен второй умножитель частоты, выполненный в виде двух счетчиков, первые входы которых соединены между собой и подключены к выходу синхронизатора, вкоц второго счетчика соединен с выходом генератора калиброванной частоты, . выход второго умножителя частоть под- ключей ко второму входу первого каскада совпадения, а входы второго каскада совпадения соединень соответственно с выходами триггера и первого умножителя частоты, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 397814, кл. Q 01 М 9/24, 197О. 2.Авторское свидетельство СССР № 626410, кл. G 01 W 29/04, 1977 (прототип).