Способ непрерывного определенияСКОРОСТи РАСпРОСТРАНЕНия ульТРА-зВуКА Советский патент 1981 года по МПК G01N29/00 G01H5/00 

Изобретение относится к виброакус тическим измерениям и может быть использовано для исследования и контроля физико-химических свойств и сос тава различных сред, веществ и материалов . Известен способ непрерывного опре деления скорости распространения ультразвука . Существенным недостатком способа является низкая точность определения скорости распространения ультразвука. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ непрерывного определения скорости распространения ультразвука, заключающийся в том, что сравнивают время распространения ультразвуковых сигналов в исследуемой среде со врем нем распространения электрических сигналов в эталонной линии задержки, имеющих периоды следования, обеспечивающие полное затухание реверберационных помех в акустической среде и полученный результат используют для определения скорости распространения ультразвука 2. Недостатки указанного способа низкая точность и малая оперативность измерения. Цель изобретения - повьпиение точности и оперативности измерения. Указанная цель достигается тем, что после сравнения сигна:юв по времени осуществляют их селекцию путем . запрета одного из сигналов другим сигналом, по которому затем формируют нормированные импульсы, и этими импульсами изменяют параметры линии задержки до времени, соответствующему распространению сигнала в исследуемой среде-и по параметрам линии задержки при этом времени судят о скорости распространения ультразвука в среде. На фиг.. 1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ;

на фиг.2 - временные диаграммы сигналов, поясняющие работу схемы.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, акустический преобразователя 2, состоящий из излучателя и приемника, связываемых с контроЛируемой средой, усилитель 3 с автоматической регулировкой усиления (АРУ), формирователь 4, временной селектор 5, первьш ждущий генерато.р 6 импульсов, калиброванную линию 7 временной задержки сигналов (ЛВЗС), формирователь 8, второй ждущий генератор 9 импульсов, схему 10 взаимног запрета, полярный детектор 11с фильтром, соединен 1Ь й с первым и вторым ждущими генераторами 6 и 9 импульсов, усилитель 12 и исполнительнь й механизм 13, соединенные последозательно и связанные с калиброванчой .пинией 7 времеиной з адержки, и раслгиритель 14 импульсов, соединенный со вторым входом временного селектора 5.

Способ непрерьщного определения ,;.K;ipocTH распространения ультразвука заключается в том, что с по1- оп;;мо генератора 1 импульсов вырабатывают короткие запускающие имny.rj.bcbi, подаваемые одновременно на .1кустический преобразователь 2 и .цинио 7 временной задержки сигналов, ь :.;ojMeHT tg . Период повторения .Т ц кмггу.аьсов генератора i устанавливается значительно больше времени Р5спространен1- я Ок акустического сигнала в контролируемой среде, т.е. Т., Тр J это ieобходимо для защиты cxe.Nfti измерения от действия реверберационных подмех. Импульс, снимавмьй с генератора I ;у1ительностью в момент времени t- возбуждает излучатель 2 преобразователя, который излучает ультразвуковой сигнал, проходящий за время ip акустически контролируемую сррду и преобразующийся зате|1 приемником преобразователя 2 в электрический сигнал. ПриНР1ТЫЙ сигнал усиливается в широкополосном усилителе 3 с .АРУ до заданной величины. Усиленный импульс сформированный в короткий запускающий сигнал, проходит через временной селектор 5 на вход ждущего генератор 6 .импульсов.

Одновременно с возбуждением излучателя преобразователя 2 в момент времени tQ импульс генератора I

поступает на вход ЛВЗС, которую проходит за время С., , затем формируется и поступает на вход ждущего генератора 9 импульсов. В результате на входе ждущего генератора 6 в момент времени t образуется импульс задержанный на время ьр относительно момента tp подачи возбуждающего импульса, а на входе ждущего генератора 9 в момент времени t - импульс, задержанный на время t, относительно tp.

Да.чьнейшая работа устройства зависит от временного соотнощения между импульсами, полученными на выходах формирователей 4 и 8, и от времени распространения ультразвука через контролируемую среду, связываемую излучатель и приемник преобразователя 2,.и-от величины задержки сигнала в ЛВЗС 7.

В случае, когда устройство разбалансировано таким образом, что импульсы поступают на вход ждущего генератора 9 импульсов раньше, чем импульсы на вход ждущего генератора 6 импульсов, т.е. срабатывает ждущий генератор 9 импульсов, и через логическую схему 10 взаимного запрета блокируется ждущий генератор 6 импульсов таким образом, что о не может запуститься от импульса, поступающего на его вход. Следовательно, на один из входов полярного детектора 11 подаются только импульсы от ждущего генератора 9 импульсов и на выходе полярного детектора 11 с фильтром образуется постоянное напр.яжение величиной - Уд ; которое посредством усилителя 12 сигнала рассогласования приводит в действие исполнительный механизм.13, воздействующий «а ЛВЗС 7 так, что линия 7 увеличивает время до величины uj рЕсли же устройство разбалансировано в другую сторону и Т Ср , то запускающие импульсы поступают раньше на вход ждущего генератора 6 импульсов, который срабатывает и посреством схемы 10 взаимного запрета блокирует генератор 9 импульсов, В этом случае на выходе полярного детектора 1 I образуется положительное напряжение + UA , которое приводит в действие исполнительный механизм 13 посредством которого уменьщается в ЛВЗС 7 до ве.пичины Т -Тр Величина скорости ультразвука отсчитывается по регистрирующему устройству исполнительного механизма 13. Временной селектор 5 в том и другом случае не пропускает все ревербераци онные сигналы, поступающие через время меньшее и большее, чем р .Это достигается выбором временных ворот селектора 5 .в пределах пропускания сигнала {0,2-2,8) сР i где минимальный предел вр. 0, ограничен действием дваяады отраженного акустического сигнала. Функция временной селекции по давлению реверберационных помех выполняется также ящуii iM генератором 6 импульсов после поступления на его вход основного за пускающего сигнала или сигнала Запрет от схемы 10, так как генера тор 6 импульсов в квазиустойчивом состоянии и при запрещающем сигнале является нечувствительным к запускающим импульсам, поступающим на его вход. Установленные при помощи автомати ческой подстройки параметры линии 7 задержки соответствуют времени распространения электрических сигналов в линии 7, равном времени распростра нения ультразвука в контролируемой среде. В результате становится возможным скорость распространения ульт развука отсчитывать по конкретным значениям электрических параметров, например по величине распределенной по линии 7 емкости,которая является функцией времени задержки. Эффективность способа состоит в том, что изменение параметров линии задержки производят автоматически и собственные параметры линии задерж 6 ки определяют с высокой степенью ТОЧНОСТИ, что в результате повьшдает точность и оперативность измерения. Формула изобретения Способ непрерывного определения скорости распространения ультразвука, заключающийся в том, что сравнивают время распространения ультразвуковых сигналов в исследуемой среде со временем распространения электрических сигналов в эталонной линии задержки, имекщих периоды следования, обеспечивающие полное затухание реверберационных помех в акустической среде и полученный результат используют для определения скорости распространения ультразвука, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и оперативности измерения, после сравнения сигналов по времени осуществляют их селекцию путем запрета одного из сигналов другим сигналом, по которому затем формируют нормированные импульсы, и этими импульсами изменяют параметры линии задержки до времени, соответствующему распространению сигнала в исследуемой среде и по параметрам линии задержки при этом времени судят о скорости распространения ультразвука в среде. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 379833, кл. G О М 5/00, 1962. 2.Авторское свидетельство СССР № 514236, кл. G 01 N 29/бО, 1972 (прототип).

10

е

е

/Z

Фиг.1