Ультразвуковой прибор контроля химико- ТЕХНОлОгичЕСКиХ пРОцЕССОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N29/02 

Изобретение относится к ультразвуковому контролю химико-технологи ческих процессов, в частности контр ля состава и состояния жидких сред по времени распространения ультразву ковых колебаний, и может быть использовано в химической, нефтехимической, лакокрасочной и фармацевтич кой промышленности. Известен ультразвуковой прибор для контроля и регулирования физико химических процессов в жидких среда содержащий измерительную камеру с излучающим и приемным преобразовате лями, импульсный генератор, цепь формирования импульсов, блок совпадения, блок сигнализации и защиты цепей, регулирования и работающий на принципе измерения частоты самосинхро-низирующегося генератора 11 -. Недостатком этого устройства является низкая точность, сложность конструктивного и схемного решения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель скорости ультразвука, содержащий два ультразвуковых преоб разователя с акустическими волноводами, к одному из которых подключен генератор зондирующих импульсов, а к другому усилитель, и устройства регулируемой задержки 2. Недостатком этого прибора является относительно низкая точность измерений из-за нестабильности работы устройства регулируемой задержки и генератора в связи с отсутствием синхронной схемы запуска. Цель изобретения - повышение точности измерений. Для достижения поставленной цели устройство снабжено генератором эталонной частоты, триггером и временным дискриминатором, кроме того, устройство регулируемой задержки выполнено в виде двух счетчиков с дешифраторами и двух переключателей, причем выходы счетчиков подключены к входам дешифраторов, стробируемый вход дешифратора первого счетчика подключен через торой переключатель к выходам дешифратора второго счетчика, а выход - через первый переключатель к одному из входов триггера, первого счетчика подключен к выходу генератора эталонной частоты, а выход - к входу второго счетчика, второй вход триггера подключен к выходу усилителя, а его выход - к входу временного дискркадшатора, при

этом выход второго счетчика устройства регулируемой задержки подключен к входу генератора зондирующих импульсов.

На фиг. 1 представлена блок-схема прибора; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Прибор содержит два ультразвуковых преобразователя с акустическими волноводами 1. К одному из них подключен генератор 2 зондирующих импульсов, к другому - усилитель 3, устройство 4 регулируемой задержки, состо-ящее из двух десятичных счетчиков 01, 02 типа 155ИЕ5, двух дешифраторов 03, типа 155ИДЗ и двух переключателей П1, П2 ка 10 положени генератор 5 эталонной частоты и соединенные последовательно триггер 6 и временной дискриминатор 7.

Прибор работает следующим обра-зом.

Генератор 5 эталонной частоты, стабилизированный кварцем и помещенный в термостат, генерирует импульсы частотой 100 кГц (фиг.2с). Импульсы с генератора 5 эталонной частоты подаются на десятичные счетчики 01, D2 , работающие в коде 1-2-4-8 и имеющие, 100 ( коэффициент счета). С выходов счетчиков 01, 02 импульсы подаются на дешифраторы 03, 0 и далее через переключатель П1 на вход триггера б (фиг.2) и устанавливают его по выходу в единичное состояние. Синхроимпульс (фиг.2 б) с выхода счетчика 02 подается на генератор 2 зондирующих импульсов, возбуждающий излучающий преобразователь 1 (фиг.2г). Ультразвуковые колебания, пройдя через исследуемую среду, возбу: кдают в нем электрические колебания (фиг.2С), которые усиливаются усилителем 3. Усиленный усилителем 3 сигнал (фиг.2ж) подается на триггер б, который устанавливается по выходу Q в состояние О. Длительность импульса (фиг.2з) на выходе Q триггера б равна измерению врег.ени распространения ультразвуковых колебаний в среде. Временной дискриминатор 7 необходим для преобразования длительности импульсов на выходе триггера 6 в аналоговый сигнал для регистрации, например, на самопишущем приборе или обработки на вычислительной машине. Вместо триггера б или параллельно ему можно включить ключевое устройство, позволяющее измерять затухание ультразвуковых колебаний в среде и получить дополнительную информацию о физико-химических свойствах исследуемой среды.

Введение в схему прибора генератора эталонной частоты, соединенного с устройством регулируемой задерж ки, позволяет простыми средствами повысить точность отсчета прираи1ения

временных интервалов за счет синхронизации работы всех отсчетных устройств от эталонной частоты.

Переключатели длительности Зсщержки позволяют выбирать в широких пределах калибровочную длительность, синхронно связанную с зондирующим импульсом. Триггер, соединенный с выходом регулируемой задержки и выходом усилителя, позволяет получить импульсы, длительность которых пропорциональна разности времени прохождения ультразвукового сигнала через контролируемую среду и времени задержки, т.е. измеряется следующий интервал времени Т,.

Т.,-1кд u,t + (То- Т.

игм t + о ъ

где Т(

время распространения через среду с постоянными параметрами,

Т.

калиброванное время задержки ,

д t изменение времени распространения в жидкой среде, обусловленное изменениями, например, концентрации. Измерение времени таким образом дает значительное увеличение точности и разрешающей способности, так как в этом случае при обеспечении условия At (.TO - Tj)Ty,;,,v, определяется только величиной At . Временной дискриминатор позволяет прямо преобразовать длительность импульса в аналоговый сигнал.

Устройство регулируемой задержки, содержащее переключатели длительности задержки и десятичные счетчики с дешифраторами двоичного кода в десятичный позволяет выполнять схему задержки времени в интервале 01000 МКС через шаг 10 мкс всего на двух счетчиках и дешифраторах, что значительно упрощает схему задержки. В предлагаемом устройстве жесткая стабилизация начала импульса синхро- низации и импульса дискретной задержки обеспечивается последовательным включением двоичных счетчиков и соответствующих им дешифраторов. В зависимости от положения переключателя на выходе дешифраторов имеет импульс сдвинутый относительно импульса синхронизации, с длительностью, определяемой длительностью последовательности импульсов генератора.

Логические элементы (счетчики К155ИЕ5, дешифраторы К155ИДЗ) имеют временную нестабильность не более 100 НС. Это обеспечивает точность установки времени задержки Tj .100 НС. Величина погрешности таким образом определяется нестабильностью эталонного генератора, что дает значительное увеличение точности измерения интервалов времени.

Выполнение ультразвукового прибора по предложенной схеме позволит

увеличить точность измерения ультраакустических характеристик сред на 10%, снизить его себестоимость за счет более простого схемного решения.

Формула изобретения

Ультразвуковой прибор контроля химико-технологических процессов, содержащий два ультразвуковых преобразователя с акустическими волноводами, к одному из которых подключен генератор зондирующих импульсов, а к другому - усилитель, и устройство регулируемой задержки, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, он снабх ен генератором эталонной частоты, триггером и временным дискриминатором, а устройство регулируемой задержки выполнено в виде двух счетчиков с дешифраторами и двух переключателей, причем выходы счетчиков подключены к входам дешифраторов, стробируемый вход дешифратора первого счетчика подключен через второй переключатель к выходам дешифратора второго счетчика, а выход - через первый переключатель к одному из входов триггера, вход первого счетчика подключен к выходу генератора эталонной частоты, а выход - к входу второго счетчика, второй вход триггера подключен к выходу усилителя, а его выход - к входу временного дискриминатора, при этом выход второго счетчика устройства регулируемой задержки подключен к входу генератора зондирующих импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №226924, кл. В Об В 1/06, 1964. 2, Авторское свидетельство СССР

W580498, кл. G 01 N 29/00, 1977 (прототип) .

Г

.®

° ШДДЛЯПЯШ ШД- --4

I

л