Ультразвуковое устройство для из-МЕРЕНия пАРАМЕТРОВ СРЕды Советский патент 1981 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано для исследования материалов, например композиционных.

Известен измеритель скорости ультразвука, содержащий генератор частоты, преобразователь, усилитель, формирователь стробирующих импульсов и ре- JQ гистратор 1 .

Недостатком данного измерителя является низкая точность измерения ввиду погрешности .измерений времени.

о

.Наиболее близкое к изобретению по 5 технической сущности и достигаемсялу результату ультразвуковое устройство для измерения параметров среды содержит последовательно соединенные синхронизатор, генератор радиоимпульсов, 20 преобразователь и усилитель, первый канал измерений, состоящий из генератора колебаний н счетчика, втсфой канал измерений, состоящий из генераг тора колебаний, смеситель и частото- f мер, вход которого подключен к выходу смеси1 еля 2}.

Недостатком даниого устройства является низкая точность измерений ввиду малой чувствительности.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено автоматической подстройкой частоты (ДПЫ), включенной в первом канале между генератором колебаний и счетчиком, последовательно соединенными во втором канале счетчиком и АПЧ,выход которой соединен с первым входом генератора колебаний, первый вход счетчика и второй вход генератора колебаний первого канала подключены ко второму выходу синхронизатора, второй вход генератора колебаний второго канала соедцнен с выходом усилителя и первым входом счетчика, третьи входы генераторов колебаний обоих каналов подключены к третьему выходу синхронизатора, выходы обоих генераторов колебаний подключены ко втореялу входу счетчика каждого канала и смесителю, второй вход АПЧ первого канала подключен к выходу усилителя, и второй вход АПЧ второго канала соединен с четвертым выходом синхронизатора, пятый выход которого соединен со вторым входсм усилителя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройстваJ на фиг. 2 - временные эпюры, поясняющие работу схемы. Устройство содержит последователь но соединенные синхронизатор 1, генератор 2 радиоимпульсов, преобразо ватель 3 и усилитель 4, первый канал 5 измерений, состоящий из последовательно соединенных счетчика 6 и АПЧ 1, а также генератора 8 колебаНИИ. Второй канал 9 измерений состои из последовательно соединенных счетчика 10 и.АПЧ 11, а также генератора 12 колебаний..Первый вход счетчика 6 и второй вход генератора 8 коле баний первого канала 5 подключены ко второму выходу синхронизатора 1. Второй вход генератора 12 колебаний второго канала 9 соединен с выходом усилителя 4 и первым входом счетчика 10. Третьи входы генераторов 8 и 12 обоих каналов подключены к третьему выходу синхронизатора 1. Выходы генераторов 8 и 12 колебаний подключены ко второму входу счетчиков 6,10 и смесителю 13. Второй вход ,АПЧ 7 первого канала подключен к вы1ходу усилителя 4, а второй вход АПЧ 11 второго канала соединен с четвертым выходом синхронизатора 1, пятый выход которого соединен со вторым усилителя 4. К выходу смесителя13 подключен частотомер 14. Устройство работает следующим образом. Синхронизатор 1 вырабатывает коро кие импульсы 15-18,. По каналу строба на усилитель 4 поступает стробимпуль 19 для выделения основного сигнала 2 который появляется на преобразователе 3 после зондирования среды радиоимпульсом 21 с выхода генератора 2 радиоимпульсов. Прошедший через сред радиоимпульс 20 формирует корсэткий импульс 22. С выхода усилителя 4 это импульс запускает генератор 12 колеб НИИ, а генератор 8 колебаний запускается коротким импульсом 17 с выход синхронизатора 1. Генерация двух син соид в Генераторах 8 и 12 длится весь цикл излучения, т.е. между короткими импульсами 15 синхронизатора 1 прерывается коротким импульсом 16 в следующем цикле излучения. С в ходов генераторов 8 и 12 импульсы 23 и 24 поступают на смеситель 13, где получает(5я разностная частота этих сигнгшов, которая измеряется частотомере 14. При этом необходимо выполнить условие, чтобы число периодов колебаний генератора 8 до короткого импуль са 22 было постоянным и равным наперед заданному числу m во всем диапазоне временных смещений приемного сигнала. Такое же условие должно выполняться дпя генератора 12 - число его периодов колебаний до короткого импульса 18 должно быть всегда равно заданному числу М. Эти условия мджно выполнить, если совмес тить короткий импульс 18 с коротким импульсом, сформирован№лм из М-го периода сигнала 24 генератора 12, с одной стороны,и приемный,сформированный импульс 22 совместить с .коротким импульсовм, сформированным из га-го периода сигнала 23 генератора 8, с другой стороны. Такое совмещение указанных импульсов производят АПЧ 7., и 11. На входы АПЧ поступают короткие импульсы, и несовпадение их во времени приводит к появлению на ее выходе управляющего напряжения, которое воздействует на частоту генератора 8 таким образом, что восстанавливается совпадение коротких импульсов. По комднде короткого импульса 17 синхронизатора, поступающего с его второго выхода на вход счетчика б, начинается счет периодов колебаний р нератора 8, поступающих на вход счетчика 6 с выхода генератора 8. При заполнении счетчика б числом m дальнейший счет прекращается. Из т-го периода колебаний формируется короткий импульс, поступающий на вход системы АПЧ 7. Аналогично работает счетчик 10, формирующий короткий импульс иэ М-го периода колебаний генератора 12. Измеренная разность частот двух генераторов связана со скоростью ультразвука функциональной зависимостью -V-r,T, частоты генераторов 8 н 12 скорость в среде J номера совмещаемых периодов } расстояние в среде, пройденное радиоимпульсом; п - номер короткого импульса 17 синхронизатора 1 Т - период следования, импульсов синхронизатора. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений и чувствительность при определении скорости ультразвука. Формула изобретения Ультразвуковое устройство для измерения парсметров срецы, содержащее последовательно соединенные синхрони-„ затор, .генератор радиоимпульсов, .преобразователь и усилитель, первый канал измерений, состоящий из генератора колебаний и счетчика, второй канал измерений, состоящий из генератора колебаний, смеситель и частотомер, вход которого подключен к выходу смесителя, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности контроля, оно снабжено автоматической подстройкой частоты (лпч), включенной в первом канале между-генератором колебаний и счетчиком, последовательно сов)диненными во втором канале

счетчиксяи и АПЧ, выход которой соединен с первым входом генератора колебаний, первый вход Ьчетчика и второй вход генератора колебаний первого канала подключены ко второму выходу синхронизатора, второй вход генератора колебаний второго канала соединен с выходом усилителя и первым входом счетчика, третьи входы генераторов колебаний обоих каналов, подключены к третьему выходу синхронизатора, выходы обоих генераторов колебаний подключены ко второму входу счетчика каждого канала и смесителю, второй

вход АПЧ первого канала подключен к выходу усилителя, и второй вход АПЧ второго кансша соединен с четвертым выход(Я14 синхронизатора, пятый выход которого соед1 нен со вторы { входом усилителя. .

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Приборы для научных исследований, 1973, № 8, с. 120.

2.Носов В.А. Проектирование ульт0развуковой измерительной аппаратуры. М., Машиностроение, 1972,

с. 87 (прототип).