Способ измерения скорости ультразвукаи уСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01N29/00 

t

Изобретение относится к области неразрушающего контроля ультразвуковым методом и может быть использовано для измерения температуры газов и их смесей в широком диапазоне температур .

По основному авт.св. № 679866 известен способ измерения скорости ультразвуки, заключающийся в том, что в среде излучателем возбуждают ультразвуковые колебания, принимают основным приемником колебания, прошедшие через среду, формируют электрический импульс, которым вновь возбузкдают излучатель, устанавливают дополнительный приемник, обеспечивающий однонаправленное последовательное прохождение импульсом пути от излучателя к основному приемнику, а Оскорости -ультразвука судят по частоте следования импульсов в калиброванный интервал времени, равный отношению суммы времени распространения акустического импульса в

Среде от основного прием1шка до дополнительного, времени распространения импульса от излучателя до дополнительного приемника и паразитного времени задержки ко времени распространения акустического импульса от плоскости дополнительного приемника до основного. Устройство для осуществления этого способа содержит последовательно соединенные генера10top зондирующих импульсов, излучатель, основной приемник, усилитель, детектор и формирователь импульсов, выход которого подключен к входу генератора, а также последовательно

15 соединенные дополнительный приемник и излучатель, усилитель, детектор и формирователь импульсов, последовательно соединенные генератор калиброванной частоты, первый каскад сов20падения, делитель частоты, второй каскад совпаде1шя и счетчик импуль-сов, а также триггер, первый вход которого соединен с выходом допопнительного формирователя, второй вход - с выходом основного формирователя и вторым входом второго каскада совпадений, а выход - со вторым входом первого каскада совпадений р . Недостаток известного технического решения состоит в узких функциональных возможностях, не позволяющих, в частности, измерять температуру газа. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения температуры газа. Поставленная цель достигается тем что дополнительно образуют вспомогательный и стабильный интервалы времени, причем о температуре судят по числу импульсов, прошедших на вход излучателя за измерительный интервал времени, равный сумме стабильного и вспомогательного интервала времени. В устройство для осуществления способа введены третий и чет вертый каскады совпадений, генерато стабильных колебаний и нереверсивный счетчик импульсов, а первый счетчик выполнен реверсивным, суммирующий вход которого соединен с выходом второго каскада совпадений, вычитаю щий вход реверсивного счетчика соед нен с выходом третьего касклда совпадений, выход реверсивного счетчик соединен с первым входом третьего каскада совпадений и с первым входо четвертого каскада совпадений, второй вход третьего каскада совпадений соединен с выходом делителя час тоты, а также со вторым входом четвертого каскада совпадений и со вхо дом обнуления нереверсивного счетчика, счетный вход нереверсивного счетчика соединен с выходом четвертого каскада совпадений, третий вхо которого соединен с выходом основного формирователя импульсов, трети вход третьего каскада совпадений со динен с выходом триггера, а четвертьш вход третьего каскада совпадений соединен с выходом генератора стабильных колебаний. На чертеже представлена блок-схе ма устройства, в котором реализуетс способ. Устройство содержит последовател но соединенные генератор 1 зондирую щих импульсов, излучатель 2, дополнительный приемник 3, основной при214емник 4, усилитель 5 импульсов, детектор 6, формирователь 7 импульсов, выход которого подключен к входу генератора, триггер 8, каскад 9 совпадений, делитель 10 частоты, каскад 11 совпадений, второй вход которого подключен к первому входу триггера 8, и реверсивный счетчик 12 i пульсов. Ко второму входу каскада 9 совпадений подключен выход генератора 13 калиброванной частоты. К выходу приемника 3 подключены последовательно соединенные дополнителыв 1й усилитель 14 импульсов, детектор 15 и формирователь 16 импульсов, выход которого подключен к второму входу триггера 8. Устройство содержит.также последовательно соединенные генератор I7 стабильных колебаний и каскад 18 совпадений, а также последовательно соединенные каскад 19 совпадений и нереверсивный счетчик 20. Выход каскада 18 совпадений соединен с вычитающим входом счетчика 12, второй вход каскада 18 совпадений соединен с выходом счетчика 12, сигнализирующим об обнулении его разрядов, и с первым входом каскада 19 совпадений. Третий вход каскада 18 совпадений соединен с выходом делителя 10 частоты,|Л-ро вторым входом каскада 19 совпадений и с входом обнуления счетчика 20. Четвертый вход каскада 18 совпадений соединен с выходом триггера 8. Третий вход каскада 19 совпадений соединен с выходом формирователя 7 импульсов. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 зондируюпшх импульсов вырабатывает электрический импульс, поступающий на излучатель 2, который преобразует его в акустический импульс. Акустический импульс, пройдя контролируемую среду, частично принимается приемником 3, частично отражается от его плоскости и принимается приемником 4, последовательно проходит через усилитель 5, детектор 6, формирователь 7 и поступает на входа триггера 8 и каскада 11 совпадений. Акустический импульс, принятый приемником 3, преобразуется в электрический и последовательно проходит через усилитель 14, детектор 15, формирователь 16 и поступает на вход триггера 8. Электрический импульс с выхода триггера 8, по длительности равный сумме паразитного времени задержки и времени прохожде ния акустического умпульса в среде от излучателя до дополнительного приемника, поступает на второй вход каскада 9 совпадений, чем прерывает прохождение импульсов с выхода гене ратора 13 калиброванной частоты через каскад 9 совпадений на вход делителя 10 частоты. Электрические импульсы с выхода делителя 10, увеличенные по длительности прямо пропорциональ:о доле паразитного времени задержки и времени прохождения акустического импульса в среде от излучателя до дополнительного приемника, поступают на вход каскада 11 совпадений и управляют прохождением импульсов с выхода формирователя 7 на суммирующий вход счетчика 12. В момент подачи запрещающего сигнала с выхода делителя 10 частоты на вход каскада 11 совпадений прекращается прохождение импульсов с выхода формирователя 7 на суммирующий вход счетчика 12, в котором записывается число, пропорциональное скорости уль тразвука в контролируемом канале. В тот же момент с выхода делителя 10 поступает разрешающий сигнал на третий вход каскада 18 совпадений и на второй каскад 19 совпадений. Передни фронт разрешающего сигнала с выхода делителя 10 одновременно поступает н обнуляющий вход счетчика 20, что вызывает обнуление его разрядов. Поскольку на первом входе каскада 19 совпадений и на втором входе каскада 1В совпадений имеется разрешающий сигнал с выхода счетчика 12, то одновременно начинается поступление импульсов с выхода формирователя 7 каскад 19 совпадений на вход счетчика 20, а также импульсов с выхода генератора 17 через каскад 18 на вычитающий вход счетчика 12. Поступление импульсов с выхода ге нератора 17 через каскад 18 совпадений на вычитающий вход счетчика 12 прерывается импульсами, поступающими с выхода триггера 8 на четвертый вхо каскада 18 совпадений и равными по длительности сумме времени распространения акустического импульса в контролируемой среде от излучателя до дополнительного приемника и паразитного времени задержки. 16 В момент обнуления разрядов счет/чика 12 поступает запрещающий сигнал на первый вход каскада 19 совпадений и на второй вход каскада 18 совпадений, чем прекращается поступление импульсов с выхода формирователя 7 через каскад 19 на вход счетчика 20, а также импульсов с выхода генератора 17 через каскад 18 на вычитающий вход счетчика 12. На индикаторах счетчика 20 высвечивается результат измерений, равный квадрату скорости распространения ультразвука в контролируемой среде, а следовательно, пропорциональный температуре контролируемого газа. Индикация результатов измерений продолжается до момента появления разрешающегб сигнала с выхода делителя 10 частоты на входе каскада 11, а следовательно, запрещающего сигнала с выхода делителя 10 на второй вход каскада 19 совпадений и на третий вход каскада 18 совпадений, так как передний фронт запрещающего сигнала имеет обратную полярность и не способен при своем появлении на входе счетчика 20 обнулить его. В момент появления второго запрещающего сигнала с выхода делителя 10 на входе каскада 11 совпадений процесс измерений повторяется. Наиболее целесообразно использо способа и устройства для измеения температуры газов при условии грессивности контролируемых сред необходимости производства измеений в щироком диапазоне изменения емператур. Способ позволяет на несолько порядков пошлсить точность изерений температуры газовых сред при словии их полной автоматизации и езначительном усложнении аппаратур5й реализации. изобретения 1. Способ измерения скорости ультазвука по авт.св. № 679866, отлиающийся тем, что, с целью асширения функциональных возможносей путем измерения температуры гаа, дополнительно образуют вспомоaTenbHbdt и стабильный интервалы ремени, причем о температуре судят о числу импульсов, прошедших на вход злучателя за измерительный интервал