Цифровой измеритель скорости распространения ультразвуковых колебаний Советский патент 1981 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области изме рительной техники и может быть использ вано для контроля жидких сред в химической, металлургической, пищевой и ряде других отраслей промышленности. По основному авт. св. №626410 известен цифровой измеритель скорости рас пространения ультразвуковых колебаний, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих им пульсов, излучатель, приемник, усилитель формирователь, первый триггер, первую, схе.му совпадения, умножитель, выполненный в виде первого и второго счетчиков, третий счетчик, второй триггер, втихую схему совпадения и четвертый счетчик, а также генератор калиброванной частоты, вькод которого подключен к вторым входам первой и второй схем совпадения н второго счетчика, н схему сброса, причем выход первого триггера дополнительно под ключен к вторым входам второго трнггерй и схемы сброса, выход которой подключен к второму взводу третьего счегчн- ка, при этом выход синхронизатора дополнительно подключен к первым входам первого триггера, первого, второго и четвертого счетчиков н схемы сброса l , Недостатком известного измерителя является малый динамический диапазон измерений. Целью изобретения является расширение динамического диапазона измерений и функциональных возможностей устройства за счет обеспечения измерения плотностей жидких сред. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство введены последовательно соединенные компаратор, пятый счетчик, дешифратор, контактный переключатель к третья схема совпадения, а также четвертая схема совпадения, депй-. тель частоты, вьтолненный в виде шестого и седьмого счетчиков, н второй формирователь, причем вход компаратора подключен к выходу первого формирователя, выход комдаратора подключен к второму входу третьей схемы совпадения в одновременно к счетному входу пятого счегчика, вход установки нуля которого подключен к выходу синхронизатора, выход пятого счетчика подключен к входу дешифратора, выходы которого через контактный переключатель подключены к управляющему входу третьей схемы совпадения, выход первого триггера параллельно подключен к входу формирователя ипервому входу четвертой схемы совпадения, втоР(Й вход которой подключен к выходу умножителя частоты, а выход - к входу шестого счетчика, его выход подключен к третьему входу седьмого счетчика, второй вход которого подктпочен к вькоду второй схемы совпадения, а выходк второму входу третьего Счетчика, при этом первые входы шестого и седьмого счетчиков подключены к выходу синхронизатора, а выход второго формирователя подключен к второму входу схемы сброса и первому входу второго триггера.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого измерителя; на фиг, 2 - временные диаграммы его рабо- ты.

Измеритель содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучатель 3, приемник 4, усилитель 5, первый формирователь 6, компаратор 7, пятый счетчик .8, вход установки нуля которого соединен с выходом синхронизатора 1, выходы .. пятого счетчика 8 соединены с входами дешифратора 9, выходы которого подключены к контактному переключателю 1О, переключающий контакт которого соединен с усфавляющим входом третьей схемы 11 совпаден1ш,. основной вход которой соединен с вмходом компаратора 7, первый триггер 12, второй вход котсрого подключен к выходу первой схемы 11 совпадения, первую схему 13 совпадения и генератор 14 калиброванной частоты, выход которого соединен с вторым входом первсй схемы 13 совпадения, а ее первьхй вход - с выходом первого триггера 12, Кроме того, измеритель включает умножитель 15 частоты, выполненный в виде первого и второго счетчиков 16 и 17, первые входы которых объединены между собой и подключены Е выходу синхронизатсра 1, а второй вход счетчика 17 подключен к выходу генератора 14 калиброванной частоты, четвертую сасёму совпадевая 18, первый вход которой соединен с выходом первого триггера 12, а второй вхвд - с выходом умножителя частоты 15, делитель частоты 19, выполненный в виде шестого и седьмого счетчиков 20 и 21, первые входы которых объединены между собой и подключены к выходу синхронизатора 1, третий счетчик 22, второй триггер 23, первый вход которого через второй формирователь 24 соединен с выходом Первого триггера 12, вторую схему 25 совпадения, второй вход которой подключен к выходу генератора калиброванной частоты 14, четвертый счетчик 26, первый вход которого подключен к вькоду второй схемы 25 совпадения, а второй - к выходу синхронизатора 1.

Схема сброса 27 служит для подачи импульса сброса на третий счетчик 22 с выхода синхронизатора 1 и первого триггера 12, 28 - кювета с исследуемой жидкостью

Устройство работает следующим образом

Импульс с вькода синхронизатора 1 (фиг. 2,6) поступает на первьй вход триггера 12 и устанавливает его в состояние , Одновременно этот импульс служит импульсом сброса для счетчиков 8,16,17, 20,21,22 и 26 и запускающим - для генератора 2 зондирующих импульсов. Выходной сигнал (фиг. 2,в) генератора 2 возбуждает излучатель 3, При этом на вход приемника 4 кюветы 28 поступают первый прошедший через исследуемую среду импульс и серия эхо-импульсов (фиг.2,г Они усиливаются усилителем 5, формируются форм{фователем 6 (фиг. 2,д) и поступают на вход компаратора 7, формирующего из нюс импульсы неизменной амплитуды (фиг, 2,е), поступающие на основной вход схемы 11 совпадения и счетный вход счетчика 8, формирующего; на своем выходе код, соответствующий первсл у прошедшему или эхо-отраженному импульсу, который Поступает на вход дешифратора 9, преобразующего двоичный код счетчика 8 в сигнал на одном . из своих вь ходов в десятичной системе исчисления. Когда счетчнк 8 подсчитает количество импульсов, равное номеру выхода дешифратора 9, к которому подключен переключающий кс«- такт переключателя 10, то этот импульс поступит Hia управл5пощий вход схемы 11 совпадения,

этом схема 11 пропускает на второй вход триггера 12 тот импульс (фиг. ), номер которого набран пере ключателем 1О, который опрокидьшает триггер 12 в состояние О, Таким образом, на выходе триггера 12 получается прямоугольный импульс (фиг. 2,а), длительность которого в соответствии с номером выбранного импульса равнавремени распространения ультразвуковых колебаНИИ в исследуемой среде, Эгот импульс поступает на первый вход схемы 18 совпадения, на вход формфоватепя 24, выхо которого соединен с входами схемы сброса 27 и входом триггера 23. Одновремен но этот импульс поступает на вход схемы 13 совпадения, на другой вход которой поступают ймпупьсы (фиг. 2,а) с генера тфа 14 калиброванной частоты. Bbtxorf схемы 13 совпадения соединен с входом счетчика 16 умножителя частоты 15, В счетчике 16 фиксируется число, равное к личеству импульсов (фиг.2, и), поступивших на его вход за время . м . г 4 Ми к. кал частота кварцевого генератора 14{ t JlZM-l) время прохождения выбранно го переключателем Ю нмпульса;h - номер выбранного импульса} - время прохождения первого импульса. На вход счетчика 17 умножителя 15 поступают импульсы (фиг. ) с выхода генератора 14 калиброванной частоты. Частота на выходе умножителя частоты 15 - кал лу ,ДУМ основание системы исчисленю } Уи - количество разрядов счетчиков умножителя частоты 16, С умножителя 15 частоты импульсы с частотой поступают на второй вход схемы 18 совпадения, выход которой соединен со счетаым входом счетчика 20 (счетчик-делителя) делителя частоты 19. В счетчике 20 фиксируется число, соответствующее количеству импульсов, поступушших на его вход за время i. if.e. Nav,-i, По заДЕ1ему фронту импульса триггера 12 формирователь 24 формирует на своем выходе импульс (фиг, 2, К), которБй поступает на первый вход триггера 23 и устанавливает его в состояние , Одновременно этот импульс устанавливает счет чик 22 в исходное состояние. На счетный вход счетчика 21 (счетчик делимого с управляемым коэффициентом деления) делителя частоты 19 поступают импульсы с выхода схемл 25 совпаДенИ51. Частота на выходе делителя частоты 19 (фиг. 2, АЛ) - fj Н. где К - количество разрядов счетчиков делителя частоты. После делителя частоты 19 импульсы с частотой поступают на счетный вход счетчика 22, емкость которого N устанавливается соответствующей базе намерения, адиабатической сжимаемости и номеру выбранного импульса. При переполнении счетчика 22 на его выходе формируется импульс (фиг, 2, И), которьй поступает на второй вход триггера 23 и устанавливает его в состоя; ние О. Таким образом, на выходе триггера 23 формируется прямоугольный импульс (фиг. 2, Л) длительностью оступающий на первый вход схемы 25 овпадения,на второй вход которой постуают импульсы с генератора 14 калиброанной частоты. Выход схемы 25 совпадеия соединен со счетным входом счетчика 6, В счетчике 26 .фиксируется число, авное количеству импульсов (фиг. 2,о), оступивших на его вход за время -t , .е. {.) К - 4, i - vrTxK. У1 кал 2и Если установить Ncrii 1O /(.2n-l) t , %ал О в счетчике 26 удет зафиксировано число, соответствуюее плотности исследуемой среды, т.е. Точность измерения плотности исследуемой среаы определяется выбфом велвг чины над , номером выбранного -импульса, точностыо установления адиабата ческсй сжимаемости рад и длиной акустической базы. Предлагаемый измеритель поэволяег производить как неразрушаюший контроль плотности жидках сред, так и иеорерывный контроль плотности движущегося потока жидкости, обладает большей производительг

нсхзгью, обеспечиваег непосредсгвеино высокоточную цифровую индикацию при работе на одной акустической базе в широком Дт1амическом, диапазоне измененияплотности жидких сред.

Формула изобретения

Цифровой измеритель скорости распространения ультразвуковых колебаний по авт. св. Н) 62641О, отличающийс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерений и функциональных возможностей устройства за счет обеспечения измерения плотностей жидких сред, в Него введены последовательно соединенные компаратор, пятый счетчик, дешифратор, контактный переключатель и третья схема совпадения, а также четвертая схема совпадения, делитель частоты, выполненный в виде шестого и седьмого счетчиков, и второй формирователь, причем вход компаратора подключен к выходу первого формирователя, выход компаратара подключен к второму входу третьей схемы совпгадения и одновременно к счетному входу пятого счетчика, вход установки нуля KOTopojo подключен к Викоду синхронизатора, выход пятого счетчика подключен к входу дешифратора, выходы которого через контактный переключатель подключены к управляющему входу третьей схемы совпадения, выход первого триггера пар аллельно подключен к входу второго формирователя и первому входу четвертой

схемы совпадения, второй вход которой подключен к выходу умножителя частоты, а выход - к втсчзому входу шестого счетчика, его выход подключен к третьему входу седьмого счетчика, втсрой вход которого подключен к выходу второй схемы совпадения, а выход - к второму входу третьего счетчика, при этом первые входы шестого и седьмого счетчиков подключены к выходу синхронизатора, а выход формирователя подключен к второму входу схемы сброса и первому входу второго триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 626410, кл. О О1 N 29/О4, 1977/

X

t / ШШЛЛЛГШ ЛЛЛЛЯЛЛЛЛ.