Ультразвуковой измеритель относительной плотности растворов Советский патент 1981 года по МПК G01N29/02 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ бтНОСИТЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения относительной плотности соков и сиропов сахарного производства. Известен цифровой ультразвуковой измеритель плотности жидких сред содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель, формирователь, трисгер, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора, первый каскад совпадения и первый умножитель частотыJвыполненный в виде двух счет чиков, первые входы которых соедине ны между собой и подключены к выходу синхронизатора, генератор калиброванной частоты, выход которого соединен со вторым входом второго счет чика первого умножителя частоты, второй каскад совпадения, счетчик, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора, а второй - к выходу второго каскада совпадения, второй умножитель частоты, выполнен-; ный в виде двух счетчиков, вход второго из которых соединен с выходом генератора калиброванной частоты, выход второго умножителя частоты подключен ко второму входу первого каскада совпадения, а входы второго каскада совпадения соединены соответственно с выходами триггера и умножителя частоты ГО. Однако это устройство обладает ограниченными функциональными возможностями и не позволяет производить точные измерения в сахарных растворах, так как коэффициент адиабатической сжимаемости в них зависит от плотности. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой измеритель, содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов , излучатель, приемник, уси- 3 литель, формирователь, первый триггер, первый каскад совпадения, умножитель частоты, вьшолненный в виде первого и второго счетчиков, первые входы которых соедииеиы меязду собой и подключены к выходу сиихронизатора, третий счетчик, второй триггер, второй выход которого соединен с выходом первого триггера, второй каскад совпадения и четвертый счет«шк, генератор калиброванной частоты выход которого соединен со вторътм входом, первого каскада совпадения и вторыми входами второго счетчика и второго каскада совпадения, схему сброса, первьй вход которой соединен с выходом синхронизатора, подключенным ко второму входу первого триггера, второй вход - с выходом первог триггера, а выход - с входом третьего счетчика 23. Однако это устройство обладает ограниченными функциональными возмож ностями и не позволяет производить непосредственную индикацию относительной плотности сахарных растворов Целью изобретения является расшир ние функциональных возможностей и повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что в ультразвуковом измерителе относительной плотности растворов содержащем последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель, формирователь, первый, триггер, первый каскад совпадения, умножитель частоты, вьшолненный в виде первого и второго счетчимежду собой и подключены к выходу синхронизатора, третий счетчик, второй триггер, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, и второй каскад совпадения, четверты счетчик, первый вход которого подклю чен к выходу синхронизатора, генератор калиброванной частоты, выход которого соединен со вторыми входами первого и второго каскадов совпадения и второго счетчика, схему сброса первый вход которой соединен с выходом синхронизатора, подключенным также ко второму входу первого триггера, второй вход - с иыходом первого триггера, а выход - с входом третьего счетчика, введены пятыА счетчик, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами 6 синхронизатора и второго каскада совпадения и третий каскад совпадения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго каскада совпадения и пятого счетчика, а выход - ко второму входу четвертого счетчика. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого измерителя. Измеритель содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучатель 3, приемник 4, усилитель .5 и формирователь 6, генератор 7 калибг рованной частоты, счетчик 8, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора I, последовательно соединенные триггер 9, первый вход которого подключен к выходу синхронизатора 1, а второй - к выходу формирователя 6, каскад 10 совпадения, второй вход которого соединен с выхог до генератора 7, умножитель 1 частоты, счетчик 12, триггер 13, второй вход которого соединен с выходом триггера 9, и каскад 14 совпадения, второй вход которого соединен с выходом генератора 7, каскад совпадения 15, счетчик 16, первые входы которых подключены к выходу каскада совпадения 14, а второй вход каскада совпадения 15 - к выходу счетчика 16, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора I, схему 17 сброса, первьй вход которой соединен с выходом синхронизатора 1, подключенного также к первому входу триггера 9, второй - с выходом триггера 9, а выход - с выходом счетчика 12. Умножитель 11 частоты выполнен в виде счетчиков 18 и 19, вторые входы которых соединены между собой и подключены к выходу синхронизатора 1, первый вход счетчика I8 является входом умножителя II, а первый вход счетчика 19 соединен с выходом генератора 7. Устройство работает следующим образом. Импульс с выхода синхронизатора 1 поступает на вход триггера 9 и устанавливает его в состояние I, Одновременно этот импульс служит сигналом сброса для счетчиков 8,12,16, 18 и 19 и запускающим импульсом для генератора 2 зондирующих импульсов. С выхода генератора колебания возбуждают излучатель 3, проходят через исследуемый сахарный раствор и возбуждают приемник 4. Далее импульс 5 усиливается усилителем 5 и поступае на формирователь 6, который генерирует на своем выходе импульс с крутыми фронтами, поступающий на вход 2 триггера 9 и опрокидывающий его в состояние О. Таким образом, на выходе триггер 9 получается прямоугольный импульс, длительность которого равна времени распространения ультразвуковых коле баний в исследуемом сахарном раство ре. Этот импульс служит импульсом сброса для счетчика 12, поступает на вход триггера 13 и одновременно на вход каскада 10 совпадения, на другой эход которого поступают импульсы с выхода генератора 7. калиброванной частота. Выход кас када 10 совпадения соединен с входо счетчика 18 умножителя II частоты. В счетчике 18 фиксируется число, ра ное количеству импульсов, поступивших на его вход за время t naAt-i На вход счетчика 19 умножителя 11 частоты поступают импульсы с выхода генератора 7 калиброванной час ты. Частота на выходе умножителя частоты равна .. кс«Л У1 TV 1 10 . где п - количех:тво декад умножителя. После умножения импульсы с часто той f поступают на вход счетчика 12. Выход счетчика 12 емкостью Ncu. соединен с выходом 2 триггера 13, н выходе которого формируется прямоугольный импульс длительностью ti Меч.11-10 поступающий на вход каскада 14 совп дения, на другой вход которого подаются с выхода генератора 7 импульсы с частотой fy , Количество импульсов, получаемых на выходе каскада 14 совпадения,равно Nn fv« -tfti Т ал- 1-щ- Импульсы с выхода каскада 14 совпадения поступают на вход счетчика 16 и -каскада 15 совпадения, на другой вход которого поступает прямоугольный импульс с выхода счетчика 16 емкостью NcM-tt). Причем задержка 6 t J поступления импульса на вход кас када 15 совпадения равна Количество импульсов, получаемых на выходе каскада 15 совпадения, 8, равно фиксируемое в счетчике и, Nr), - 1сч,-(б ЬКС( а-е-{кал Если установить N и , то в счетчике 8 будет зафиксировано число, соответствующее относительной плотности концентрации сухих веществ исследуемого сахарного раствора k, т.е. k ac-b , - скорость распространения ультразвуковых колебаний в исследуемом сахарном раствореj a,b - коэффициенты, зависящие от вида раствора и его температуры. Точность измерения относительной ir плотности сахарных раство15ов определяется выбором f)«jA длиной измерительной базы и точностью установки N. NcMtb соответствующими коэффициентамиа и Ь. Предлагаемый измеритель позволяет производить непрерьганый контроль относительной плотности движущихся потоков сахарных растворов в лабораторных и производственных условиях, обеспечивает непосредственную цифровую индикацию относительной плотности. Формула изобретения Ультразвуковой измеритель относительной плотности растворов, содеращий последовательно соединеннь1е синхронизатор, генератор зондируюих импульсов, излучатель, приемник, силитель, формирователь, первый риггер, первьй каскагд совпадения, множитель частоты, выполненный в иде первого и второго счетчиков, ервые входы которых соединешл межу собой и подключены к выходу синхроизатора, третий счетчик, второй риггер, второй вход которого соедиен с выходом первого триггера, и торой каскад совпадения, четвертый четчик, первый вход которого подлючен к выходу синхронизатора, генеатор калиброванной частоты, выход оторого соединен со вторыми входами ервого и второго каскадов совпаде- няя и второго счетчика, схему сброса первый вход которой соединен с выходом синхронизатора, подключенным также ко второму входу первого триггера , второй вход - с выходом первог триггера а выход - с входом третьего счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения функ1Ц1ональных возможностей и повышения точности измерения, он снабжен- пятЪ1М счетчиком, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами синхронизатора и второго каскада совпадения, и тре8тьим каскадом совпадения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам второго каскада совпадения и пятого счетчика, а выход - ко второму входу четвертого счетчи а. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 792135, кл. G 01 N 9/00, 17.10.79 2, Авторское свидетельство СССР № 626410, кл. G 01 N 29/04, 1977 (прототип),

О

«iч

Л

ai

Ч