Способ определения скорости ультразвука Советский патент 1981 года по МПК G01N29/00 

() СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения функционально зависящих от скорости ультразвука параметров и показателей жидких и газообразных сред.

Известен способ измерения скорости ультразвука, при котором формируют частотноманипулированные сигналы в контуре автоциркуляции в такт с периодом автоциркуляции }.

Недостаток известного способа в том, что ограничение амплитуды сигнала перед частотным детектированием вносит переменную составляющую задержки сигнала в синхрокольце, где остается не скомпенсированной и постоянная составляющая временной зедержки, что снижает точность измерений.

Наиболее близким к изобретению является способ определения скорости ультразвука при котором в среде возбуждают ультразвуковые волны, принимают их после прохождения через среду, преобразуют в электрические колебания, посредством электроблоков усиливают, детектируют, формируют основные импульсы, которыми вновь возбуждают ультразвуковые волны в среде, а о скорости ультразвука судят по величине, обратной измерительному интервалу времени, для получения которого вычитают из периода автоциркуля10ции электроакустического процесса сумму времени задержки ультразвуковых волн в преобразователях и времени задержки электрических колебаний в электронных блоках 2}.

15

Недостаток известного технического решения в низкой точности измерений, обусловленной тем, что компенсируется только постоянная составляющая паразитного времени задержки.

Цель изобретения - повышение точности измерений скорости ультразвука.

Указанная цель достигается тем, что из периода автоциркуляции допол3нительно вычитают задержку времени между основным и вспомогательным импульсами, а последний формируют в мо мент достижения передним фронтом про детектированных колебаний уровня, в два раза превышающего уровень формирования основных импульсов. На фиг. 1 и 2 приведены диаграммы поясняющие предлагаемый спослб; на фиг. 3 - схема устройства для реализации способа. На фиг. 1 в координатных напряжениях, (и) и времени (t) показан принятый акустический импульс после пре образования его в электрический, уси ления и детектирования. Причем и 2Uq3 - соответственно уровни формирования формирователей основных и вспомогательных импульсов, Ц и «. + Dj соответственно переменные составляющие паразитного времени задер ки от нестабильности момента привязки к переднему фронту принятого элек роакустического импульса при флуктуа ции амплитуды сигнала и изменении частоты излучения для уровней U.p и 2U(p, ta - интервал времени между моментами фиксации фронта принятого сигнала при достижении фронтом соответственно уровней Uqi и 2Uep, т - период колебаний основной гармонической составляющей излученного импульса, I и II - форма входного сигнала соответственно при максимальном и минимальном значениях амплитуды .колебаний. На фиг. 2 в масштабе оси времени показаны Т - период автоциркуляции импульсов по изложенному способу, со падающий с периодом автоциркуляций по известному способу, ал и 2см - составляющие постоянной части паразитного времени задержки, соответственно л, - время задержки в электронной схеме (определяемое, в основ ном, задержкой включения генератора) - время задержки в мембранах пре образователей, ISu - совпадает с Cs на фиг. 1, TM - измерительный интервал времени, равный времени прохож-. дения ультразвуковых колебаний в сре де и подлежащий измерению (меньше из меряемой части периода автоциркуляций в известном способе на величину -Si ). Устройство для реализации способа содержит измеритель 1 временных интервалов, гиперболический преобразователь 2, устройство 3 задержки, вхо которого подключен к выходу дополнительного формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу детектора (не показан). Способ реализуется следующим образом. При изменении амплитуды принятого сигнала, а также при смене частоты излучения (фиг. 1) пропорционально изменяется величина интервала €,, ЧТО приводит к появлению переменной составляющей задержки времени в периоде аетоциркуляций (в формирователе синхрокольца) и к снижению точности измерений. Поэтому предложено косвенно измерить интервал ц через (/г и вычесть последний из измерительного интервала фиксацией момента появления фронта принятого сигна ла на уровне 2U. После вычитания интервала /Cj из периода Т автоциркуляций с учетом предварительного вычитания из него (по известному способу) постоянной составляющей времени Сдл + 2См задержки (фиг. 2) имеем измерительный интервал Т,, свободный как от постоянной, так и от переменной составляющей паразитного времени задержки, а потому подлежащий измерению. Совокупностью функциональных блоков (фиг. 3) компенсируется переменная составляющая (Tj) паразитного времени задержки включением дополнительного формирователя , порог срабатывания которого устанавливают в два раза превышающим порог срабатывания основного формирователя (синхрокольца), а устройство 3 задержки настраивают на компенсацию постоянной составляющей паразитного времени задержки в синхрокольце, т.е. время распространения сигнала в устройстве 3 выбирают равным сумме времени СЭА + 2ь1л. В результате включения блоков устройства (фиг. 3) в режиме автоциркуляции сигнала импульсы с выхода основного формирователя синхрокольца устанавливают триггер 1 в первое устойчивое состояние, а импульсы с выхода дополнительного формирователя t через устройство 3 задержки через интервал а + Сэл + 2tw времени устанавливают триггер 1 во второе устойчивое состояние. Интервал времени появления импульсов между выходом основного формирователя синхрокольца и выходом дополнительного формирователя с учетом задержки сигнала на время С в основном формирователе (не показан) и на время + в формирователе 4 равен Jj . В итоге из мерительный интервал Т на выходе блока 1 меньше периода Т автоциркуляций на величину cg + (дц + Zt, что и обуславливает повышение точности измерений скорости ультразвука Описанный способ определения скорости ультразвука позволяет на порядок и более повысить точность измерений в широком диапазоне частот излучения при флуктуации амплитуды принятого сигнала. Формула изобретения Способ определения скорости ультразвука, при котором в среде возбуждают ультразвуковые волны, принимают их после прохождения через среду, преобразуют в электрические колебания, посредством электроблоков усили вают, детектируют, формируют основны 26 импульсы, которыми вновь возбуждают ультразвуковые волны в среде, а о скорости ультразвука судят по величине обратной измерительному интервалу времени, для получения которого вычитают из периода автоциркуляции электроакустического процесса сумму времени задержки ультразвуковых волн в преобразователях и времени задержки электрических колебаний в электронных блоках, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений, из периода автоциркуляции дополнительно вычитают задержку времени между основным и вспомогательным импульсами, а последний формируют в момент достижения передним фронтом продектированных колебаний уровня, в два раза превышающего уровень формирования основных импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 N 29/00, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № , кЛ. G 01 N 29/00, 1976 (прототип).

. Cft,

г

фие.г

срагЪ