Измеритель скорости ультразвука Советский патент 1982 года по МПК G01N29/00 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

Изобретение огносигся к упьгразвуковой контрольно-измерительной технике и может быть использовано, например, при определении параметров высокотемпературных газовых потоков. Известно устройство для измерения скорости ультразвука содержащее генератор непрерывных колебаний, генератор импульсов высокой частоты, излучатель и приемник ультразвуковых колебаний, усилитель, генератор видеоимпульсов и электронный счетчик LIT. Сущ-ественным недостатком этого устройства является низкая помехоустойчивость, вызванная искажениями формы при нятого акустического сигнала при контро ле сред с флуктуирующими параметрами и сильньол затуханием например, потоков высокотемпературных газов. . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель скорости ультразвука, содержащий электроакустически последовательно соединенные генератор возбуждающих импуль сов, излучающий и приемный ультразвуковые преобразователи, приемник, а также устройство регулируемой задержки, устройство адаптивной задержки и импульсный селектор, причем первый вход устройства адаптивной задержки соединен с выходом приемника, а второй вход через устройство регулируемой задержки и импульсный селектор соединен с выходом генератора 2. Недостатком этого измерителя также являе1х;я недостаточная точность и поме- хоустойчивость. Цель изобретения - повышение точности и помехоустойчивости измерения. Указанная цель достигается тем, что в известном измерителе скорости ультразвука, содержащем электроакустически последователыго соединенные генератор возбуждающих импульсов, ,13лучающиЯ и приемный ультразвуковые преобразователи, приемник; а также первый временной селектор, дополнительно введены последовательно соединенные коммутатор, DTOJой временной селектор, измеритель временных интервалов и вычислитель, а генератор возбуждающих импульсов выполнен в виде тактового генератора, генератора пи лообразного напряжения и генератора управляемой частоты, причем выход тактового генератора непосредственно подключен к первым входам генератора управля емой частоты, коммутатора, первого временного селектора и ко вторым входам второго временного селектора, измерителя временных интервалов и вычислителя, а также через генератор пилообразного напряжения и генератор управляемой час тоты ко второму входу коммутатора, выход приемника через первый селектор подсоединен к третьему входу коммутатора. На фиг. 1. представлена блок-схема измерителя; на фиг. 2 - временные эпюры, поясняющие его работу. Измеритель содержит генератор 1 возбуждающих импульсов, соединенный с излучающим ультразвуковым преобразовате- пем 2. Приемный ультразвуковой преобразо ватель 3 соединен с приемником 4, выход которого подключен ко второму входу первого временного селектора 5. Измеритель содержит последовательно соединенные коммутатор 6, второй временной селектор 7, измеритель 8 В15еменных интервалов и вычислитель 9. Генератор 1 возбуждающих импульсов 1 содержит так товый генератор 10, генератор 11 пилообразного напряжения и генератор 12 уп равляемой частоты. Выход тактового ге нератора 10 непосредственно подключен к первым входам генератора 12 управляемой частоты, коммутатора 6, первого временного селектора 5 и ко вторым входам второго временного селектора 7, иа герителя 8 временных интервалов и вычислителя 9, а через генератор 11 пилообразного напряжения и гецератор 1 2 управляемой частоты - ко второму входу коммутатора 6. Выход временного селектора 5 соединен с третьим входом коммутатора 6. Измеритель работает следукадим образом. В начальный момент времени to (фиг. 2, 13) тактовый генератор Ю вы рабатывает импульс, длительность которого выбрана меньшей врвмени прохожде . ния ультразвуковой волны через исследуемую среду. Этот импульс поступает на вход генератора 11 пилообразного на пряжения , на выходе которого образуегся возрастающее напряжение (фиг. 2,14), Одновременно импульсом 13 открывается генератор 12 управляемой частоты, частоту выходного сигнала (фиг, 2, 15) которого определяет возрастающее во времени напряжение 14 на его втором входе. Импульс 15 с переменной частотой заполнения поступает на излучатель 2,в котором преобразуется в акустический, проходит исследуемую среду и принимается принимающим преобразователем 3.За счет воздействия мультипликативной помехи в исследуемой среде форма сигнала искажается (фиг. 2,16). Одновременно во время действия импульса 13 с выхода тактового генератора 10 выход коммутатора 6 подключается к выходу генератора 1 возбуждающих импульсов, запускаются второй временной селектор 7 и измеритель 8 временных интервалов, вычислитель 9 сбрасывается в исходное состояние, а первый временной селектор 5 закрывается. При этом на первый вход второго временного селектора 7 поступает сигнал 15. Время селекции селектора 7 выбрано таким, чтобы ня его выходе формировался сигнал (фиг. 2, 17) только при поступлении на его вход; полупериода определенной длительности (например, по окончании третьего положительного полупериода). Выходным импульсом селектора 7 начинается отсчет времени задержки в измерителе 8 временных интервалов. По окончании импульса 13выход коммутатора 6 подключается к выходу первого временного селектора 5, который в это время открывается. В селекторе 5 выделяется принятый сигнал 16 и ограю чивается по амплитуде. На выходе се лектора 5 образуются прямоугольные импульсы, длительность которых соответственно равна длительности положительных полупериодов возбуждающего сигнала 15, Таким образом, на выходе селектора 7 образуется сигнал 18 в тот момент времени, когда длительность входного импульса равна времени селекщш селектора 7 (например, по окончании третьего импульса). Поскольку временное положение каждой точки сигнала 16 сдвинуто относительно соответствующей точки сигнала 15 на время t , равное BpovieHH прохождения ультразвуковой волны в неследуемой среде, можно считать, что на вход измерителя 8 временных интервалов поступают импульсы 17 и 18 с временНЬ1М сдвигом t .На выходе измерителя 8 формируется прямоугольный импульс 1-Э длительностью Ъ , равной времени прохождения ультразвуковой волны в контролируемой среде.В вычислителе 9 по иав лтной базе измерения и найденному значению времени прохождения С исчисляется скорость ультразвука /& Измеритель скорости ультразвука позволяет повысить точность и помехоустойчивость измерений параметров сред с сильным затуханием и при наличии сильной мультипликативной помехи. Это позволяет более достоверно контролировать исследуемые среды, а также способсгву- от более широкому внедрению ультразву- новых контрольно измерительных приборов. ормула изобретения Измеритель скорости ультразвука, содержащий электроакустически последовательно соединенные .генератор возбуждаю щих импульсов, излучающий и приемный ультразвуковые преобразователи, приемник, а также первый временной селектор о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с це-

Сриг.ч ЛЬЮ увеличения точности и помехозащищенности измерений, в него введены последовательно .соединенные коммутатор, второй временной селектор, измеритель, временных интервалов и вычислитель, а генератор возбуждающих импульсов выполнен в виде тактового генератора, генератора пилообразного напряжения и генератора управляемой частоты, причем выход тактового генератора непосредственно подключен к первым входам генератора управляемой частоты, коммутатора, и первого временного селектора, и ко вторым входам второго временного селектора, измерителя временных интервалов и вычислителя, а также через генератор пилообразного напряже шя и генератор управляемой частоты - ко второму входу коммутатора, третий вход которого через первый вр енной селектор подключен к выходу приемника. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Колесников А. Г. Ультразвуковые иалерения. М., Стандарт , 197О,с.82.2.Авторское свидегол1 :тво СССР № 58О498, кл. Q 0114 29/ОО, 1976 (прототип).

«V

5

а