Способ калибровки приборов для измерения скорости распространения ультразвука Советский патент 1982 года по МПК G01H5/00 

(54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ПРИБСРОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКА

I

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть исшользОваво дня калибровки ут&тразвуковых приборов, преимуществевшо автоциркупяиионного типа предназначенных для измерения скорости распространения ультразвука, шпрн Мёр, Б жидкой среде.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению нвая&тся способ калибровки приборов для измерения скорости распространения ультраз&уяв, заключахшшйся в том, что через акустически стабильную среду пропускают ультразвуковые колебания и определяют разность длительностей распространения сигналов, учитываемую при калибровке tl .

Недостатком известного способа является наличие погрешностей, обусловленных относительно невысокой точностью осциллографических методов измерения времеяшых интервалов, И9пользуемых в данном способе.

Цель изобретения - повышение точности калибровки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе калибровки приборов для измерения скорости распространения ультразвука, заключаюшемся в том, что через акустически стабильную среду про- пускают ультразвуковые колебания и определяют разность длительностей распространения сигналов, учитываемую при ка10либровке, дополнительно через среду пропускают пакеты ультразвуковых сигналов с заданным количеством импульсов автоциркуляции, период повторения каждого из которых включает п переотражений

IS сигнала в акустической среде, затем че- . рез среду пропускают пакеты ультразвуковых сигналов с тем же количеством импульсов автодиркулягцни, но с периодом повторения каждого из импуттьсов автоЯюфкуляции, включающим тп переотражений сигнала в акустической среде, и по приведенной разности длительностей распространения групп сигналов, состоящих из импульсов автоциркуляции для пит пере отражений пакетов ультразвуковых сигналов в среде, находят время задержки сиг нала в его электронной схеме, соединительных кабелях, пьезопреобразрвателях и защитных мембранах и с его учетом калибруют прибор. На чертеже приведена блок-схема устройства реализующего способ. Устройство содержит последовательно соединенные схему 1 управления, калибруемый- ультразвуковой измерительный прибор 2 с односторонним доступом к акустической среде, схему 3 соединение и согласования, приемно-излучающий пьезопреобразователъ 4, защитную мембрану 5, исследуемую акустическую среду 6 и отражатель 7. К ультразвуковому прибору 2 присоединены измеритель 8 временных интервалов, который связан со схемой 1 управления посредством вычислительного ;устройства 9. Способ осуществляется следукнцим образом. Схема,1 управления периодически включает ультразвуковой измерительный прибор 2 в режим автодиркуляционного измерения скорости распространения ультразвука, обеспечивая заданное количество импульсов автодиркулядии в каждом цикле измерений. При этом для одного пакета ультразвуковых сигналов обеспечивается п переотражений сигнала в акус тической среде в каждом импульсе авто- циркуляции, лш другого такого же пакета ультразвуковых сигналов обеспечивает ся m переотражений сигнала в акустической среде для каждого из импульсов автоциркулядии. По приведенной разности длительностей двух групп сигналов, кажда ИЗ которых включает в себя К импульсов автошфкутищии, но с разными ш{аченнями (пищ ) числа переотраЖеянй пакетов ультраз ковых сигаалов в соответствую,noOt импульсах автодиркупяции вычислительное устройство 9 опредепяегг общую задержку сигнала в электронной осеме, соедпнт рльных кабелях, пьезопреобразоватедтяк и защитных мембранах. Величина этой задержки является калибровочной в вносится как поправка в результаты из мерения скорости распространения ультра звука. Алгоритм работы вычисяительного уст ройства 9, по нахождению указанной суммарной задержки сигнала основан на сяедующих выводах и соотношениях. Период Т повторения импульсов автоциркуляции при п переотражениях пакета ультразвуковых сигналов равен полному времени Тр распространения сигнала в акустически контролируемой, среде с учетом задержек сигнала t д - в элект|юнной схеме и соединительных кабелях; t пр - в пьезопреобразователях; t - в защитных мембранах T. И) Время Тр распространения ультразвукового сигнала в среде можно представить следунлцим образом Тр 1111 ц-пинрдг) где п - количество переотражений сигнаула в акустической срере; t р - время щэямоги распространения сигнала п акустической базе длиной L } С - скорость ультразвука в среде. Длительность Т, группы сигналов, состоящей из К импульсов автодиркуляшга, для случая п переотражений пакетов ультразвуковых сигналов, с учетом выражений (1) и (2) можно представить в вид« (nH)tp4ta-i, сз) 11ЧА 1 ПР „) по аналогии, длительность Т группы сигналов состоящей из К импульсов авто циркуляции, но при m переотражения пакетов ультразвуковых сигналов (wHHpH2.(4} Совместное решение уравнений (3) и (4) относительно i j , при исключении величины t р , позволяет найти выражение для времени задержки электрического сигнала tj, в электрической схеме измерительного прибора, соединительных кабелях, пьезопреобразователя и защитной мембране. . S Klw-n) Полученное выражение используется при составлетга программы для вычислительного устройства 9 при проведении калибровки измерительньпс приборов. После определения .величины t« скорость распространения ультразвука в среде может быть найдена с учетом следующих соотношений. Частота Pjj автоциркуляции импульсов в пакете определяется полным временем lnH)tpHj 4l(tnpHw)-f При m -раз переотражениях сигнала в акустической среде частотй F авгго гофкутшцш импульсов равна l(WH)(inp+tM) Вьфажение для сшредеяения сксрости распространения ультразвуковых колебаний, найденное из (2), может бёыть пред ставлено с учетом (6) в следующем виде)-1.-Р„ ) 1-Рп- С с учетом выражения (8) может бшъ составлена грограмма для: вычислительно го устройства по сщределеншо скорости распространения у71ЬТразвукоЕ1дх колсбсь1ШЙ в акустической среде. Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность калибровки прибс в для измерения распростран09Еий ультраз кьвых колебаянй и автсиъ атиз11ровать как процесс калифовки так и Ефкщесс измерения скоростя: V Ф.о р м У Я а из о б ре т в н и я Способ п рнборов для взт мертвя скорости расщюстранения упьтразвука, эакяючаюшайся в тсп, что через 97 акустически стабгошную среду пропускают: ультразвуковые копебавкя и определяют разность длитепьжхггей распространения сигналов, учитывавм ую при калибровке, отличающейся тем, что, с целью повышения точности калибровки, через среду щкшускагот пакеты ультразвзпковых сигналов с заданным количеством импульсов автсяпфкуляцщ, период повторения каждого из которых включает ц переотражеШЕй сигнала в акустической среде, затем через среду пропускгиот пакеты ультразнуконых сигналов с тем же количеством импульсов автошфкузг щш, но с периодом повторения каждого из utM пут&сов автоциркулшши, включающим тП перёотражений сигнала в акустичесасой среде, и по приведенной разности длительностей распространения групп сигналов, состояпщх КЗ им1 яьсов автошфкулядии дает ft и п переотражений пакетоц ультразвуковых сигналов в среде, находят время задержки сигнала в его электронной схеме, соединительных кабелях, пьезощ}&« образователях и запШтньсс мембранах и с его-З чётом калибруют прибор. Источники информации, лфинятые во внимание при 1. Авторское свидетегшство № 413386, кл. И 01 Н 5/00,1972 (прототип).

Г