Цифровое устройство для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний Советский патент 1982 года по МПК G01H5/00 G01N29/00 

394 тельность, выход которого соединен с вторым входом кточа, делителем импульсов, вход которого соединен с выходом г& нератора опорных импульсов, первый выход - с входами счетчика и интегратора, второй выход - с входом генератора зо№дирующих импульсов, а третий выход - с входом преобразователя напряжение длительность, второй линией задержки, вход которой соединен с вторым выходом второго триггера, и вторым усилителем, включенным между второй линией задержки и вторым триггером, вторые входы триггеров соединены с выходом генератора зондирующих импульсов и входом второго усилителя, второй вход первого усилителя подключен к выходу первой линии задержки, а вход счетчика подключен к выходу ключа. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 зондирующих импульсов, приемно-передаюишй преобраз ватель 2, приемный преобразователь 3, первый усилитель 4, первый и второй триггеры 5 и 6, первую линию 7 задержки, генератор 8 опорных импульсов, первый ключ 9, первый вход которого под.ключен к выходу генератора 8 опорных импульсов, счетчик 10. Креме того, устройство содерзкит последовательно .соединенные блок 11 вычитания, два входа которого подключены к первым выходам триггеров 5 и 6, и тегратор 12 и преобразователь напряжение - длительность 13, выход которого соединен с вторым входом ключа 9, дещггель 14 импульсов, вход которого соединен с выходом генератора 8 опорных импульсов, первый выход - с входами, счетчика 1О и интегратора 12,. второй выход - с входом генератора 1 зондирую щих импульсов, а третий выход - с входом преобразователя нащ женве - длител ность 13, вторую линию 15 задержки, вход которой соединен с вторым выходом второго триггера 6, и второй усилитель 16, включенный между второй линией 15 задержки и вторым триггером 6. Вторые входы триггеров 5 и 6 соединены с выходом генератора 1 зондирующих импульсов и входом второго усилителя 1б Второй вход первого усилителя 4 подключен к выходу первой линии 7 задержки, а вход счетчика 10 - к выходу ключа 9. Устройство содержит- также акустические волноводы 17 и 18. В Цифровое устройство для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний.работает следующим образом. Импульсы с выхода генератора 8 опорных импульсов поступают на вход делителя 15 импульсов, осуществляющих деление и распределение последних. Импульсы с выходов делителя 14 поступают на входы интегратора 12, счетчика 1О, приводя их в исходное состояние, на вход генератора 1 зондирующих импульсов и на вход преобразователя напряжение - длительность 13. Импульсы, поступающие с делителя 14 ; на вход генератор азондирукшшх импуль-. сов, приводят к выработке короткдго возбуждающего видеоимпульса, поступающего на входы первого и второго триггеров 5 и 6, усилителя 16 и приемн6-51ередак щего преобразователя 2 ультразвуковых колебаний. При поступлении возбужда1рщего импульса на вход триггера 6 последний переходит в положение, при котором с его прямого выхода через линию 15 постоянной задержки на управляющий вход усил теля 16 подается разрещающмй сигнал с задержкой t При этом I где , - прохождения ультразвукового колебания по акустическому во/ьнбводу 17. . При поступлении импульса на вход триггера 5 последний переходит в положение, при котором с его прямого выхода через линию 7 постоянной задержки на управляюший вход усилителя 4 подается разрешающий сигнал с задерж. При этом ., t. C ffti где f j. - время проходщения ультразвукового колебания через контролируемую среду; t-j - время прохождения ультраз тсоВ|0го колебания по акустическому волноводу 18. При поступлении импульса на приемнопередающий преобразователь 2 последний возбуждается и образует ультразвуковые колебания, окоторые проходят по акустическому волноводу 17, частично излучаются в контролируемую среду, проходят далее через другой акустический волновод 18, принимаются приемным преобразовате„ем 3 ультразвукош 1х колебаний и, чаотично отражаясь от границы волновод измеряемая среда вследствие различия акустических импендансов материала волновода и состава измеряемой среды, воэ вращаются обратно по волноводу 17 к преобразователю 2. Принятые преобразователями 2 и 3 ультразвуковые колебания преобразуются в электрические сигналы прступаюпгае на входы соответственно усилителей 16 и 4, которые уси ливают и формируют принятые сигналы, так как на управляющие входы их поданы сигналы разрешения. Усиленный и сфо1 мированный усилителем 16 сигнал посту пает на триггер 6, переводя последний в исходное положение. При этом длитель ность импульса на инверсном выходе триггера 6 равна где С, Тг - времена задержки сигнала в усилителе 16 и триггере 6. Усиленный и сформированный усилителем 4 выходной сигнал поступает на вхо триггера 5, переводя последний в исходцое состояние. При этом длительность импул1 са на прямом выходе триггера 5 равна . где и ТJ - времена задержки сигнала в усилителе 4 тй триггере 5. На выходе блока 11 вычитания действует импульс, длительность которого равйа , При идентичности материал/а вояноводов 17 и 18 и равенстве их линейных ра меров, а также идентичности характеристик усилителей 4 и 16 и триггеров 6 и .5 можно записать где Vf - время задержки в волноводе; Та - время задержки в усилителе и триггере. Таким образом, длительность импульс на выходе блока 11 вычитания равна только длительности прохождения ультразвукового колебания через контролируему среду. Импульс с выхода блока 11 поступает на интегратор 12, где преобразуется в напрйжение, величина которого пропорцио нальна длительности входного импульса. Указанное напряжение в преобразователе 13 напряжение - длительность при поступлении на его вход запускахршего импульса с третьего выхода делителя 14 преобразуется в импульс, длительность которого обратно пропорциональна вход. ному напряжению. Выходной импульс преобразователя 13 через ключ 9 вызывает заполнение счетчика 1О импульсами от генератора 8. опорных импульсов, число которых пропорционально скорости ультразвуковых колебаний в контролируемой среде. Предлагаемое устройство позволяет с высокой точностью к производительно производить измерение скорости за счет исключения задержки в электрических цепях и волноводах. Формула изобретения Цифровое устройство для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний, содержащее последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, приемно-передающий преобразователь, приемный преобразователь, пе1жый усилитель, первый и второй триггеры, первую линию задержки, генератор опорных импульсов, первый ключ, первый вход которого подключен к выходу генератора опорных импульсов,и счетчик, отличающееся тем, что , с целью повышения точности и. производительности измерений, оно снабжено последовательно соединенными блоком вычгггания, два входа которого подключены к первым выходам триггеров, интегратором и преобраз1 вателем напряжение - длительность, вы ход которого соединен с вторым входом ключа, делителем импульсов, вход кот1 рого соединен с выходом генератора опор, ных импульсов, первый выход - с входами счетчика и интегратора, второй выход - с входом генератора зондирующих импульсов, а третий выход - с входом преобразователя напряжение - длитель ность, второй линией 3 1держки, вход которой соединен с вторым выходом второго триггера, и вторым усилителем, вклй ченным между второй лтагией задержки и вторым триггером, вторые входы триггеров соединены с выходом генератора зондирующих импульсов, и входом второго усилителя, второй вход первого усилителя подключен к выходу первой линии задержки, а вход счетчика подключен к выходу ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 658466, кл. Q О1 N 29/00, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 697911, кл. GOIN 29/04, 1977 (прототип).