Ультразвуковой измеритель температуры газовых сред Советский патент 1982 года по МПК G01K11/24 

(S) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ГАЗОВЫХ СРЕД

1

Изобретение относится к температурным измерениям, и предназначено для измерения температуры высокотемпературных газовых потоков.

По основному авт. св. № 711383 известен ультразвуковой измеритель температуры газовых сред, содержащий генератор импульсов, излучатель и приемник акустических колебаний, последовательно соединенные селек- to тор, блок задержки, триггер, два интегратора, генератор пилообразного напряжения, схему сравнения и частотомер, причем выход генератора импульсов соединен со входом селектора, вы-15 ход приемника соединен со вторыми входами триггера и генератора пилообразного напряжения, а выход схемы сравнения соединен со входом генератора импульсов и вторыми входами ин- 20 теграторов 1.

Недостатком устройства является зависимость результатов измерения от расстояния между излучателем и

приемником акустических колебаний, что не позволяет с высокой точностью измерять температуру объектов различной протяженности.

Цель изобретения - повышение точности измерения температуры объектов различной протяженности.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковой измеритель температуры газовых сред введен измеритель расстояния между излучателем и приемником акустических колебаний, а в интеграторы дополнительно введены схемы регулирования постоянной интегрирования соединенные с выходом измерителя расстояния.

На .фиг. 1 представлена структурная схема; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства.

Измеритель содержит генератор 1 импульсов, излучатель 2 акустических колебаний с волноводом 3, п;5иемник акустических колебаний, включающий волновод и преобразователь 5 акусти ческих колебаний в электрический сигнал и приемник 6, селектор 7 блок 8 задержки,Vтриггер 9, интеграторы 10 и 11 : со схемами регулирования постояннрй интегрирования, генератор 12 пилообразного напряжения, схему 13 сравнения, частотомер И и измеритель 15 расстояния. Устройство работает следующим образом, В начальный момент времени tg (фиг. 2а) генератор 1 импульсов создает импульс напряжения, который возбуждает излучатель 2 и одновременно запускает селектор 7. Во время действия электрического импульса излучатель 2 возбуждает в акустическом волноводе 3 импульс (фиг. 26), который торцом этого волновода излучается „ .„1°.:.,....... .„«.. . « „. в исследуемую СреДу, например в поток высокотемпературного газа. Возбужденные ультразвуковые волны распро страняются по исследуемой среде, принимаются приемником акустических колебаний, в котором преобразователем Ь акустических колебаний преобразуются в электрический сигнал (фиг. 2в), приемником 6 усиливаются, нормируются по амплитуде и длительности (фиг. 2г). Сигнал на выходе приемника запаздывает относительно момента t на временной интервал г« С.. где Т- - время задержки сигнала в электрических цепях и в приемнике 6; .fg, - время задержки в волноводе; Tj время задержки в исследуемой среде. Некоторая часть энергии излучаемых ультразвуковых колебаний отражается от границы волновод - исследуемая ере среда из-за различия акустических импедансов волновода и среды. Отраженный акустический импульс (фиг. 2д) излучателем 2, в качестве которого ис пользуется обратимый преобразователь, например пьезоэлектрический, преобра эуется в электрический сигнал, селектируется селектором 7 и поступает на 8ХОД блока 8 задержки, время задержки которого равноСэС выхода блока 8 задержки сигнал (фиг. 2е) поступает на первый вход ; 4 триггера 9 с временным сдвигом относительно момента времени to равным 2 г На второй вход триггера 9 поступает сигнал с временным сдвигом to . Таким образом, на выходе триггера 9 формируется прямоугольный импульс с длительностью (1 Q (фиг. 2ж). Этот импульс подается на первый интегратор 10, на выходе которого образуется импульс (фиг. 2и), амплитуда которого где Ugx амплитуда импульса на входе интегратора; К - постоянная интегрирования интегратора. Сигнал с выхода интегратора 10 , i поступает на интегратор 11, на выходе которого образуется импульс (фиг. 2к) с амплитудой и (K K UexfS)/2 Сигнал с выхода интегратора 11 поступает на вход генератора 12 пилообразного напряжения, который формирует инейно убывающее напряжение, изменяющееся от максимального значения до нуля, поступающее на вход схемы 13 сравнения. В момент, когда напряжение на выходе генератора 12 достигает нулевого значения, схема сравнения вырабатывает импульс напряжения, который запускает генератор 1 импульсов и устанавливает интеграторы 10 и 11 в начальное состояние. Процесс измерения температуры повторяетПериод ОДНОГО цикла измерения .,K,OexC {, ., «..1 постоянный коэффициент, Частотомер 14 измеряет частоту следования импульсов на выходе схемы 13 сравнения, которая равна О exS -i i Измеритель 15 расстояния измеряет расстояние между волноводами излучателя и приемника. |1ри выполнении условия К К,2. Т которое автоматически обеспечивает-

ся схемами регулирования постоянной времени интеграторов по сигналу с измерителя расстояния, частота следования импульсов прямо пропорциональна квадрату скорости V ультразвука $ в среде и соответственно прямо пропорциональна измеряемой температуре.

Наличие новых элементов обеспечивает независимость показаний измерителя температуры от расстояния между излу- Ю чателем и приемником ультразвуковых колебаний, что позволяет с высокой точностью измерять температуру газовых сред различной протяженности.

Формула изобретения ts Ультразвуковой измеритель температуры газовых сред по авт. св. №711383,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры объектов различной протяженности, в него введен измеритель расстояния между излучателем и приемником акустических колебаний, а в интеграторы дополнительно введены схмы регулирования постоянной интегрирования, соединенные с выходом измерителя расстояния.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

уг.2