Ультразвуковое устройство для измерения плотности среды

Ультразвуковое устройство для измерения плотности среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублин (I I) 1Î02951 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)заявлено 02.11 81(2I) 3351196/25-28 с присоединением заявки.% (23)Приоритет

Опубликовано 07.03.83. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 09 .03 .83 (51)М. Кл.

G 01 и 29/02

G 01 N 9/04

fdCf43pCI89lllfbIll квивтвт

СССР м девам кзобретевкй и открытии (53) УДК 534,14

) — - (888,8)

I!

i „:-

E (72) Авторы изобретения

В.А. Сукацкас и Э.В. Станкявичюс (7 I ) 3 ая в и тел ь

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРО 1СТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЛОТНОСТИ СРЕДЫ

Изобретение относится к технике акустических измерений и может быть использовано для измерения плотности жидких сред при исследовании их свойств.

Известно ультразвуковое измеритель" ное устройство, содержащее генератор зондирующих импульсов, камеру с излучающим и приемным преобразователями, усилитель, схему определения уровня о

0,707, блок настройки, формирователь импульсов, фильтр и индикатор Pl).

Недостатком устройства является нйзкая точность определения плотности среды, так как информация о плот- 15 ности может быть получена только с помощью расчета сложной зависимости потерь от-удельного акустического сопротивления среды. го

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое устройство для измерения плотности среды, содержащее последовательно соединенные блок настройки, диапазонный генератор, ключ, излуча)ъ ий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель, блок опред 1ения уровня 0,707, формирователь импульсов, измерительный блок и индикатор (2).

Недостатками известного устройства являются большое время измерения из-за установления переходного процесса фильтра низкой частоты и влияние на результат измерения изменения периода биений при изменении полосы пропускания излучающего преобразователя.

Цель. изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковое устройство для измерения плотности среды, содержащее последовательно соединенные блок настройки, диапаэонный генератор, ключ, излучающий преобразователь, приемный ппреобразователь, усилитель, блок on9 1 4 рительный блок 10 выполнен в виде двух коммутаторов 18 и 19, входы которых являются входами измеоительного блока, опорного генеоатооа 20 выходы которого соединены со вторыми входами коммутаторов 18 и 19 и вычислительного блока 21, включенного между коммутаторами 18 и 19, выход которого является выходом измерительного блока 10.

Устройство работает следующим образом.

Блок 1 настройки вырабатывает линейно нарастающие или убывающие напряжения 22 (фиг, 2), изменяющие частоту генератора 2 по треугольному закону. Высокочастотный электрический сигнал через ключ 3. преобразуется преобразователем 4 в ультразвуковые волны. Приемный преобразователь 5 преобразует волны, прошедшие через изделие 6, заполненное средой в электрический сигнал, усиливаемый усилителем 7. Ввиду широкополосности преобразователя 5 его выходное напряжение 23 оказывается модулированной по закону резонансной характеристикой преобразователя 4, когда частота генератора 2 изменяется вбли- зи его резонанса. Напряжение 24 преобразователя 5 максимально, когда частота равна резонансной частоте излучающего преобразователя 4, и уменьшается при изменении частоты. Когда напряжение превышает 0,707 от максимального значения, срабатывает блок 8 определения уровня 0,707, и на выходе формирователя 9 формируются положи" тельные импульсы 25, длительность которых пропорциональна полосе пропускания излучающего преобразователя 4 т„= и, где Ы - полоса пропускания преобразователя 4.

На Фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на 39 фиг. 2 — эпюры напряжения отдельных блоков устройства.

Ультразвуковое устройство для измерения плотности среды содержит после- довательно соединенные блок 1 настройки, диапазонный генератор 2> ключ 3, излучающий преобразователь 4 и приемный преобразователь 5, расположенные на изделии 6, усилитель 7, блок 8 определения уровня 0,707, фор- > мирователь 9 импульсов, .измерительный блок 10 и индикатор 11. Блок 12 on" ределения задержки выполнен в виде двух пиковых детекторов 13 и 14, первые входы которых соединены с блоком 1 настройки, а вторые входы — с .. выходом формирователя 9 импульсов, последовательно соединенных схемы 15 сравнения, два входа которой соединены с выходами пиковых детекторов 13 и 14, третий вход - с блоком 1 настЮ ройки, а выход - с вторым входом ключа 3, и формирователя 16 интервала времени, выход которого соединен со вторым входом измерительного блока 10, а также порогового элемента 17, вход которого соединен с выходом усилителя 7, а выход - с вторым входом форми. рователя 16 интервала времени. ИзмеВ свою очередь ьf=yC, где - плотность исследуемой среды;

С - скорость ультразвука в исследуемой среде.

Ультразвуковые волны достигают преобразователя 5 с опозданием т =Klc где 1 - расстояние между преобразователями.

Блок 12 определения задержки вырабатывает положительный импульс длительностью, равной опозданию Т, следующим образом.

3 1002 ределения уровня 0,707, формирователь импульсов, измерительный блок и индикатор, снабжено блоком определения задержки, выполненным в виде двух пиковых детекторов, первые входы кото- рых соединены с блоком настройки, а вторые входы — с выходом Формирователя импульсов, последовательно соединенных схемы сравнения, два входа которой соединены с выходами пиковых де- Е текторов, третий вход - с блоком настройки, а выход — с вторым входом ключа, и Формирователя интервала времени, выход которого соединен с вторым входом измерительного блока, а также порогового элемента, вход которого соединей с выходом усилителя, а выход — с вторым входом формирователя интервала времени.

Кроме того, измерительный блок выполнен в виде двух коммутаторов, вхо26 ды которых являются входами измерительного блока, опорного генератора, выход которого соединен с вторыми входами коммутаторов и вычислительного блока, включенного между коммутаМ торами, выход которого является выходом измерительного блока.

2. Ультразвуковое устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что измерительный блок выполнен в виде двух коммутаторов, входы которых являются входаМи измерительного блока, опорного генератора, выход которого соединен с вторыми входами коммутаторов и вычислительного блока, включенного между коммутаторами, выход которого является выходом измеоительного блока.

l. Авторское свидетельство СССР к 4Я3725, кл. G 01 N 29/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР и 757975, кл. G Ol 1 29/00, 1980 (прототип) .

5 10029

Линейно нарастающее или убывающее напряжение 22 с блока 1 настройки поступает на пиковые детекторы 13 и 14.

При нарастающем управляющем напряжении 22 в момент окончания положитель- у ного импульса формирователя 9 детектор 13 фиксирует соответствующий уро" вень управляющего напряжения 0.1, а при убывающем напряжении:.срабатывает детектор 14, фиксируя уровень О . -IO

Эти фиксированные уровни поступают на входы схемы 15 сравнения, и на выходе этой схемы вырабатываются положительные импульсы 26. Они воздействуют на управляющий вход ключа 3, под 15 соединяя диапазонный генератор 2 к преобразователю 4, и поступают на один из входов формирователя 16 интервала времени, на другой вход которого через пороговой элемент 17, выраба- 20 тывающий сигнал 27 с крутыми Фронтами поступает выходной видеосигнал усилителя 7. На выходе формирователя 16 интервала времени вырабатывается положительный импульс 28, равный 25 времени опоздания

Т = К/с где К - константа.

Таким образом, на измерительный блок 10 поступают импульсы, длитель- зо ность которых соответственно равна

Т - К/с и Т = P с. При их воздействии на коммутаторы 18 и 1.9 на вычислительный блок 21 поступает соответствующее количество импульсов опорного генератора 20 N q = $ С и йg К/С.

При их умножении индикатор ll фиксирует число импульсов Я =Й„ х М = О, пропорциональное плотности измеряемой среды.

Изобретение позволяет повысить точность измерения плотности путем увеличения частоты опорного генератора и измерения абсолютного значения скорости ультразвука в среде.

Формула изобретения

1. Ультразвуковое устройство для измерения плотности среды, содержащее

51 6 последовательно соединенные блок настройки, диапазонный генератор, ключ, излучающий преобразователь, приемный преобразователь, усилитель, блок определения уровня 0,707, формирователь импульсов, измерительный блок и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности измерения, оно снабжено блоком определения задержки, выполненным в виде двух пиковых детекторов, первые входы которых соединены с блоком настройки, а вторые входы - с выходом формирователя импульсов, последовательно соединенных схемы сравнения, два входа которой соединены с выходами пиковых детекторов, третий вход — с блоком настройки, а выход - с вторым входом ключа, и формирователя интервала времени, выход которого соединен с вторым входом измерительного блока, а также порогового элемента, вход которого соединен с выходом усилителя, а выход - с вторым входом формирователя интервала времени.

Источники информации, йринятые во внимание при экспертизе

1 002951

ФжР

ВНИИПИ Заказ 1539/26 Тираж 871 Подписное филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4