Устройство для определения скорости ультразвука

Устройство для определения скорости ультразвука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3228742/18-28(22) 31.12.80 (46) 07.04.83. Вюл. 9 13 (72) Л.A. Галкин, Ю.А. Скрипник и Л.A., Глазков (53) 620.179.16+534.22(088.8) (56) 1. Гершгал Д.A., Фри)в)ан В.М.

Ультразвуковая технологическая аппа;ратура. )1., "Энергия", 1976.

2. Заявка франции )) .2341862, Кл. G 01 N 29/02, 1977 (прототип). (54)(57)- УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ . СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее

* генераторы фиксировайной, перестраиваемой и тактовой частот, излучающий и приемный пьезопреобразова+ тели, усилитель с автоматической ре-. гулировкой усиления, соединенный с выходом приемного пьезопреобразователя, фазовый детектор, одним входом подключенный к выходу усилителя, компенсационную линию задержки, входом соединенную с излучающим пьезопреобразователем, и частотомер, о т-.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его точности, оно снабжено первым ключом, соединенным двумя сигнальными входами соответствен3(Я) G 01 и 29 00 G 01 Н.5 00, но с первыми выходами гейераторов перестраиваемой и фиксированной час- тот, а выходом — с излуча)ицим пьезо- . преобразователем, эталонной линией задержки, соединенной входом с выходом компенсационной линии задержки, а выходом - с вторыми входом фазово- . го детектора, вторым ключом, подключенным параллельно эталонной линии задержки, подключенными к выходу фа-. зового детектора и соединенными по-. следовательно усилителем и синхронным детектором, выход которого подключен к первому управляющему входу генератора перестраиваемой частоты, третьим ключом, включенным мел(цу вторым выходом генератора фиксированной Я частоты и вторым управляющим входом генератора перестраиваемой частоты, управляющие входы всех трех ключей и синхронного детектора подключены к соответствующим выходам генерато-. ра тактовой частоты, смесителем, дву-. мя входами соединенным соответственно с вторьаци выходами генераторов фиксированной и перестраиваемой частот, и фильтром нижних частот, выходом соединенны) с входом частотомера, а входом - с выходом смесителя.

1010540

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при определении свойств и параметров газов, жидкостей и.твердых тел. "

Известно устройство для определения скорости ультразвука в среде, содержащее генератор ультразвуковой частоты, фазометр, входами соединенный с приемным и излучающим пьезопреоб аэователями, а выходом — с вольтметром (1).

Недостаток устройства — невысокая . точность при измерениях в широком диапазоне частот.

Наиболее близким к предлагаемо- . 15 му по технической сущности является устройство для определейия скорости ультразвука, содержащее генераторы фиксированной, перестраиваемой и ,тактовой частот, излучающий и приемный пьезопреобраэователи, усилитель с автоматической регулировкой усиления, соединенный с выходом приемного пьезопреобразователя фазовый детектор, одним входом подключенный .к выходу усилителя, компенсационную линию задержки, входом соединенную с излучающим пьезопреобразователем, и частотомер 2).

Недостаток устройства — невысокая точность, обусловленная погрешнос-. тями при отсчете фаэ в процессе двух, измерений и при установке фаэовращателем задержки для одного из сигналов.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, .что устройство для определения скорости ультразвука, содержащее гене- 40 раторы фиксированной, перестраиваемой и тактовой частот, излучающий и приемный пьезопреобразователи, усилитель с автоматической регулировкой усиления, соединенный с выходом 4 приемного пьезопреобразователя, фазовый детектор, одним входом подключенный к выходу усилителя, компенсационную линию задержки, входом соединенную с излучающим пьезопреобразователем, и частотомер, снабжено первым ключом, соединенным двумя сигналь. ными входами соответственно.с первыми выходами генераторов перестраиваемой и фиксированной частот, а

Выходом - с излучающим пьезопреобра". 55 зователем, эталонной линией задержки, соединенной входом с выходом компенсационной задержки, а выходом — с вторым входом фазового детектора, вторым ключом, подключенным паралельно 60 но эталонной линии задержки, подключенными к выходу фазового детектора и соединенными последовательно усилителем и синхронным детектором, выход которого подключен к первому управляющему входу генератора перестраиваемой частоты, третьим ключом, включенным между вторым выходом генератора фиксированной частоты и вторым управляющим входом генератора перестраиваемой частоты, управляющие входы всех трех ключей и синхронного детектора подключены к соответствующим выходам генератора тактовой частоты, смесителем, двумя входами соединенным соответственно с вторыми выходами генераторов фиксированной и пврестраиваемой частот, и фильтром. нижних частот, выходом соединенным с входом частотомера, а входом — с выходом смесителя.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для определения скорости ультразвука.

Устройство содержит генератор 1 фиксированной частоты, генератор 2 опорной частоты, генератор 3 тактовой частоты,.излучающий 4 и приемный 5 пьеэопреобразователи, усилитель б с автоматической регулировкой усиления, фазовый детектор 7, компенсационную линию 8 задержки, частотомер 9, первый ключ 10, к двум входам которого подключены выходы генераторов 1 и 2, а к выходу — излучающий пьезопреобразователь 4 и линия 8 задержки, эталонную линию 11 задержки и параллельно ей подключенный второй ключ 12, соединенные последовательно усилитель 13 и синхронный детектор 14, третий ключ 15, при замыкании которого генератор 2 синхронизируется частотой генератора

1, смеситель 16, двумя выходами под ключенный к выходам генераторов 1 и

2, и фильтр 17 нижних частот, включенный между смесителем 1б и частотомером 9. Исследуемая среда 18 известной протяженности размещается между излучающим 4 и приемным 5 пьезопреобразователями.

Устройство работает следующим об-. разом.

Генератор 3 тактовой частоты в од-. ном из тактов замыкает ключи 12 и 15, запирает синхродетектор 14 и через ключ 10 подключает к пьезопреобраэователю 4 и линии 8 задержки генератор 1. Частота этого генератора устанавливается такой, чтобы в промежутке между пьезопреобразователями 4 и 5 укладывалось целое число полуволн излучаемых колебаний, и в процессе измерений остается неизменной.

Величина задержки .опорного сигнала, определяемая компенсационной линией 8 .задержки, устанавливается равной суммарному.фазовому сдвигу частоты колебаний на пьезопреобразователях 4 и 5 и усилителе 6. В этом случае на входах детектора 7 действуют сигналы, находящиеся в одной

1010540

Составитель Л. Карписонов

Техред М. Гергель Корректор(М, Шароши

Редактор И. Ковальчук

Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2480/34

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 фазе,.и напряжение на его выходе отсутствует. Отсутствует выходной сигнал и на смесителе, так как íà его входах действуют сигналы одной частоты. Показания частотомера при этом равны нулю.

В следующем такте ключи 12 и 15 размыкаются, открывается синхродетектор 14, а к пьеэопреобраэователю

4 и линии 8 задержки подключается генератор 2 перестраиваемой частоты.

Включение в тракт опорного сигнала эталонной линии 11 задержки приводит к фазовому сдвигу между сигналами, поступающими на входы фазового детектора 7 и появлению сигнала на его 15 выходе.

Этот сигнал через усилитель 9 и синхродетектор 14поступает науправляющий вход генератора 2 и перестраивает его частоту так, чтобы сигналы на входе детектора 7 оказались в одной фазе. При этом устанавливается йо= вое значение частоты генератора 2, и на выходе смесителя выделяется и фиксируется частотомером разностная» частота двух генераторов.

B дальнейшем все процессы повторяются.

Скорость ультразвука (C) в среде определяется по формуле

% -Б, C

Су где „ — частота генератора фиксированной частоты; т — установившееся значение частоты генератора перестраиваемой частоты после включения эталонной линии задержки, 6 — расстояние между излучающим и приемным преобразователями;

С вЂ” время задержки сигнала в

0 эталонной линии задержки.

Использование устройства позволяет исключить основной недостаток фазовых способов измерения, фазовые погрешности при больших частотных рас-. стройках, и сводит измерение фаз к измерению частоты, точность средств для измерения которой существенно выше, чем средств для измерения фазовых сдвигов °