Ультразвуковое устройство для контроля физико-химических свойств сред

Ультразвуковое устройство для контроля физико-химических свойств сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СРЕД, содержащее последовательно соединенные импульсный генератор , ультразвуковой приемоизлучатель и приемник, усилитель, формирователь и счетчик импульсов, второй вход которого и выход соответственно связаны с выходом и входом генератора , н частотсмлер, отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия, оно снабжено последовательно соединенными втррым усилителем, вторым формирователем и схемой ИЛИ, причем вход BTopoix) усилителя связан с входом прием6и9лучателя , второй вход схемы ИЛИ подключен к выходу первого фоЕЯлирователя , а выход схемы ИЛИ подключен г к частотсадеру. 00 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(Sl) 01 М 29 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3523286/25-28 (22) 13.12.82 (461 07.04.84. Вюл. В 13 (7 2) В-.И. Янковский (71) Томский ордена 9ктябрьской

Революции и ордена Трудового Красно-го Знамени политехнический институт им. С.И.Кирова ,(53),620.179.16(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

Ю 1429020, кл. Н .4 Д, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР .ao заявке В 3218112/25-28, кл. Q 01.Й 29/00, 1981 (прототип). (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ СРЕД, содержащее последовательно соединенные импульсный генератор, ультразвуковой приемоизлучатель и приемник, усилитель, формирователь и счетчик импульсов, второй вход которого н выход соответственно связаны с выходом и входом генератора, и частотомер, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыаення быстродействия, оно снабжено последовательно соединенными втр1нм усилителем, вторым формирователем и схемой ИЛИ, причем вход второго усилителя связан с входом приемоизлучателя, второй вход схемы ИЛИ подключен к выходу первого формирова. теля, а выход схема ИЛИ подключен Я к частотомеру.

1084671

60

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля линейных размеров, а также для анализа состава и свойств твердых, жидких и газообразных сред по скорости распрост- 5 ранения ультразвука.

Известно ультразвуковое устройство, содержащее частотомер и последовательно соединенные импульсный генератор, ультразвуковые излучатель 10 и приемник, усилитель, формирователь и счетчик импульсов, второй вход которого и выход соответственно связаны с выходом и входом генеРатора. Частотоме.r подключен к гене- 15 ратору jl) .

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие иэза низкой частоты импульсов на входе частотомера вследствие возбуждения генератора и -ным импульсом многократного отражения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

УстрОйствО для кОНТРОля ФизикО химических свойств сред, содержащее последовательно соединенные импульсный генератор, ультразвуковой приемоизлучатель|- и приемник, усилитель, формирователь и счетчик импульсов, второй вход которого и выход соответственно связаны с выходом и входом генератора, и частотомер (2) .

Хотя быстродействие такого устройства и больше, чем у вышеописанного, но и оно остается приблизительно в

2 раза меньшим, чем у синхрокольцевого измерителя с запуском генератора .От первого акустического импульса прямого прохождения.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что ультразвуковое устройство для контроля физико-химических 45 свойств сред, содержащее последовательно соединенные импульсный генератор, ультразвуковой приемоизлучатель и приемник, усилитель, форйирователь и счетчик имПульсов, второй вход которого и выход соответственно связаны с выходом и входом генератора, и частотомер, снабжено поледовательно соединенными вторым усилителем, втоРым формирователем, схемой ИЛИ, причем вход второго усилителя связан с входом приемоизлучателя, второй вход схемы ИЛИ подключен к выходу первого формирова. теля, а выход схемы ИЛИ подключен к частотомеру.

На чертеже изображена блок-схема устройства для.контроля физико-химических свойств сред.

Устройство. содержит импульсный .генератор 1, подключенный к приемо- 65

1 излучателю 2.Приемник 3 ультразвука связан с . входом усилителя 4, к выходу которого подключен формирователь 5. Выход формирователя 5 связан с входом счетчика 6, выход которого, в свою очередь, подключен к входу генератора 1.

С приемоиэлучателем 2 связан дополнительный усилитель 7, выход которого через дополнительный фор,мирователь 8 подключен к входу схемы 9 ИЛИ, на второй вход схемы

9 поступает сигнал с выхода формиро-. вателя 5. К выходу схемы 9 подключен частотомер 10.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизируемый генератор 1 возбуждает приемоизлучатель 2. Одновременно импульсом с дополнительного выхода генератора 1 счетчик 6 устанавливается в исходное состояние.

Ультразвуковой импульс проходит через мембрану и звукопровод приемоизлучателя 2, распространяется через контролируемую среду в направлении к приемнику 3 и частично отражается от границы контролируемой среды через время 7 + после возбуждения л приемоиэлучателя 2, где ь — время прохождения импульса в контролируемой среде, 7 — время задержки импульса в мембране и звукопроводе.

Акустический импульс принимается приемником 3 через время ь 2ь щ после возбуждения приемоизлучателя

2. Через время 2 +27„после его возбуждения приемоизлучатель: 2 примет отраженный импульс. Таким образом, временной сдвиг между принятыми приемоизлучателем 2 и приемником 3 импульсами при условии идентичности их мембран и звукопроводов равен 1 .

Через время 2 ь после приема первого импульса приемник 3 принимает второй импульс, вызванный вторичным отражением от приемоизлуча- теля 2 акустического импульса, отразившегося ранее от приемника 3.

Принятые импульсы усиливаются усилителем 4 и поступают на вход формирователя 5.Формирователь 5 осуществляет амплитудное детектирование и

Формирование входных импульсов для последующего запуска счетчика б,который выполняет деление частоты следования входных импульсов на 8 л

Аналогично через время 2 после приема приемоизлучателем 2 первого эхо-импульса им принимается следующий импульс многократного отражения. Принятые. импульсы усиливаются усилителем 7 и подаются на формирователь 8 °

Импульсы многократного отражения с периодом 2 продолжают поступать на приемоизлучателы 2 и приемник

1084671

Составитель Л.Иванов-Щиц

Редактор E.Ëóøíèêoâà Техред М.Тепер Корректор Г.Решетник

Заказ 1988/38 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3. Через время 2(Я-1) после приема первого импульса прямого прохождения на приемник 3 поступает Й -ный акустический импульс. Через время 1 после этого на приемоизлучатель 2 также поступает N -ный акустический импульс. Коэффицг-чты усиления усилителей 4 и 7 выбирают с таким расчетом, чтобы амплитуды (Й +1)-ых импульсов на выходах усилителей .

4 и 7 были меньше порогов срабаты- 10 вания формирователей ч и 8.

При появлении на входе счетчика б N -го импульса на его выходе формируется импульс, вызывающий повторное срабатывание генератора 15

1. Таким образом, повторное возбуждение приемоизлучателя: 2 происходит через время задержки сигнала в электронной схеме („) после появ. ления на приемнике 3 й-гр акустического импульса.

В результате на выходе формиро,вателя 5 формируется синхропоследо вательность импульсов, содержащая в одном цикле и импульсов, следующих друг Bcl другом с интервалом 2l, Циклы повторяются с периодичностью

1) +2 +

Частота появления ймпульсов на выходе формирователя 5 равна

И 4

2 (()""+ м ъ

Последовательность импульсов на выходе формирователя 8 также содержит N импульсов р сдвинутых oTHocHTBJlb 35 но выходных импульсов схемы 5 на время, и дополнительно к ним по одному зондирующему импульсу в каждом цикле длительностью Т.Импульсы с выходов формирователей 5 и 8 по- 40 ступают на вход схемы 9, выполняющей логическую операцию ИЛИ. Длительность выходного. импульса схемы

5 установлена с тем расчетом, чтобы и -й импульс на выходе схемы 5, вызывающии срабатывание генератора, налагался по времени на следующий за ним с небольшой задержкой импульс на выходе схемы 8, соответствующий зондирующему сигналу генератора 1. В результате при суммировании схемой 9 эти импульсы сливаются в один. Частота появления импульсов на входе частотомера 10 определяется как

2й

f .з1) v +2 м q4

По показаниям частотомера 10 судят о скорости распространения ультразвука или о протяженности акустической базы, Если быстродействие блоков частотомера 10 недостаточно для повторного срабатывания через время 2(м+ с между импульсами на его входе, то результат измерения запишется как

I 2N -1

1 (2 N -1) +2c.м+ .эл

В прототипе измеряемая частота импульсов на выходе формирователя составляет

0 г л (2 N -1) +2 » +(эл

Таким образом, частота появления импульсов на входе частотомера в предлагаемом устройстве практически в 2 раза вьгае, чем в йзвестном.При равных заданных погрешностях дискрет. ности измерения частоты это позволяет в два раза повысить быстродействие контроля вследствие уменьшения измерительного временного интервала.

Так как измеряемая в предлагаемоМ устройстве частота близка к 1/, то оно по своему быстродействию практически эквивалентно обычному синхрокольцу с запуском генератора от первого импульса прямого прохождения.