Измеритель скорости ультразвука

Измеритель скорости ультразвука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при разработке аппаратуры для контроля параметров сред газообразного, жидкого и твердого фазовых состояний. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и увеличение производительности измерений за счет исключения операции предварительного измерения времени распространения ультразвука в среде. Измеритель скорости ультразвука, содержащий первый одновибратор, первый ключ и стартовый генератор , схему развязки, преобразователь , второй одновибратор, первую линию задержки, генератор строб-импульсов , первую схему совпадений, усилитель, первьш триггер, частотомер, кварцевый генератор, генератор опорной частоты и блок автоматики, дополнительно снабжен вторым ключом, вторьпч триггером, схемой совпадений бло- .ком памяти и реверсивным счетчиком, генератором радиоимпульсов, резонансным усилителем, блоком задержки третьим-триггером, третьим и четвертым ключами и дополнительным конденсатором . 1 ил. (Л to ю 4ib «sj

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН д11 4 С О1 И 29/00

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д " - ",.Я:;

ЫБЛИОТЕФ.A

Н ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

К)

b4 вДь к

Ю

Об

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3724041/25-28(22) 13.01,84 (46) 15.04.86. Бюл. № 14 (71) .Харьковский институт инженеров коммунального строительства (72) Л.Н.111утенко, N.С.Золотов, Я.А.Сериков, В.Г.Корольков, В.Я,Са— мокиш и А.Я.Брацун (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 509968, кл. G Ol N 29/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 657334, кл. С О1 И 29/00, 1979. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ уЛЬТРАЗВуКА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при разработке аппаратуры для контроля параметров сред газообразного, жидкого и твердого фазовых состояний, Целью изобретения является расширение функциональных

„„SU„„1224708 A возможностей и увеличение производительности измерений за счет исключения операции предварительного измерения времени распространения ультразвука в среде. Измеритель скорости ультразвука, содержащий первый одновибратор, первый ключ и стартовый генератор, схему развязки, преобразователь, второй одновибратор, первую линию задержки, генератор строб-импульсов, первую схему совпадений, усилитель, первый триггер, частотомер, кварцевый генератор, генератор опорной частоты и блок автоматики, дополнительно снабжен вторым ключом, вторым триггером, схемой совпадений блоком памяти и реверсивным счетчиком, генератором радиоимпульсов, резонансным усилителем, блоком задержки третьим. триггером, третьим и четвертым ключами и дополнительным конденсатором. 1 ил.

1224

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к ультразвуковым устройствам, и может быть использовано при разработке аппаратуры для контроля параметров сред газообразного, жидкого и твердого фазового состояния.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей и увеличение производительности измерений путем 1п исключения операции предварительного измерения времени распространения ультразвука в исследуемой среде, На чертеже приведена блок-схема измерителя скорости ультразвука. l5

Измеритель скорости ультразвука содержит последовательно соединенные первый одновибратор 1, первый ключ 2, стартовый генератор 3, генератор 4 радиоимпульсов, схему 5 развязки, преобразователь 6, резонансный усилитель 7, второй одновибратор 8, первую линию 9 задержки, генератор 10 строб-импульса и первую, схему 11 совпадений, выходом подключенную к второму входу генератора 4 радиоимпульсов, широкополосный усилитель 12, выходом подключенный к второму входу первой схемы 11 совпадений, последовательно соединенные первый триггер

13 и частотомер 14, второй выход первого триггера 13 подключен к третьему входу первой схемы 11 совпадений, кварцевый генератор 15, генератор 16 опорной частоты, последовательно сое3 ) диненные несимметричный триггер 17, третий одновибратор 18, усилитепь 19 импульса сброса, вторую линию 20 задержки, четвертый одновибратор 21 и вторую схему 22 совпадений, второй выход усилителя 19 импульса сброса

40 подключен к первому входу первого триггера 13, импульсный генератор 23, входом подключенный к второму входу второй схемы 22 совпадений., последовательно соединенные второй ключ 24„ 4 второй триггер 25, вторым входом подключенный к второму выходу усилителя 19 импульса сброса, третью схему 26 совпацений, вторым входом подключенную к выходу генератора 16

50 опорной частоты, блок 27 памяти, вторым входом подключенный к выходу второй схемы 22 совпадений и реверсивный счетчик 28, вторым входом подключенный к выходу кварпевогo генератора 15, третьим входом — к второму вьгходу усилителя 19 импульса сброса, а выхолом — к второму входу пер—

;08 2 ного триггера 13, второй выход второго ключа 24 подключен к входу первого одновибратора I, второй выход второго триггера 25 подключен к первому входу второго ключа 24, последовательно соединенные блок 29 задержки, входом подключенный к третьему выходу второго триггера 25, третий триггер 30, вторым входом подключенный к второму выходу усилителя

19 импульса сброса, и третий ключ 31, вторым входом подключенный к второму выходу резонансного усилителя 7, а выходом — к третьему входу второго триггера 25, и четвертый ключ 32, первым входом подключенный к второму выходу резонансного усилителя 7, вторым входом — к второму выходу третьего триггера 30, а выходом— к входу широкополосного усилителя 12, второй выход генератора 4 радиоимпульсов подклкчен к четвертому входу ре— версивного счетчика 28, третий выход — к третьему входу первого триггера 13, четвертый выход — к второму входу второго ключа 24. Схема 5 развязки состоит иэ делителя 33, последовательно соединенных дифференцирующей цепи 34, диода 35, резистора 36, конденсатора 37 и второго диода 38, соединенного катодом с общей шиной, причем общая точка катода первого диода 35 и резистора 36 связана со средней точкой делителя 33, который одним резистором подсоединен к источнику питания, а другим — к общей массе дополнительного конденсатора 39, подключенного параллельно резистору

36, и разделительного конденсатора

40, включенного между средней точкой делителя 33 и преобразователя 6.

Измеритель работает следующим образом.

В начальный момент после включения усилитель 19 импульса сброса устанавливает в исходное состояние первый 13, второй 25 и третий 30 триггеры, а также сбрасывает на "0" имеющуюся информацию в реверсивном счетчике 28, а в блок 27 памяти записывает некоторое количество импульсов, соответствующее некоторому отрезку времени (-М). Стартовый генератор 3 запускает генератор 4 радиоимпульсов. Причем частота заполнения радиоимпульса в

3-5 раз выше частоты реверберационных помех. Радиоимпульсы генератора

4 поступают через схему 5 развязки на преобразователь 6, который вво1??4708 дится в исследуемую среду, Одновременно импульс генератора 4 через второй ключ 24 опрокидывает второй триггер 25, который воздействует на третью схему 26 совпадения, На первый одновибратор 1 в этот момент импульс с генератора 4 не поступает.

При этом на вход блока 27 памяти поступают импульсы с генератора lá опорной частоты. Отраженный сигнал принимается преобразователем и через схему 5 развязки, снабженную разделительным конденсатором 40 установленным параллельно резистору 36, поступает на вход резонансного усилителя

7, который усиливает и выделяет из суммарного входного сигнала полезную информационную составляющую, а реверберацию зондирующего радиоимпулъса, несущая частота которого всегда ниже резонансной частоты заполнения излученного радиоимпульса — отфильтровывает. С выхода усилителя 7 сигнал поступает через третий ключ 31 на третий вход второго триггера 25. При этом сигнал не проходит на вход широкополосного усилителя 12, а значит не срабатывает вся схема измерения.

В результате срабатывания второго триггера 25, через третью схему 26 совпадения прекращается поступление импульсов генератора 16 опорной час= тоты на блок 27 памяти. Таким образом, в результате действия описанного цикла реверсивный счетчик 28 содержит информацию ь импульсов, соотл ветствующую величине ь -4 t, где . время распространения ультразвука в исследуемой среде, д — начальная величина, записанная в блок 27 памяти в начальный момент. Второй триггер 25 обеспечивает подключение че рез второй ключ 24 выхода генератора 4 к первому одновибратору 1, а выход резонансного усилителя 7 через четвертый ключ 32 подключается к входу широкополосного усилителя 12.

Второй сигнал стартового генератора 3 запускает генератор 4 радиоимпульсов и блокируется первым ключом 2. Зондирующий радиоимпульс поступает через схему 5 развязки на преобразователь 6. Одновременно импульс генератора 4 запускает реверсивный счетчик 28. В результате истечения времени, необходимого для вычитания из реверсивного счетчика

28 некоторого количества импульсов, поступающих от кварцевого генератора

15, соответствующего величине1 - gф на выходе реверсивного счетчика 28 формируется стабильный временный интервал 1, — й1 . Одновременно с запуском счетчика опрокидывается и первый триггер 13, вырабатывая при этом зап рещающий уровень для первой схемы ll совпадения. Перевод первого триггера

13 в исходное состояние обеспечивается через время L-6t выходным сигналом реверсивного счетчика 28. Таким обра зом, на входе первой схемы 11 совпадения образуется разрешающий потенциал.

К этому времени ультразвуковой сигнал переотражается от отражающей поверхности (границы раздела среды или грани образца) и через дополнительный конденсатор 39 схемы 5 развязки поступает на вход резонансного усилителя 7, с выхода которого отфильтрованный информационный сигнал поступает на вход второго одновибратора 8, формирующего перепады напряжения при достижении сигналом определенного уровня.

Сформированные сигналы подаются через первую линию 9 задержки на ждущий генератор 10 строб-импульсов, который обеспечивает генерирование строб-импульсов, задержанных относительно начала принятого сигнала для стробирования наиболее крутого фронта из принятого ульразвукового сигнала.

Широкополосный усилитель 12 осу ществляет формирование сигналов с высокой крутизной переднего фронта в моменты перехода сигнала через "0".

Наиболее крутой перепад информационного сигнала с робируется через открытую первую схему Il совпадения строб-импульсом от генератора 10 строб-импульсов. Таким образом, на выходе первой схемы 11 совпадения образуется запускающий импульс, поступающий на вход генератора 4 радиоимпульсов. Процесс измерения повторяется в автоциркуляционном режиме.

Частотомер 14 подсчитывает частоту автоциркуляции.

С целью обеспечения условий прохождения переотраженных радиоимпульсов схема 5 развязки снабжена допол нительным конденсатором 39, включенным параллельно резистору 36. Основным назначением схемы 5 развязки является согласование низкого выход- ного сопротивления генератора 4 зон!

224708 дирующих радиоимпульсов с выходным сопротивлением пьеэопреобразователя

6 и входом резонансного усилителя 7.

Делителем 33 обеспечивается фиксиро5 ванное смещение в обратном направле,нии на первый диод 35, вследствие чего сигналы, поступающие с выхода пьеэопреобразователя 6 и имеющие большой уровень,шунтируются через первый 1б диод 35 на ниэкоомное выходное сопротивление генератора 4 радиоимпульсов, а напряжение с небольшим уровнем отключается от генератора 4 первым диодом 35 за счет указанного смещения. Резистор 36 и второй диод 38, имеющий в прямом направлении смещенную характеристику, образуют параметрический ограничитель, защищающий вход усилителя от перегрузок. Конден- go саторы 34, 37 и 40 являются развяэывающими по постоянной составляющей.

Использование изобретения позволяет обеспечить при стабильной работе и одностороннем доступе к контролиру- 25 емой среде надежный контроль сред независимо от их плотности, состава и фазового состояния в сочетании с упрощением процесса контроля.

ЗО

Формула изобретения

Измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно соединенные первый одновибратор, первый ключ и стартовый генератор, схему развязки, вьптолненную в виде делителя, пос.-. ледовательно соединенных дифференцирующей цепи, диода, резистора, конденсатора и второго диода, соединенного катодом с общей шиной, причем общая точка катода первого диода и резистора связана со средней точкой делителя, который одним резистором подсоединен к источнику питания, 45 другим — к общей шине, преобразователь, подключенный через разделительный конденсатор к средней точке де,лителя схемы развязки, последовательно соединенные второй одновибратор, первую линию -задержки, генератор строб-импульсов и первую схему совпадений, широкополосный усилитель, выходом подключенный к второму входу первой схемы совпадений, последовательно соединенные первый триггер и частотомер, второй выход первого триггера подключен к третьему входу первой схемы совпадений, кварцевый генератор, генератор опорной частоты и блок автоматики, выполненный в виде последовательно соединенных несимметричного триггера, третьего одновибратора, усилителя импульса сброса, второй линии задержки, четверто го одновибратора и второй схемы сов падений, второй выход усилителя импульса сброса подключен к первому входу первого триггера и импульсного генератора,, входом подключенного к второму входу второй схемы совпадений, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, увеличения производительности измерений,.он снабжен последовательно соединенными вторым ключом, вторым триггером, вторым входом подключенным к второму выходу усилителя импульса сброса, третьей схемой совпадений, вторым входом подключенным.к выходу генератора опорной частоты, блоком памяти, вторым входом подключенным к выходу второй схемы совпадений, и реверсивным счетчиком, вторым входом подключенным к выходу кварцевого генератора, третьим входом — к второму выходу усилителя импульса сброса, а выходом — к второму входу первого триггера, второй выход второго ключа подключен к входу первого одновибратора, второй выход второго триггера подключен к первому входу второго ключа, генератором радиоимпульсов, первым входом подключенным к выходу стартового генератора, вторым входом — к выходу первой схемы совпаде ний, первым выходом — к входу диффег ренцирующей цепи схемы развязки, I вторым выходом — к четвертому входу реверсивного счетчика, третьим выходом — к третьему входу первого триггера, а четвертым выходом - к второму

Входу второго ключау резонансным усилителем, входом подключенным к аноду второго диода схемы развязки, а первым выходом — к входу второго одновябратора, последовательно соединенными блоком задержки, входом подключенным к третьему выходу второго триггера, третьим триггером, вторым входом подключенным к второму выходу усилителя импульса сброса, ретьим ключом, вторым входом подключенным к второму входу резонансного усилителя, а выходом — к третьему входу второго триггера, четвертым развязки.

Составитель .Л.Иванов-Шиц

Техред Л.Верее Корректор М.немчик

Редактор И. Воловик

Заказ l944/43

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного коми ета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная,4 ключом, первым входом подключенным к второму выходу резонансного усилителя, вторым входом — к второму выходу третьего триггера, а выходом к входу широкополосного усилителя, и дополнительным конденсатором, вклю" ченным параллельно резистору схемы