Процентный цифровой измеритель скорости ультразвука

Процентный цифровой измеритель скорости ультразвука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 N 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3801867/25-28 (22) 06.09,84 (46) 23.06.86, Вюл. 11- 23 (72) Д.Д. Балданов (53) 620.179.16(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 629493, кл. G О1 N 29/04, 1975, Авторское свидетельство СССР

Ф 894551, кл. G 01 N 29/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

И 879439, кл. С 01 N 29/00, 1979. (54) ПРОЦЕНТНЫЙ ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА .(57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю и может быть исполь. зовано для определения функционально зависящих от скорости ультразвука характеристик различных сред и управле-. ния технологическими процессами, Целью изобретения является повышение информативности измерения и упрощение устройства. В устройстве по импульсу синхронизатора в реверсивном счетчике устанавливается начальный код, равный 10, а в формирователь объема .выборки измерения заносится число, соответствующее пачке зондиру-.

„„SU„„1239585 A 1 ющих импульсов для одного цикла измерения. На выходе усилительного тракта формируются импульсы длительностью, равной времени распространения ульт-. развука .в контролируемой среде. Эти импульсы заполняются счетными импульсами и записываются в реверснвный счетчик в режиме вычитания. По разности между начальным кодом и счетными импульсами и установке запятой на индикаторе впереди двух младших разрядов отсчета определяют процентное отклонение скорости ультразвука, что дает лучшее представление о качестве контролируемого иэделия или об отклонении технологического режима. Выбором значения степени числа

10. обеспечивают необходимое число значащих разрядов.-н точность измерений. Знак результата формируется триггером знака. По импульсу синхронизатора он выдает знак плюс, à по сигналу "Заем" с реверсивного счетчика — знак минус. Кроме того, исключение эталонного канала упрощает устройство и повышает его надежность.

1 ил.

1 . 12

-Изобретент.е относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения функционально зависящих от скорости ультразвука характеристик различных сред и управления технологическими процессами.

Целью изобретения является повышение информативности измерения и упрощение устройства за счет исполь зования-новых функциональных связей, На.чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит синхронизатор

I, последовательно соединенные генератор 2 зондирующих импульсов, излучатель 3, контролируемую среду 4., приемник 5, усилитель 6 и первый триггер 7, S — вход которого соединен с выходом генератора 2 зондирующих импульсов, генератор 8 счетных импульсов, индикатор 9, формирователь

10 объема выборки измерения, второй триггер 11, первый логический элемент

И 12, первый вход которого соединен со знаковым входом индикатора 9 и Q— выходом триггера 11, второй логический элемент И 13, первый вход которого соединен с Q — выходом триггера 11, второй вход — с вторым входом логического элемента И 12 и с выходом генератора 8 счетных импульсов, третий вход — с третьим входом логического элемента И 12 и с выходом триггера 7, и реверсивный счетчик

14 — с предварительной установкой начального кода, вычитающий вход которого соединен с выходом логического элемента И 12, суммирующий вход — с выходом логического элемента. И 13 . вход предварительной установки — с

S — - входом триггера 11 и с выходом синхронизатора 1, информационный выход — с входом индикатора 9, а выход

"Заем" — с R — - входом триггера 11.

При этом формирователь 1О объема выборки измерения содержит последовательно соединенные генератор 15 тактовых импульсов и третий логический элемент И 16, третий триггер 17, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И 16, задатчик 18 кода выборки и второй реверсивный счетчик, вычитающий вход которого соединен с выходом логического элемента И 16 и с входом генератора 2 зондирующих .импульсов, вход предварительной установки — с выходом задатчика 18 кода выборки, а син39585 2 хронный вход — с S — - входом триггера

l7 и с выходом синхронизатора 1.

Устройство работает следующим образом.

Перед проведением измерения s формирователе 10 объема выборки с по.— мощью задатчика 18 кода выборки устанавливается число

1О где тп - объем выборки измерения; Чнноминальное значение скорости ультразвука для контролируемой среды L-базовое расстояние прохождения ультразвукового импульса в контролируе-. мой среде; f - частота следования ; . счетных импульсов генератора 8; z целое положительное число, определя20 ющее точность и цену деления младшего цифрового разряда результата измерения (r>2).

Объем выборки всегда есть целое число, а правая часть соотношения (1), в общем случае, — нецелое, При контроле твердой среды,.когда изменение расстояния L сопряжено с трудностями, значение m принимают равным наиближайшему целому числу от

30 VA 10 /LS. При контроле жидкой или газообразной сред указаннор отношение . можно привести к целому числу путем изменения расстояния между излучателем 3 и приемником 5.

35 Импульс l синхронизатора вырабатывается вначале измерения и поступает на вход предварительной установки реверсивного счетчика 14 и на вход формирователя 10 объема выборки. По это40 му импульсу в счетчике 14 устанавливается начальный код, равный числу 10

Импульс синхронизатора 1 в формирователе 10 объема выборки поступает на синхронный вход счетчика 1.9 и Sвход триггера 17, При этом в счетчик

19 с.выхода задатчика 18 кода выборки записывается код, равный числу ш, а триггер 17 устанавливается в сос-:

50 тояние

Состояние "1" Фриггера 17 открывает элемент И 16 и разрешает прохождение импульсов тактового генератора

15 на вычитающий вход счетчика 19 и выход формирователя 10 общего объема выборки. Каждый импульс генератора ,15, прошедший через элемент И 16, запускает генератор 2 зондирующих

10г < ) х н (3) 4 VI|

= — — —, )O0X .(4)

Т х ( х

) >-"-, В

V чх. .

+ r- х — +(I

N U

- + (— - ).1 OOX . (5) н н

).с — ", В

3 12395 импульсов и вычитает единицу с содер-. жимого реверсивного счетчика 19. После прохождения m-ro импульса в реверсивном счетчике 19 устанавливается О, и вырабатывается импульс "Заем", ко торый, воздействуя íà R — вход триггера 17, переводит его в состояние

"О", Закрывается элемент И 16, и за.пуск генератора 2. зондирующих импульсов прекращается, 10

Период следования импульсов формирователя 10 объема выборки устанавливается большим времени полного затухания многократных отражений ультразвукового импульса в контролируемой среде для исключения возможности ложного формирования интервалов времени распространения ультразвука..

Электрический импульс генератора

2 с помощью излучателя 3 возбуждает 20 ультразвуковой импульс в контролируе мой среде, а также поступает íà S.вход триггера 7 как старт-импульс, Ультразвуковой импульс, распространяясь в среде, доходит до приемника 25

5 и преобразуется им в электрический импульс. Последний усиливается в усилителе 6 и поступает на R — - вход триггера 7 как стоп-импульс, В результате воздействия старт- и стоп- импульсов триггер 7 вырабатывает прямоугольные импульсы с длительностью, равной времени распространения ультразвука в контролируемой среде, т.е, где U„- скорость ультразвука в конт. ролируемой среде; .Ь - базовое расстояние, 40

Прямоугольные импульсы длительностью Т с выхода триггера 7 поc- х редством элемента И 12 заполняются счетными импульсами генератора 8 с частотой f, 45

Число Т„ f, являющееся результатом заполнения, записывается в реверсивный счетчик 14 в режиме вычитания.

После ш -кратного измерения дли-тельности Т от начального кода

I х 50

l0 реверсивного счетчика 14 вычитается число m(T„f) . Остаток от вычитания, равный числу

N = lO — шТ„Е, (2) является результатом измерения отклонения скорости ультразвука от номинального значения. Соотношение (2) 85 4 после преобразований с учетом (1) принимает вид

Ví l0

N = 10 -iпТ f = 10 -(— "-)Т f х (« 1 17н ) )О х х

Результат измерения (число N) с выхода реверсивного .счетчика 14 выводится на индикатор 9 для отсчета.

Для представления результата измере-: ния в процентах в зависимости .от выбранного числа запятая в индикаторе

9 устанавливается. на -2 разряда, что является аналогом деления на число 10, т е.

* N иьи

Знак результата измерения процентного отклонения скорости ультразвука относительно номинального значения определяется состоянием Q-выхода триггера 11, Знаку плюс соответствует единичное состояние. знаку минус — нулевое, Вначале измерения триггер 11 по импульсу синхронизатора

1 устанавливается в единичное состояние.

При V > Ч„ из уравнения (3) следует, что N >О, так как этом случае остаток от содержимого реверсивного счетчика 14 после вычитания числа mT f вводится на индикатор 9 со знаком плюс (триггер 11 сохраняет состояние ."1"), т.е.

При VÄ < Vö из уравнения (3) следует, что N с О, так как этом случае аналогично описанному вначале производится вычитание числа счетных . импульсов, формирующихся на выходе элемента И )2, as содержимого реверсивного счетчика )4.

1239585

В течение какого-то i-ro интер1 вала Т„;содержимое реверсивного счетчика 14 становится равным .нулю.

На его выходе R вырабатывается сиг5 нал "Заем", который, воздействуя на

R-вход триггера tf, устанавливает его в нулевое состояние. Элемент И,!2 закрывается и открывается элемент

И 13. Тогда остаток счетных импуль- сов i-го интервала Т и счетные имх, пульсы последующих (ш- i) интервалов проходят через элемент И 13 на суммирующий вход реверсивного счетчика 14„

Последний с нуля в режиме слежения подсчитывает входные импульсы. В конце измерения в счетчике 14 запишется число

N mT„f " l0 = 10 (— "- - 1))О (6) 211

1 х .

С учетом состояния (— выхода триггера 11, соответствующего знаку минус, результат измерения будет равен

1 и

N — —.— = - (—" — 1,) 100Х иой . )0 -2 7 х,v

 — (— х ) . 100X (7)

Следовательно, результат измерения процентного отклонения скорости ультразвука фиксируется в виде целого числа, записанного в,счетчике 14.

Точность и вес младшего разряда отсчета определяются выбором числа г °

Таким образом, использование реверсивного счетчика с предварительной установкой начального кода, формирователя объема выборки измерения, триггера знака и новых функциональных связей позволяет определить процентное отклонение скорости ультразвука от номинального значения, что дает лучшее представление о качестве контролируемого изделия или об отклонении технологического режима, т.е. повьппает информативность измерений °

Исключение эталонного канала упрощает устройство и повьппает его надежность.

Формула изобретения

l. Процентный цифровой измеритель

55 скорости ультразвука, содержащий синхронизатор, последовательно соединенные генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель и первый триггер, S " "вход которого соединен с выходом генератора зондирующих импульсов, генератор счетных импульсов и Индикатор, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью.повьппения информативности измерения и упрощения, он снабжен формирователем объема выборки измерения, вход которого соединен с синхронизатором, а выход — с,генератором зондирующих импульсов, вторым триггером, первым логическим элементом И, первый вход которого соединен с знаковым входом индикатора и Q-выходом второго триггера, вторым логическим элементом И, первый вход которого соединен с Q —выходом второго триггера, второй вход — с вторым входом первого логи.— ческого элемента И и.с выходом генератора счетных импульсов, третий вход — с третьим входом первого логического элемента И и с выходом первого триггера, и реверсивным счетчиком с предварительной установкой начального кода, вычитающий вход которого соединен с выходом первого логического элемента И, суммирующий входс выходом второго логического элемента И, суммирующий вход — с выходом второго логического элемента И, вход предварительной установки — с

S-входом второго триггера и с выходом синхронизатора, информационный выход — с входом индикатора, а выход

"Заем" — с R — входом второго триггера.

2. Измеритель по п.l, о т л и ч а-. ю шийся тем, что формирователь объема выборки измерения содержит по-." следовательно соединенные генератор тактовых импульсов и третий логический элемент И, третий триггер, выход которого соединен с вторым входом третьего логического элемента И, эадатчик кода выборки и второй ревер-, сивный счетчик, вычитающий вход которого соединен с выходом третьего логического элемента и является вы" ходом формирователя объема выборки измерения, вход предварительной установки соединен с S — входом третьего триггера и является входом формирователя объема выборки измерения.

1239585

Составитель В. Белозеров

Техред H.Âîíêàëo Корректор М.Шароши

Редактор В. Иванова

f ° » Заказ 3389/43 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4