Ультразвуковой интерферометр переменной длины

Ультразвуковой интерферометр переменной длины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к ультразвуковой изьтерительной технике, а именно к устройствам для измерения скорости ультразвука в веществах, и может быть использовано при исследовании веществ о Цель изобретения - повышение точности за счет исключения опдабок связанных с возможными изменениями амплитуды резонансных сигналов, В интерферометре осуществляют измерение амплитуд сигналов акустических резонансов во время подготовительного хода вверх приемного подвижно закрепленного пьезопреобразователя 4 Результаты измерений записьшаются в запоминающее устройство 14 и используются в рабочем ходе пьезопреобразователя 4, движущемся вниз для коррекции коэффици ента усиления усилителя 6, за счет чего достигается повышение точнос- 1 6 (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„! 392388 А1 511 G О1 Н 5/ОО

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4093224/24-28 (22) 30.07.86 (46) 30.04.88. Бюл, Ф 16 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) В.К,Армошка, А.П.Волейшис, Э.В.Станкявичус и В.А,Сукацис (53) 534.6 (088.8) (56) Илгунас В,, Яронис Э,, Сукацкас В., Ультразвуковые интерферометры. Вильнюс; Мокслас, !983, с. 119.

Волейшис А., Яронис Э., Акустический цифровой интерферометр для исследования дисперсии скорости ультразвука в жидкостях в диапазоне частот 0,25-1250 МГц. — Тр. вузов

Лит. ССР. Ультразвук, 1973,5, с. 11-28. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТР

ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ (57) Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике, а именно к устройствам для измерения скорости ультразвука в веществах, и может быть использовано при исследовании веществ. Цель изобретения повышение точности за счет исключения ошибок связанных с возможными изменениями амплитуды резонансных сигналов. В интерферометре осу-. ществляют измерение амплитуд сигналов акустических резонансов во время подготовительного хода вверх приемного подвижно закрепленного пьезопреобразователя 4. Результаты измерений записываются в запоминающее устройство 14 и используются в рабочем ходе пьезопреобразователя 4, движущемся вниз для коррекции коэффициента усиления усилителя 6, за счет чего достигается повышение точносЕ392388

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике, а именно к устройствам для измерения скорости ультразвука вещества, и может быть использовано при исследовании веществ.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения ошибок, связанных с возможными изменениями амплитуды резонансных сиг) налов.

На чертеже представлена структурная схема ультразвукового интерферометра переменной длины„ ! !

Ультразвуковой интерферометр содержит генератор 1 высокочастотного напряжения,-камеру 2 с излучающим

3 и приемным 4 пьезопреобразователями, блок 5 перемещения приемного преобразователя, последовательно

1 соединенные и подключенные к приемному пьезопреобразователю 4, усили-! тель 6, детектор 7 и блок 8.фиксации резонанса, хронизатор 9 и блок,10 скорости ультразвука, выполненный из первого 11 и второго 12 счетчиков, два выхода первого счетчика 11 подключены соответственно к входам запуска и остановки второго счетчика

12, подключенный к выходу блока 8 фиксации резонанса, переключатель

13 изменения адреса, запоминающее устройство 14 с регистром 15 адреса, входы которого подключены к выходам переключателя 13 изменения адреса, преобразователь 16 аналог — код, информационный вход которого соединен с выходом детектора 7, вход запуска — с выходом блока 8 фиксации резонанса, а выход с информационным входом запоминающего устройства 14, подключенные к выходу последнего последовательно соединенные функциональный преобразователь 17 и переключатель 18 регулировки усиления, выход которого подключен к регулирующему входу усилителя 6, блок 19 концевых выключателей, подвижный элемент 20 которого соединен с выходом хронизатора 9 и механически связан с подвижной частью 21 блока 5 перемещения приемного пьезопреобразователя 4, триггер 22, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами блока 19 концевых выключателей, первый выход соединен с входом чтения запоминающего устройства 14 и переключателем 18 регулиров— 10

55 ки усиления, а второй — с входом записи запоминающего устройства 14, входом сброса регистра 15 адреса, и переключателем 13 изменения адреса, выход блока 8 фиксации резонанса соединен с информационным входом первого счетчика 11 вход управления которого подключен к выходу хронизатора 9, информационный вход второго счетчика 12 подключен к выходу блока 5 перемещения, à его второй вход подключен к выходу хронизатора 9.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 высокочастотного напряжения вырабатывает переменное напряжение, подаваемое на излучатель

3, находящийся в измерительной камере 2. Высокочастотное напряжение преобразуется излучателем 3 в ультразвуковые волны, распространяющиеся в исследуемой жидкости или газе, которым заполнена камера 2. Волны частично отражаются от пьезопреобразователя 4, частично преобразуются им в высокочастотное напряжение,усиливаемое усилителем 6. До начала измерения пьезопреобразователь 4 под воздействием собственного веса подвижной части блока 5 перемещения находится в крайнем нижнем положении. Логический уровень "1" поступает с элемента 20 на нижний контакт блока 19 концевых выключателей, посредством чего триггер 22 поставлен в положение, соответствующей паузе между измерениями. Сигналами триггера 22 включен режим записи в запоминающем устройстве (ЗУ) 14, сброшен в ноль регистр 15 адреса, т.е. выбрана и подготовлена для записи нулевая ячейка ЗУ, а переключателем 13 подготовлен режим увеличения адреса. Переключатель 18 соединяет клемму 23 с регулирующим входом усилителя б, т.е. усиление его постоянно.

При подготовке измерения пьезо приемник посредством блока 5 перемещения поднимается с повышенной скоростью. Каждый раз, когда между пьезопреобразователями 3 и 4 располагается определенное количество полуволн ультразвука, соответствующее образованию режима стоячих волн, столбик исследуемой среды 24 резонирует. При приближении к очередному резонансу возрастает напряжение на

1392388 соответствующии максимальному напряженив на выходе детектора 7„срабатыровании входного сигнала и определении момента нулевого значения произкоторый преобразует максимальное выходное напряжение детектора в код и

В момент следующего резонанса максинапример, так же, как в известном устройстве, с помощью гидравлической системы, при этом подвижная часть 21 блока 5 поднимается нажатием руки на рычаг, связанный с одним

1 поршнем гидравлической системы (на чертеже не показано), а опускается действием веса на второй поршень.

Замыканием верхнего контакта блока

19 концевых выключателей логический уровень единицы поступает на другой вход триггера 22, он перебрасывает2И1 2Ы1п с 1

N N

50 ся, включая режим чтения ЗУ14, режим уменьшения адреса регистра 15 адреса и соединяет регулирующий вход усилителя 6 с выходом функционального преобразователя 17 через переключатель 18. Далее пьезопреобразователь 4 плавно опускается вниз и начинается собственно измерение.

Преобразователь 17 преобразует входной сигнал по закону, обеспечивакицему меньшее усиление для большего сигнала и наоборот. Закон этот может быть снят экспериментально при исследовании усилителя 6 или расчитан по известной его регулировочной характеристике.

С каждым акустическим резонансом адрес в регистре 15 уменьшается на единицу, с ЗУ считывается все новое значение кода, которое посредством преобразователя 27 уменьшает усиле55 обладках пьезопреобразователя 4 и следовательно,на выходе усилителя 6 и детектора 7. В момент резонанса, вает блок 8 фиксации резонанса, основанный, например, на дифференциводной, Сигналом блока 8 запускается преобразователь 16 аналог-код, записывает этот код в нулевую ячейку ЗУ14. Тем же сигналом блока 8 (задним фронтом ) к адре-у н ре-.истре 15 адреса прибавляется единица, мальное напряжение преобразуется в код,а код записывается во второй ячейке ЗУ14 и т.д. Процесс протекает описанным образом до достижения пьезопреобразователем 4 подвижной частью 21 блока 5 верхнего крайнего положения. Это может осуществляться, 5

25 ние усилителя 6. Это обеспечивает практическое постоянство максимального сигнала на выходе усилителя 6 и детектора 7. Это позволяет оптимально использовать динамический диапазон усилителя 6 -амплитуды резонансных сигналов уравниваются.

Одновременно в блоке 20 подсчиты" вается количество,п меток перемещения, выдаваемых блоком 5 и соответствующих заданному количеству N+1 акустических резонансов, т,е, изменению длины столбика среды на заданное количество N полуволн ультразвука. Соответствующий каждому резонансу сигнал поступает с выхода блока R. Указанный режим блока 10 включается хронизатором 9 в момент отпускания верхнего контакта блока

19 концевых выключателей при движении преобразователя 4 вниз, В результате блок 10 (счетчик 12) выдает значение скорости с ультразвука в исследуемой среде согласно выражению где à — частота ультразвука; — изменение длины столбика среды, которому соответствует N полуволн ультразвука и и меток перемещения;

d 2. — цена метки перемещения в единицах длины.

При достижении пьезопреобразователем 4 нижнего крайнего положения подается уровень логической единицы на нижний контакт блока 19 и восстанавливается исходное состояние.

B предлагаемом устройстве обеспечивается постоянство резонансного амплитудного сигнала на входе блока

8 фиксации резонанса при изменении его на пьезопреобразователе 4. При этом, в течении резонанса усиление строго постоянно в отличие от известного устройства, в котором регулирующее напряжение АРУ неизбежно изменяется.

Усилитель 6 предлагаемого устройства принципиально не может возбуж" даться по цепи регулирования. В то же время цепь импульсной АРУ в известном устройстве имеет ограниченный запас устойчивости и даже может возбуждаться на частоте в два раза мень»1392388

Со ст авитель Г. Мак симочкин

Техред И.Верес корректор 11. 1аксимишинеп

Редактор Л.Повхан

Заказ 188? /44 Тираж 524 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Прог..яо;« твоивс-полиграфическое предприятие, .r, Ужгород, >.и. 1роекrваs, 4 шей частоты входных импульсных сигналон.

Постоянство амплитуцы резонансного сигнала в интерферометре обеспечивается при любых, даже при резких (в несколько раз ) изменениях амплитуды двух соседних резонансов. В известном необходимо искать компромисс между быстродействием АРУ (т. е. степенью реакции на резкое изменение амплитуды двух соседних сигналов)и устойчивостью„

Это позволяет поддерживать амплитуду резонансных сигналов на уровне, ! обеспечивающем наибольшую точность блока фиксации, тем самъ м — повысить точность измерения.

20 формула изобретения

Ультразвуковой интерферометр переменной длины содержащий генератор высокочастотного напряжения, каме- 25 ру с излучающим и приемным пьеэопреобразователями, блок переменного пьезопреобразователя, последоВательно соединенные. и подключенные к приемному преобразователю усилитель,детек- 30 тор и блок фиксации резонанса, хронизатор и блок определения скорости ультразвука, выполненный из первого и второго счетчиков, два выхода первого иэ них подключены соответственно к выходам запуска и остановки

35 второго счетчика, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен подключенным к выходу блока фиксации резонанся переключателем изменения адч реса, запоминающим устройством с регистром адреса, входы которого под ключены к выходам переключателя изменения адреса,преобразователем аналог-код, информационный вход которого соединен с выходом детектора, вход запуска — с.выходом блока фиксации резонанса, а выход — с информа(ионным входом запоминающего устройства,подключенными к выходу последне-го, последовательно соединенными функциональным преобразователем и переключателем регулировки усиления, выход которого подключен к регулирующему выходу усилителя, блоком концевых выключателей, подвижный элемент которого соединен с выходом хронизатора и механически связан с подвижной частью блока перемещения приемного преобразователя, триггером, первый и второй входы которого соединены с соответствующими выходами блока концевых выключателей, первый выход соединен с входом чтения запоминающего устройства и переключателем регулировки усиления, а второй с входом записи запоминающего устройства, входом сброса регистра адреса и переключателем изменения адреса, выход блока фиксации резонанса соединен с информационным входом первого счетчика, вход управления которого подключен к выходу хронизатора, информационный вход второго счетчика подключен к выходу блока перемещения приемного преобразователя, а его второй выход подключен к входу хрониз атора.