Цифровой измеритель скорости распространения ультразвуковых колебаний

Цифровой измеритель скорости распространения ультразвуковых колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля технологических процессов и материалов по скорости распространения ультразвуковых колебаний. Цель изобретения - повышение точности измерений за счет автоматического выбора пределов измерения. Устройство снабжено блоком 11 автоматического переключения разрядов, блоком 21 определения коэффициентов пересчета, первым 15 и вторым 16 демультиплексорами, третьим 17 и четвертым 24 счетчиками, вторым триггером 22 и вторым формирователем 25. 4 ил.

ф М

М1!, фф, СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ вЂ” РЕСПУБЛИК (5!) 4 0 01 Н /00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОЬЮ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4324042/25-28 (22) 02.11.87 (46) 30.05.89. Бюл. № 20 (71) Винницкий политехнический институт (72) М.И. Клименко, Н.И. Быков, В,П,Малиночка и H.Ì.Êëèìåíêî (53) 534.22 (088.8) (56) Авторское свидетельство CCCP

¹ 62641 0, кл . 0 01 М 29/04, 1978. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ

РАСПРОСТРАНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к измери„„SU„„1483285 А 1

2 тельной технике и может быть использовано для контроля технологических процессов и материалов по скорости распространения уль тра звуковых колебаний. Цель изобретения — повьпяение точности измерений за счет автомати— ческого выбора пределов измерения.

Устройство снабжено блоком 11 автоматического переключения разрядов,блоком 2! определения коэффициентов пересчета, первым 15 и вторым 16 демультиплексорами, третьим 17 и четвертым 24 счетчиками, вторым триггером 22 и вторым формирователем 25.

4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля теплотехнических процессов и качества материалов по скорости распространения ультразвуковых колебаний в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промьпппенности.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет автоматического выбора пределов измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний.

На фиг. 1 изображена структурная схема цифрового измерителя; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие его работу; на фиг. 3структурная схема блока автоматического переключения разрядов; на фиг.4 20 структурная схема блока деления кодов.

Цифровой измеритель скорости распространения ультразвуковых колебаний содержит последовательно соеди- 25 ненные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучатель 3, приемник 4, усилитель 5 и первый формирователь 6, первый триггер 7,. первую схему 8 совпадения, генератор Зр

9 калиброванной частоты, вторую схему 10 совпадения, блок 11 автоматического переключения разрядов,первый и второй счетчики 12 и 13, умножитель 14 частоты, входы которого подключены к выходам первого и второго счетчиков 12 и 13, первый и второй демультиплексоры 5 и 16, третий счетчик 17, последовательно соединенные регистр 18, блок 19 деления ко- 4О дов и третью схему 20 совпадения, составляющие блок 21 определения коэффициентов пересчета, последовательно соединенные второй триггер 22, четвертую схему 23 совпадения, чет- 45 вертый счетчик 24 и второй формирователь 25. Выход синхронизатора 1 связан с первыми входами первого триггера 7, блока 11 автоматического переключения разрядов, первого и второго счетчиков 12 и 13, блока 19 деления кодов и с вторым входом четвертого счетчика 24, второй вход первого триггера 7 подключен к выходу первого формирователя 6, выход генератора

9 калиброванной частоты соединен с вторыми входами первой и четвертой схем Я и 32 совпадения и с первым входом второй схемы 10 совпадения, первый выход первого триггера 7 связан с первым входом первой схемы 8 совпадения, второй (инверсный) выход первого триггера 7 подключен к второму входу второй схемы 10 совпадения и к входу второго формирователя 25, выходы первого счетчика 12 соединены с входами блока 11 автоматического переключения разрядов,первый выход 26 блока 11 автоматического переключения разрядов связан с первыми входами первого и второго демультиплексоров 15, 16 и второго формирователя 25, вторые входы первого и второго демультиплексоров 15 и 16 соединены соответственно с выходами второй схемы 10 совпадения и умножителя 14 частоты, входы второго счетчика 13 связаны с выходами первого демультиплексора 15, а второй вход первого счетчика 12 подключен к выходу первой схемы 8 совпадения.

Блок 11 автоматического переключения разрядов состоит из m D-vperreров 27,1...27m элемента 28 И-HJIH счетчика 29. Входы начальной установки триггеров 27.1...27m соединены между собой и с входом начальной ус;— тановки счетчика 29, Стробирующие входы каждого триггера 27.1...27m соединены с выходами соответствующих разрядов счетчика 12 умножителя 14 частоты.

Выход элемента 28 И-ИЛИ соединен с входом счетчика 29 и с входом 30 блока деления кодов. Выход 26 счетчика 29 соединен с управляющими входами первого 1 5 и второго 16 демультиплексоров, Блок 19 деления кодов содержит сдвиговый регистр 31, блок 32 элементов И, стробирующий вход 33, входную кодовую шину 34, выходную кодовую шину 35.

Измеритель работает следующим образом.

Ипшульс с выхода синхронизатора 1 (фиг.2а) поступает на первый вход триггера 7 и устанавливает его в состояние "1", Одновременно этот импульс служит импульсом сброса для счетчиков 12 и 13 умножителя 14 част зты, счетчика 24, счетчика 29 блока

11 автоматического переключения разрядов, импульсом начальной установки триггеров 27.1 ...27,m и регистра и запускающим импульсом для генератора 2 колебания возбуждают излуча3285

15

1 1л = -"-о л jj

5 148 тель 3, ультра звуконь е колебания которого проходят путь до приемника 4, преобразующего ультразвуковые колебания в электрический сигнал, который усиливается усилителем 5 (фиг.2б) и подается на вход формирователя 6, выходной прямоугольный импульс (фиг ° 2в), который поступает на второй вход триггера 7 и опрокидывает его в состояние "0".

Таким образом, на выходе триггера

7 формируется прямоугольный импульс (фиг.2г), длительность которого равна времени распространения ультразвуковых колебаний и исследуемом материале. Этот импульс с прямого выхода триггера 7 поступает на i"".åðâüé вход схемы 8 совпадения, на второй вход которой поступают импульсы с генератора 9 калиброванной частоты (фиг.

2д), выход схемы 8 совпадения соединен с входом счетчика 12 умножителя

14 частоты. В счетчике 12 фиксируется К-разрядное число, равное количеству импульсов (фиг,2е), поступающих на его вход за время t т.е. где 1 — частота генератора калиб30 рованной частоты.

С изменением свойств исследуемого материала время»;„распространения ультразнука будет изменяться в пределах 1»миан t» 4. »»макс Следователь- Ç5 но, диапазон возможного N» будет удовлетворять неравенству

И -1 10 < N» <10 1 < И ма (2) 40 где m — количество разрядов счетчика .12;

К вЂ” количество разрядов, заполненных числом N., в счетчике

12 умножителя 14 частоты, 45

В счетчике 29 блока 11 автоматического переключения разрядов будет зафиксирован код, равный количеству К заполненных разрядов в счетчике 12.

При этом при поступлении импульса 50 переноса с i- г о разряда сч етчика 1 2 он проходит через элемент 28 И-ИЛИ на счетный вход счетчика 29 и по заднему фронту сбрасывает соответствующий триггер 27.1...27,m в нулевое состояние, что запрещает поступление на счетный вход счетчика 29 следующих импульсов переноса с i-го разряда.

Выходной код t>÷ÎêR 1 1 lHtc» . 3тичес— кого переключения разрядов, пропорциональны!1 количеству К заполненных разрядов числом М н счетчике 12, поступает на первый входь: демультиплексорон 16 и 15, на второй вход последнего поступают импульсы (фиг - 2д) с генератора 9 калиброванной частоты через открытую инверсным выходом триггера 7 схему 10 совпадения, выходные импульсы (фиг. 2и ) демультиплексора 15 с частотой поступают на собственно выбранный блоком 11 автоматического переключения разрядов вход счетчика 13 умножителя 14 частоты, С выхода умножителя 14 частоты импульсы (фиг.2к) поступают на второй вход демультиплексора 16, среднее значение частоты которых определяется из выражения

Г„= r. N,/in (3)

По переднему фронту импульса (фиг„2л ), сформированного на инверсном выходе триггера 7, формирователь

25 формирует на своем выходе короткий прямоугольный импульс (фиг.2м), который устанавливает триггер 22 в состояние "1", выходной сигнал которого поступает на первый вход схемы

23 совпадения, на ее второй вход поступают импульсы с генератора 9, выход схемы 23 совпадения соединен с входом счетчика 24, Одновременно выходной импульс (фиг.2м) формирователя 25 устанавливает счетчик 17 н состояние "0", и на соответственно выбранный блоком 11 вход счетчика 17 поступают импульсы (фиг.2н) с демультиплексора 16 с частотой » ч, выходной код числа импульсов которого поступает на второй вход схемы 20 устрочства 2! автоматического определения коэффициента пересчета, Если установить код числа N =

= 1 ° f /10 где 1 — длина акустической базы, и регистре 18, выходы которого соединены с вторыми входами блока 19 деления кодов, то на выходе блока 19 получим код. числа

И = /!О", (4) так как на стробирующий вход сднигового регистра 31 поступают K импульсон, которые сдвигают н млалюих К разрядах регистра 3! нули, При равен1483285 стве кодов, поступающих на входы схемы 20 ° на ее выходе. формируется прямоугольный импульс, который устанавливает триггер 22 в состояние "0".

5 .Таким образом, на выходе .триггера

22 будет сформирован прямоугольный импульс (фиг.2п) длительностью

) о 2

Г

За время tq в счетчике 24 будет зафиксировано количество импульсов (фиг. 2р), равное скорости распространения ультразвуковых колебаний в 15 материале,,т.е, (5) 10

N2 =- f. ° 12 = — -- . (б) о !

Формула и з обр ет ения

Цифровой измеритель скорости распространения ультразвуковых колебаний, содержащий последовательно 25 соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель и первый формирователь, первый триггер, первый и второй входы которого соединены с 30 выходами синхронизатора и первого формирователя, первую схему совпадения, первый вход которой подключен к первОму выходу первого триггера, генератор калиброванной частоты,вторую схему совпадения второй триггер, первый, второй, третий и.четвертый счетчики и умножитель частоты, первые входы первого, второго и четвертого счетчиков соединены с выходом сищ ронизатора, первый вход второй схемы совпадения и второй вход первой схемы совпадения подключены к выходу генератора калиброванной частоты, в торой вход п ервог о сч етчика связан с выходом первой схемы совпадения, входы умножителя частоты подключены к первому и второму счетчикам, второй выход первого триггера соединен с вторым входом второй схемы совпадения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен блоком автоматичесо кого переключения разрядов, первый вход которого связан с выходом синхронизатора, первый и вторым демультиплексорами, первые входы которых подключены к первому выходу блока автоматического переключения разрядов, последовательно соединенные регистром, блоком деления кодов, третьей схемой совпадения, второй вход которой подключен к выходу третьего счетчика, вторым формирователем и четвертой схемой совпадения, второй вход которой связан с выходом генератора калиброванной частоты и вторым формирователем, вход которого соединен с вторым выходом первого триггера, вторые входы первого и второго демультиплексоров подключены соответственно к выходам второй схемы совпадения и умножителя, частоты, выходы первого демультиплексора связаны с входами второго счетчика, выходы первого счетчика соединены с входами блока автоматического переключения разрядов, выход которого связан с вторым входом блока деления кодов, третий вход которого подключен к выходу синхронизатора, вхОДы третьего счетчика соединены с выходами второго демультиплексора, третий вход третьего счетчика и второй вход второго триггера соединены с выходом второго формирователя,второй вход четвертого счетчика подключен к выходу четвертой схемы совпадения.

1483285 разря37 саттона

m rv разряда сюлзгсыа

1483285

Составитель Д. Чирочии

Техред И. Ходаиич

Редактор М,Бандура

П одни. но е ."! . В л:.: иг ь е в л

Заказ 2817/38 Тираж 511 По,чписно"

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыти.:.. и .-. вЂ,!. ГЕН. . :, : ".Р

113035, Москва, Ж-35, Раушск;- я наб., д, . / Проиа водстве ННо иадательский комбинат Патент > Г, У : L . р.l, !. „". " . Р . 1pii на,.,." 1