Ультразвуковой анализатор сред

Ультразвуковой анализатор сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.05.76(21) 2356795/10 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано05 09 77Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания 15.10.77 (51) М. Кл.

2 01 К 29/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 620.179.. 16 (088.8) Л. М. Ананьев, В. М. Морозов, В. И. Янковский и Н, П. Воробьев (72) Авторы изобретения

Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт имени С. М. Кирова (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ АНАЛИЗАТОР СРЕД

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для состава и расхода жидких и газообразных сред.

Известны ультразвуковые анализаторы сред, содержащие синхронизируемый генератор, излучающий и приемный пьезопреобразователи, усилитель, амплитудный детектор, формирующий каскад и измеритель частоты, работающие по синхрокольцевой схеме 1, Однако точность измерений существенно тр ограничивается паразитическим временем задержки сигнала в мембранах и в электронной схеме.

Известен ультразвуковой прибор для измерения скорости потока или скорости рас- 15 пределения звука, содержащий синхронизирующий генератор, излучающий и приемный пьезопреобразователи, усилитель, амплитудный детектор, стробируюшую схему, частотомер и устройство задержки, включенные яф последовательно в синхрокольцевую cxeMyf2j.

Однако включение устройства задержки последовательно в синхрокольцевую схему приводит к неоправданному увеличению информативного времени задержки в периоде ав- 25

2 тоциркуляции синхрокольца и тем самым к увеличению погрешности измерений.

11ель изобретения — повышение точности измерений. Это достигается тем, что ультразвуковой анализатор сред снабжен гиперболическим преобразователем, подключенным к выходу измерителя временных интервалов, один вход которого через устройство задержки соединен с выходом синхронизируюшего генератора, а другой — с выходом формирс.=. вателя.

На выходе измерителя временных интервалов в результате такого включения получают сигнал, пропорциональный только времени распространения акустического импульса в исследуемой среде.

На фиг, 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, иллюстрирующие работу анализатора.

Анализатор (фиг. 1) состоит из синхронизируюшего генератора 1, излучающего пьезопреобразователя 2, приемного пьезопреобразователя 3, усилителя 4, амплитудного детектора 5, формирующего каскада 6, измерителя 7 временных интервалов, гипер571743

3 болического греобразователя 8 и устройства 9 задержки.

При включении анализатора генератор 1 вырабатывает электрический импульс, поступающий на пьеэопреобразователь 2, который преобразует его в акустический импульс.

Акустический импульс, пройдя исследуемую среду, воздействует на пьезоцреобразователь 3, преобразуясь в электрический сигнал, который, пройдя через усилитель 4, 10 амплитудный детектор 5 и формирующий каскад 6, вновь поступает на генератор 1, вызывая излучение следующего импульса.

На фиг, 2а показана временная диаграмма циокуляции импульсов в синхрокольцевой схеме. В момент времени 1 пунктиром показан акустический импульс, достигший мембраны преобразователя 3. Электрический импульс на выходе пьезопреобразователя 3 (1 ) сдвинут относительно него на время @

2 задержки в мембране. Импульс генератора

1 () сдвинут по отношению к времени на величину задержки в электрической схеме, определяемой в основном задержкой включения генератора 1, которое может до- 25 стигнуть единиц микросекунд в тиристорных генераторах. Поэтому, пренебрегая задержками в блоках 4-6, для упрощения графической иллюстрации входной импульс генератора

1 показан совпадающим во времени с моментом 1 . В момент времени t в анализируемой среде после прохождения мембраны возникает акустический импульс. Время распространения акустического импульса в соеде равно интервалу 1 -,, где

4 6

+ g (g=

Таким образом, период рециркуляции импульса содержит помимо времени распро40 странения акустического импульса в исследуемоц среде еще и неинформативное время задержки сигнала в электрической схеме и время задержки в мембранах. Последнее составляет особенно заметную величину при

45 контроле химически агрессивных сред„Поэтому сигнал со входа генератора 1 на первый вход измерителя 7 поступает непосредственно, а с выхода генератора 1 на второй вход измерителя 7 — через устрой50 ство 9 задержки. В качестве входного фор4 мирователя измерителя 7 временных интервалов может быть использован триггер с раздельным запуском. Диаграмма выходи го напряжения такого триггера приведена на фиг. 2 б. В момент времени ь триггер устанавливается в первое устойчивое состояние входным импульсом генератора 1, Во второе устойчивое положение триггер перебрасывается в момент времени 1 сдвинутый относительно t . на время за2 держки включения генератора 1 (1 — 1 ) и время задержки, вносимое устройством 9 (— ). Время задержки, создаваемое устройством 9, выбирается равным суммарному времени задержки в мембранах пьезопреобразователей 2 и 3. В результате длительность импульса на выходе триггера (t ó — t ) оказывается равной времени расйространения сигнала в исследуемой среде (t< — .Е,1 ). Сигнал с выхода измерителя 7 поступает на вход преобразователя

8, Этим обеспечивается получение выходного сигнала, прямо пропорционального скорости звука, Формула изобретения

Ультразвуковой анализатор сред, содержащий кольцевую схему состоящую из синхронизируюшего генератора, излучающего и приемного преобразователей, усилителя, амплитудного детектора и формирующего каскада, а также устройство задержки и. измеритель временных интервалов, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен гиперболическим преобразователем, подключенным к выходу измерителя временных интервалов, один вход которого через устройство задержки соединен с выходом синхронизируюшего генератора,а другой — с выходом формирователяя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Бражников Н. И. "Ультразвуковые методы", М., Энергия, 1965, стр. 126.

2. Патент США Ne 3710621,кл.73-194А, 1 972.