Измеритель скорости ультразвука

Измеритель скорости ультразвука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 18,11,75(21) 2191105/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет(43) Опубликовано 25.10.77,Бюллетень № Ý9 (11) 577451 Цр

ФЬ, 2 (5)) М. Кл.

601 К 29/00

Гооударствеиный комктот

Сапата Мкнкотроа СССР по делам пзооретонкй и открытий (53) УДК 534.232 (088.8 ) (45) Дата опубликоваийя описания 22.11.77

А, Х. Гольберг и А, П. Гришов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ УЛ1ЬТРАЗВУКА

Изобретение относится к технике улм развука, предназначено для измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в исследуемой среде и может быть использовано при посгроении ряда приборов для физико-химических измерений, Известен измеритель скорости ультразвука фазовым методом, основанным на сравнении фаз улыразвуковых колебаний, излучаемых в упругую среду, и на выходе иэ нее 1). 0

Этот измеритель имеет сравнительно невысокую чувствительность и точность, а также малый диапазон измерения скорости улнгразвука.

Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является измеритель скорости ультразвука, содержаший излуча» тель ультразвука, генератор высокочастотных электрических колебаний, приемник ультразвука и частотный детектор 2). Однако этот измеритель имеет малую чувствительность, помехоустойчивость и точность, а также незначительный диапазон измерения.

11ель изобретения — повышение чувствительности, помехоустойчивости, точности и а расширение диапазона измерения скорости ультразвука.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемый измеритель введены фазовый модулятор, генератор шума, полосовой филер, мультипликатор, блок регулируемого запаздывания и. интегратор, при этом генератор высокочастотных электрических колебаний подключен к фазовому каодулятору, к моде-лируюшему входу которого подсоединен выход полосового филера, входом соединенного с генератором шума, выход фазового модулятора подключен к иэлучателто улнгразвука, а выход приемника утлразвуковых колебаний через частотный детектор подключен к мультипликатору; второй вход которого соединен с выходом блока регулируемого запаздывания, а выход - с интегратором, подключенным к у оавляюшему входу блока. регулируемого запаздывания, вход которого соединен с выходом полосовот го фильтра, На чертеже показана функциональная схема .измерителя скорости ультразвука.

577451

50

60

Генератор высокочастотных электрических колебаний 1 подключен к фазовому модуляго ру 2, на )Модулируюший вход которого подано напряжение от последовательно соединенных генератора шума 3 и полосового Г фили ра 4. Выход фазового модулятора подключен к излучателю улнгразвука 5, а выход приемника улыгразвуковых колебаний 6 через часто гн ный детектор 7-к мулнгнпликатору 8. Второй вход поспеднегocoellHHeH c BblxolloM бпока pery лируемого запаздывания 9, а выход — с интегратором 10, подключенным к управляющему входу блока регулируемого эапаэдыва ния, на вход которого подано напряжение с выхода полосового фильтра.

Измеритель скорости ультразвука работает следующим образом, Генератор 1 вырабатывает напряжение частоты (эр, которое модулируется по фазе в фазовом модуляторе 2 напряжением 0(4 ), представляющим собой случайную функцию ограниченного спектра низших частот, статистическиее параметры которой опре дел яютс я генератором шума 3 и полосовым фильтром 4, Высокочастотное модулированное по фазе напряжение0 =Ц Sin+t+ e(t)) подается на излучатель 5, в котором преобразуется в ультразвуковые колебания. Пройдя исследуемую среду, эти колебания достигают приемника

6, на выходе которого напряжение Ug, рав ноеЦ =У 5!ф) t + 6(t ), задержано на время ч,, равное времени распространения улвгразвука в среде. На выходе частотного детектора 7 напряжение 05= Кч, d9tW 35 где Kqg - коэффициент преобразования частотноГО детектора, — производная задержанной фазы по времени.

Напряжение 05 поступает на мультипликатор 8, где перемножается с напряжением

Q = 8 (t - ). „получаемым с выхода блока регулируемого запаздывания 9, на вход которого подано напряжение 8 ( с выхода полосового фильтра 4. С выхода мульгипликатора 8 напряжение поступает на интегратор 10, выходной сигнал которого подается на регулирующий вход блока регулируемого запаздывания 9, в котором осуществляется изменение величины задержки % до тех пор, пока Cl не станет равной задержке у . Выходной сигнал интегратора 10 является также выходным сиг налом измерителя скорости, линейно зависящим от скорости ультразвука в среде, что способствует расширению диапазона измерения.

Выходной сигнал равен оценке корреляционной функции сигнала 9 (t - tl ) и его производной

R (й) = т(й(е - й,)

de(t -c) Получение на выходе напряжения, равного оценке автокорреляционной функции Й (% ) процесса 8 (t ) в данном случае нецелесообразно, хотя это и обеспечивает повышение точности измерения в сравнении с интерференционным методом.

Большинство корреляционных функций в области нулевых значений аргумента ( имеет слабо выраженный экстремум, заметные отличия от которого сама функция имеет в области относительно больших значений аргумента, что снижает чувствительность и точность систем со структурНой определения оценки автокорреляционной функции, Дополнительное повышение чувствительности и точности в измерителе скорости ультразвука достигается за счет использования оценки производной корреляционной функции Я @() процесса e(t), которая, в свою очередь, равна оценке корреляционной функции процесса и его производной% @ (C ), 1

При нулевом значении Т, R@@ (О) =g@@(Q) =О.

При значениях <, близких к нулю, функция

Р @ имеет большую крутизну, что и обеспечивает повышение чувствительности и точности в сравнении со структурой, в которой иопользуечо н опенка йеф ра1 . era с - й)

Получение производной, процесса 9 (4 --ь ) обходится без участия операции дифференцирования, сопровождающейся обострением помех, а осуществляется путем фазового детектирования высокочастотного сигнала частотным детектором. Высокая помехоустойчивость способствует повышению точности измерения скорости ультразвука, Формула изобретения

Измеритель скорости ультразвука, содержащий излучатель ультразвука, генератор высокочастотных электрических колебаний, приемник ультразвука и частотный детектор, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности, помехоустойчивости, точности и расширения диапазона измерения, в него введены фазовый модулятор, генератор шума, полосовой фильтр, мультипликатор, блок регулируемого запаздывания и интегратор, при этом генератор высокочастотных элекгрических колебаний подключен к фаэовому модулятору, к модулируюшему входу которого подсоединен выхОд полосОВОГО фильтра, Входом соединенного с генератором шума, выход фазового модулятора подключен к излучателю ультц>я.

577451

Составитель В. Пирогов

Редактор Т. Ивянова Техред Н. Андрейчук Корректор М. 0емчик

Заказ 3675/33 Тираж 1101 Подписное й1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал П1111 "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 звука, а выход приемника ультразвука через частотный детектор подключен к мул типликатору, второй вход которого соединен с выходом блока регулируемого запаздывания, а выход — с интегратором, подключенным к управляюшему входу блока регулируемого запаздывания, вход которого соединен с выходом полосового филера.

Источники информации, принятые во вни-. мание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

N. 441456, кл, С Ol Н 5/00, 1972, 5

2. Носов В. А Проектирование улвгразвуковой измерительной аппаратуры. ф М., "Машиностроение, 1972, с. 86-87.