Устройство для измерения скорости ультразвука

Устройство для измерения скорости ультразвука

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ i ц 6798I5

Союз Советскнх

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 22) Заявлено 21.12.76 (21) 2432791/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.08.79. Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описания 15,08.79 (51) М. Кл."G 01Н 5/00

G 01М 29/00

Государственный комитет (53) hò K 681 121 8:

:534.22 (088.8) ло делам изобрегеннй и открытий (72) Авторы изобретения

М. В. Лысенко, Г. A. Пустовалов и А. С. Сабаев (71) Заявитель Ростовский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

УЛ ЬТРАЗ ВУКА

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при различных ультразвуковых измерениях в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения скорости ультразвука, содержащее акустические преобразователи, источник эталонных интервалов времени, предназначенный для сравнения измеряемого времени с эталон.ным, и блок слежения, осуществляющий автоматическое изменение эталонного времени в соответствии с измеряемым (1), (2).

Эти устройства позволяют производить измерения лишь в импульсном режимс на фиксированной частоте и не обеспечивают достаточной точности измерения.

Наиболее близким по техничсской сущности к изобретению является устройство, включающее в себя излучающий и приемный электроакустические преобразователи, квантованную линию задержки, входной усилитель, выходной усилитель-формирователь, схему совпадения и регулируемую линию задержки (3).

Недостатком известного устройства является невозможность измерений в широком диапазоне частот и малая точность измерений, вызванная нестабильностью регулируемой линии задержки.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона частот и повышение точносп; пзмереншь

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения скорости ультразвука, включающсе излучающий и приемныйй электроакустические преобразователи, кваптованную линию задержки, регулируемую линию задержки и схему совпадения, введены генератор возбуждения, выход которого подключен к излучающему преобразователю, первьш полярный нуль-орган, подключенньш между приемным преобразова гелем и одним из входов схемы совпадения, и второй полярный нуль-орган, подключенный между выхо;,эм генератора возбуждения и входом кв.;.ованной линии задср>ккп, прп этом рс;,.,;руемая линия за20 дср>кки выполнена в виде управляемой квантова ной линии задержки, вход котоpoii подключен к выходу квантованной ли«п« задержки, выход -- ко второму входу схемы совпадения, а управляющий вход— к выходу схемы совпадения.

На фиг. 1 показана блок-схс»а устройства, на фпг. 2 — блок-схема управляемой квантованной линии задержки, на фиг. 3— эпюры напряжения, поясняющие работу

30 устройства.

679815

Устройство содержит генератор возбуждения 1, предназначенный для возбуждения колебаний заданной формы и длительности, элсктроакустические излучающий 2 и приемный 3 прсобразователи, служащие для преобразования электрической энергии в энергию механических колебаний и обратно, кювету с исследуемой средой 4, первый полярный нуль-орган 5, формируюи1ий короткий импульс с крутым передним фронтом при прохождении положительного сигнал через нуль, схему совпадения 6, второй полярный нуль-орган 7, квантованную линию задержки 8, служающую для выбора диапазона измерений, управляемую квантованную линию задержки 9, предназначенную для дополнительной задержки импульсов.

В одном из возможных вариантов выполнения блок-схема управляемой квантованной линии задержки содержит: триггер с раздельными входами 10, генератор 11, в обратную связь которого включена термостабилизированная линия задержки (Л31)

12, катушку подмагничивания 13, управля1ощую частотой генератора 11, генератор линейно изменяющегося напряжения 14, вырабатывающий напряжение подмагничивания, генератор запуска 15, служащий для запуска генератора линейно изменяющегося напряжения и делитель частоты 16, осуществляющий деление частоты генератора 11.

Устройство работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает периодические электрические колебания заданной формы, которые, поступая на передающий преобразователь 2, преобразуются в акустические колебания и, пройдя через кювету с исследуемой средой 4, поступают на приемный преобразователь 3. С приемного преобразователя 3 электрические колебания поступают»а вход полярного первого нуль-органа 5, формирующего короткие импульсы с крутым передним фронтом, поступающие на первый вход схемы совпадения

G. Одновременно сигнал с генератора 1 поступает на вход второго полярного пуль-органа 7, импульсы с выхода которого задерживаются квантов анной линией задержки

8, на время т (x> (т — время прохождения сигнала в исследуемой среде). С выхода квантованной линии задержки 8 импульсы поступают на вход управляемой квантованной линии задержки 9, на выходе которой получаются импульсы, задержанные на время т -+ чз. Эти импульсы поступают на второй вход схемы совпадения 6, сигнал на выходе которой становится равным нулю, когда т + тз становится равным т»

На фиг. 3 показаны эпюры сигналов на выходах блоков устройства, где а — сигнал на выходе генератора возбуждения 1, б — сигнал на выходе приемного преобразователя 4, в — сигнал на выходе нуль-орэ

65 гана 5, г — сигнал на выходе нуль-органа

7, д — сигнал на выходе квантованной липни задержки 8, e — сигнал на выходе управляемой квантованной линии задержки

9, ж — сигнал на выходе генератора линейно изменяющегося напряжения, з — сигнал на выходе схемы совпадения 6, и — сигнал на выходе запускающего генератора 15, к — совмещение импульсов на входе схемы совпадения 6.

Управляемая квантованная линия задсржки работает следующим образом: при поступлении импульса на вход триггера 10 с выхода квантованной линии задержки 8, он опрокидывается в состояние (1) и запускает генератор 11, в обратную связь которого включена ЛЗТ 12. Время задержки

ЛЗТ изменяется с помощью магнитного поля катушки 13. С генератора 11 импульсы поступают на вход делителя частоты 16.

После прихода и-го импульса, где и — коэффициент деления, на выходе делителя вырабатывается импульс, поступающий на второй вход триггера 10. Триггер опрокидывается в состояние (О), и схема возвращается в исходное положение. Генератор запуска 15 и сигнал рассогласования с выхода схемы совпадения 6 запускают генератор линейно изменяющегося напряжения

14, который с помощью магнитного поля катушки подмагничивания 13 управляет частотой генератора 11, плавно меняя время задержки. Квантованная линия задержки 8 выполнена аналогично линии задержки 9 за исключением цепи управления, а время задержки в ней .с изменяется дискретно выбором коэффициента деления. Таким образом, зная коэффициент деления линии задержки 8 и напряжение генератора 14 в момент совпадения, можно определить время задержки ультразвукового сигнала в образце т = т + г .

Изобретение обеспечивает возможность проведения измерений на любых частотах как в импульсном, так и в непрерывном режимах, а также повышение точности измерений за счет использования более стабильной управляемой квантованной линии задержки.

Фор м ул а изобретения

Устройство для измерения скорости ультразвука, включающее излучающий и приемный электроакустические преобразователи, кваитованную линию задержки, регулируемую линию задержки и схему совпадения, отл и ч а ю ще е с я теM что, с целью расширения рабочего диапазона частот и пов»1шения точности измерения, в него введены генератор 1юзбуждения, выход которого подключен к излучающему преобразователю, первый полярный нуль-орган, подключенный между приемным преобразователем и одним из входов схемы совпадения, и второй полярный нуль-орган, подключен679815 ный между выходом генератора возбуждения и входом квантованной линии задержки, при этом регулируемая линия задержки выполнена в виде управляемой квантованной линии задержки, вход которой подключен к выходу квантованной линии задержки, выход — ко второму входу схемы совпадспия, а управляющий вход — к выходу схемы совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 304448, кл. G 01Н 5/00, 1971.

5 2. Перепечко И. И. Акустические исследования полимеров. Изд-во «Химия», M., 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 441456, кл. G 01Н 5/00, 1975 (прототип).