Измеритель скорости ультразвука в агрессивных средах

Измеритель скорости ультразвука в агрессивных средах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик («>699415

{61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 181077 (21) 2531679/18-10 (51)М. Кл.2

G 01 N 29/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (53) УДК 534 632 (088 ° 8) Опубликовано 2 5.1 1 79. Бюллетень № 4 3

Дата опубликования описания (72) Авторы изобретения

P. — È.Þ.Êàæèñ и С,И.Антанайтис (71) Заявитель

Каунасский политехнический институт им. Лнтанаса Снечкуса (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА

В АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ

2(30

Изобретение относится к области нераэрушающего контроля ультразвуковым методом и может быть использовано при определении параметров агрессивных сред, например потоков высокотемпературных газов.

Известно устройство для измерения скорости ультразвука н агрессивных средах (1), содержащее генератор нидеоимпульсов, генератор ударногр возбуждения, ультразвуковые преоб- разователи задержки, выполненные иэ кварцевого стекла, и усилитель, Недостатком укаэанного устройства, работающего по методу кратковременного контакта ультразвуковых преобразователей с исследуемой средой, является высокая погрешность измерения, обусловленная тем, что невозможно обеспечить фиксированное расстояние между -.реобразователями в момент излучения ультраэвуконйх импульс он, Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель скорости ультразвука в агрессивных: средах (2), содержащий блок управления системой ввода и вывода ультразвуковых излучателя и приемника в исследуемую среду, генератор электрических импульсов, подключенный к УЛьтраэвуковому излу-. чателю, и блок измерения скорости ультразвука, соединенный с ультразвуковым приемником.

Недостатками этого измерителя являются также высокая погрешность измерения, выраженная тем, что невозможно обеЧпечить фиксированное расстояние между излучателями, а также низкое быстродействие измерения. Это вызвано тем, что в момент остановки ультразвукового приемника от удара в механической части системы ввода и вывода возникают вибрации. Кроме того, вибрации могут быть приняты приемником как полезный акустический сигнал, что вызывает ложные срабатывания измерителя.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения.

Укаэанная цель достигается тем, что в предлагаемое УСтрбйстно внедены измеритель перемещений ультразнукового излучателя, измеритель перемещений ультразвукового приемника, три схемы ИЛИ, два каскада сравнения. схема И, линия задержки и преобразователь число - код, причем выходы

699415

60 измерителя перемещений ультразвуков ого излучателя и измерителя перемещений ультраэвуковбго приемника подключены к входам первой схемы ИЛИ и,схемы И, выход схемы И через линию задержки подключен к одному из входов второй схемы ИЛИ,другой вход которой соединен с выходом первой схемы ИЛИ, а выход которой подключен через преобразователь число-код,к первым входам двух каскадов сраннения, выходы 10 которых через третью схему ИЛИ соединены с входами генератора импульсов и блока измерения скорости ультразвука, а выход блока управления системой ввода и вывода ультразвуковых

15 излучателя и приемника в исследуемую среду подключен к сбросовому входу преобразователя число — код „, Ыа фиг,1 изображена блок-схема предлагаемого измерителя; на Фиг.2 временные диаграммы,.

Измеритель содержит блок упранления 1, выход которого соединен с входом системы 2 ввода и вывода ультразвуковых преобразователей в исследуемую среду и со сбросовым входом преобразователя число— код 3, а также ультразвуковые излучатель 4 и приемник 5. Оба преобразователя снабжены измерителями перемещений б и 7 выходы кото- Я рых подключены и входам перной схемы ИЛИ 8 и схемы И 9. Выход схемы

И 9 через линию задержки 10 подключен к первому входу второй схемы

ИЛИ 11, второй вход которой соединен 35 с выходом первой схемы ИЛИ 8,-а выход через преобразователь число— код 3 — с первыми входами кас-. кадов сравнения 12 и 13,Выходы каскадов сравнения 12 и 13 подключены ко входам третьей схемы ИЛИ 14, выход которой подключен ко входу генератора импульсов 15 и входу блока измерения скорости ультразвука 16. Выход генератора импульсов

15 соединен с излучателем ультра-. звука 4, а другой вход блока 16 измерения скорости ультразвука с приемником ультразвука 5.

Измеритель работает следующим образом. По команде, поступающей иэ блока управления 1 (фиг,2а), ультразвуковые преобразователи (4 и 5) при помощи системы 2 вводятся в агрессивную среду, например, в высокотемпературный поток газа.

Скорость ввода и вывода может изменяться в зависимости от степени агрессивности исследуемой среды.Прн этом излучатель 4 и приемник 5 могут вводиться,с различными скоростями V и V . Во время ввода на ныходах измерителей перемещения

6 и 7 образуются серии импульсов, количество которых пропорционально соответствующему перемещению (фиг.

2б и в) . С целью исключения возможного люфта в механической части системы 2 .в выведенном положении преобразователей, импульсы на входе измерителя б появляются спустя некоторое время от начала ввода, т.е.

t — — Ч(° Г, на входе измерителя

7 — t =. V4 . Р, где Ро — Фиксированное расстояние, выбираемое больше максимального люфта. Эти серии импульсов поступают на входы первой схемы ИЛИ 8, на выходе которой за некоторое время t образуется число импульсов и>- п + п + вЂ, (Фиг.2г), . >:где и,, n< — количество импульсов, поступившйх на входы схемы ИЛИ в разные моменты времени, и — число импульсов, поступивших на входы схем ИЛИ 8 эа время одновременно. Эти серии импульсов также поступают на входы схемы И 9, на выходе которой за время t> (фиг,2д) образуется число импульсов n /2. Импульсы с выхода схемы И 9 поступают на линию задержки 10 с нременем запаздывания Г, где T > С; Г,, Тд — период повторения импульсов на выходах измерителей 6, 7 при максимальной скорости ввода, — длительность импульсов. Импульсй с выхода линии задержки 10 (фиг,2е) поступают на первый вход второй схемы ИЛИ 11, на второй вход которой поступают импульсы с выхода первой схемы ИЛИ 8.

Число импульсов на выходе схемы

ИЛИ 11 за время 1 составляет n-= n +

В+ по/2 = по + п„y и, T e прямо пропорционально сумме перемещений излучателя и приемника (фиг.2ж) .

Серия импульсов с выхода схемы ИЛИ

11 поступает на вход преобразователя число — код 3, в котором преобразуется в параллельный код. Код с выходов преобразователя 3 поступает на первые входы каскадов сравяения

12 и 13, на вторые входы которых поступают коды, соответстующие заданным расстояниям (E< и 7 ) между преобразователями 4 и 5, при которых осуществляется излучение ультразвукового импульса. Во время ввода ультразвуковых преобразователей 4 и 5 в исследуемую среду н некоторый момент времени код на выходе преобразователя 3 станет равным коду соответствующему фи)ссированному расстоянию. В этом случае на ныходе каскада сравнения 12 образуется импульс (фиг.2и), который проходит третью схему ИЛИ 14, запускает генератор импульсов 15 и блок измерения скорости ультразвука 16 (фиг.2л) . Генератор импульсов при этом возбуждает ультразвуковой нолноводный преобразователь 4, Ультразвуковой импульс излучателя вводится преобразователем 4 в исследуемую среду, проходит

699415 ее и принимается приемником 5 (фиг,2м) . В блоке 16 измерения скорости ультразвука иэ излученного и принятого импульсов формируется импульс длительностью, =т.„ +2Г + T.

-8 эл где Ю. — время распространения

tl ультразвуковых импульсов между тор-. цами волноводов при расстоянии между ними Р„; ь и С „— задержки сигнала соответствейно в волноводе и блоке измерения.

Одновременно с этим система ? про„должает вводить преобразователи 4 и 5 в исследуемую среду, а в преобразователь число — код 3 записывается возрастающее количество импульсов.Это будет происходить до тех пор, пока код преобразователя 3 станет равным коду, заданному на входах каскада сравнения 13 и соответствующему расстоянию Г между преобразователями 4 и 5, B этом момент времени на выходе каскада сравнения 13 образуется второй импульс (фиг.2к), который аналогичным образом запускает генератор импульсов 15 и блок 16 измерения скорости ультразвука. Длительность информационного импульса в этом случае составляет 2 = г„ +2Г .+ Гэд где " — время распространения ультразвуковых импульсов между торцами волноводов при расстоянии между ними Р . В блоке 16 измерения скорости ультразвука pro измеренным временам прохождения С; и С регистрируется разность hg = à — Г2 по которой при заданной базе измерения д7 = Е4 — E определяется скорость

В ультразвука в исследуемой среде.

Измеритель обеспечивает фиксированное расстояние между ультразвуковыми преобразователями в моменты излучения при динамическом режиме работы, поэтому обладает повышенными точностью, быстродействием и надежностью измерения. Приемник ультразвуковых колебаний может выводиться из исследуемой среды сразу после ввода, что создает возможность контролировать более агрессивную среду, например потоки газов с большей средней температурой, что расширяет область применения ультразвуковых контрольно-измерительных приборов.

Формула изобретения

5 Измеритель скорости Ультразвука в агрессивных средах, содержащий блок управления системой ввода и вывода ультразвуковых излучателя и приемника в исследуемую среду, генератор электрических импульсов, подключенный к ультразвуковому излучателю, и блок измерения скорости ультразвука, соединенный с ультразвуковым приемником, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения, в него введены измеритель перемещений ультразвукового излучателя, измеритель перемещений ультразвукового приемника, три схемы ИЛИ, два каскада сравнения, схема И, линия задержки и преобразователь число— код, причем выходы измерителя перемещений ультразвукового излучателя и измерителя перемещений ультразвукового приемника подключены к входам первой схемы ИЛИ и схемы И, выход схемы И через линию задержки подключен к одному из входов второй схемы ИЛИ, другой вход которой сое30 динен с выходом первой схемы ИЛИ, а выход которой подключен через преобразователь число — код к

1 ервым входам двух каскадов сравения, выходы которых через третью

35 схемУ ИЛИ соединены с входами генератора импульсов и блока измерения скорости ультразвука, а выход блока управления системой ввода и вывода ультразвуковых излучателя и приемника в исследуемую среду подключен к сбросовому входу преобразователя число — код .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Яаучиые труды Всесоюзного машиностроительного института, т. 47, М 28, 1975, с. 3-6, 2. Сборник Вопросы современной ультразвуковой спектроскопии, Каунас, 1976, с.31-34 (прототип) .

699415

Составитель В,Антипов

Техред С.Мигай Корректор Т.Скворцова

Редактор Л.Бибер

Филиал ППП Патент, г.. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7214/47 Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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