Устройство для определения уровнясигнала ультразвукового измеритель-ного резонатора

Устройство для определения уровнясигнала ультразвукового измеритель-ного резонатора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

7Ф447В

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ьоюз ьоеетсйнх

Воииалистичеених

Раснублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.09.78 (21) 2663488/25-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (51) М. Кл.

G 01 М 29/00

Государстеенный комитет (53) УДК 534.232 (088.8) ио делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

В., А. Сукацкас (71) Заявитель Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ СИГНАЛА

УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО РЕЗОНАТОРА

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента поглощения ультразвука в веществах, их удельного акустического сопротивления или плотности.

Известен ультразвуковой измеритель, в котором уровень (например, уровень 0,707 от максимума) сигнала резонатора определяется путем полуавтоматического привязывания частоты к определенным точкам резонансной характеристики, при этом полоса пропускания определяется счетным устройством, производящим вычитание двух значений частоты, полученных на заданном уровне ниже и выше резонансной частоты fl).

Однако это устройство требует большого количества ручных манипуляций оператора, имеет низкое быстродействие и непригодно для автоматических измерений и исследований быстродействующих процессов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее детектор, подключенный к первому плечу делителя напряжений, к средней точке которого подключен вход пороговой схемы (21.

Однако оно имеет новысокую точность из-за разброса характеристик элементов, вырабатывающих сигналы сравнения.

Целью изобретения является повышение

5 точности устройства.

Это достигается тем, что в устройство введен дополнительный делитель напряжений, включенный параллельно основному, и автокомпенсационный детектор, вход ко1р торого подключен к средней точке, а выход — ко второму плечу основного делителя. Автокомпенсационный детектор выполнен в виде последовательно соединенных входного амплитудного дискриминато15 ра, усилителя и детектора.

На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2— графики напряжения в определенных точках схемы.

Устройство включает детектор 1 высокочастотного напряжения, выход которого подсоединен к основному делителю напряжения, составленному из резисторов 2 и 3.

К средней точке делителя 2-3 подключен вход пороговой схемы 4 с нулевым уровнем срабатывания, выход которой является вы. ходом устройства. Детектор 1 нагружен также дополнительным делителем напряжений, состоящим из резисторов 5 и б. К сред3р ней точке дополнительного делителя под794478

5 =0,707. Ма

25 зо

Râ /о — /макс

65 ключен автокомпенсационный. детектор 7, включающий входной амплитудный дискриминатор 8, усилитель 9 и детектор 10. Выход автокомпенсационного детектора 7 подключен к второму плечу основного делителя.

На графике 11 изображено входное напряжение детектора 1 и его огибающая (Кмакс МЯКСИМаЛЬНОЕ ЗНаЧЕНИЕ ЭТОГО Напряжения); на графике 12 — напряжение средней точки дополнительного делителя; на графике 13 — выходное напряжение усилителя 9 (импульсы) и всего автокомпенсационного детектора 7 (выпрямленное напряжение Ус); на графике 14 — напряжение средней точки основного делителя; на графике 15 — выходные импульсы пороговой схемы 4.

Устройство работает следующим образом.

На вход детектора 1 поступает высокочастотное выходное напряжение ультразвукового резонатора. Частота этого напряжения модулирована по закону, близкому к треугольному, а удвоенная девиация частоты в установившемся режиме равна полосе пропускания ультразвукового резонатора на заданном уровне. Так как центральная частота сигнала равна резонансной частоте ультразвукового резонатора, то входное напряжение детектора 1 оказывается модулированной по амплитуде по закону резонансной характеристики исследуемого резонатора (график 11). На резисторах 2 и 4 выделяется огибающая этого напряжения, т. е. текущее напряжение. К резисторам 3 и 6 приложено выпрямленное отрицательное относительно корпуса выходное напряжение Ус автокомпенсационного детектора 7. Положительная относительно земли часть напряжения средней точки дополнительного делителя через диод амплитудного дискриминатора выделяется на его резисторе и через конденсатор поступает на вход усилителя 9 (график 12). Эти импульсы усиливаются усилителем 9 и выпрямляются детектором 10, образуя квазипостоянное напряжение Ус (график 13). Напряжение Ус устанавливается автоматически такой величины, что напряжение средней точки дополнительного делителя относительно земли имеет положительную часть, примерно РавнУю Ус/К, где К вЂ” коэффициент Усиления усилителя 9, т. е. при достаточно большом К напряжение средней точки делителя только касается нулевого уровня.

Напряжения Умакс и Uq связаны следую щим соотношением: где RsnRe — величины резисторов 5 и 6.

Напряжение 1/с приложено также к резистору 3. Номиналы резисторов 2 и 3 подобраны таким образом, чтобы при уменьшении выходного напряжения детектора 1 до заданного уровня напряжение средней точки делителя 2-3 становится равным нулю (график 14). В частности, при общепринятом уровне 0,707 величины Р2 и Рз резисторов 2 и 3 связаны следующим соотношением:

Каждый раз, когда напряжение средней точки основного делителя равняется нулю, срабатывает пороговая схема 4 (график

15). Ее импульсы служат для реверса устройства, осуществляющего перестройку частоты. В результате частота качается в пределах, равных полосе пропускания акустического резонатора на заданном уровне.

Квазипостоянное напряжение, пропорциональное резонансному напряжению, вырабатывается из выходного сигнала детектора 1. Чем исключается погрешность в устройстве, так как любое изменение динамической характеристики детектора одинаково влияет на оба напряжения, поступающие на основной делитель, т. е. в значительной мере компенсируются. Это увеличивает точность определения заданного уровня и точность измерений, связанных с определением полосы пропускания ультразвукового резонатора.

Формула изобретения

1, Устройство для определения уровня сигнала ультразвукового измерительного резонатора, содержащее детектор, подключенный к первому плечу делителя напряжений, к средней точке которого подключен вход пороговой схемы, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения точности, в него введен дополнительный делитель напряжений, включенный параллельно основному, и автокомпенсационный детектор, вход которого подключен к средней точке, а выход — ко второму плечу основного делителя.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что автокомпенсационный детектор выполнен в виде последовательно соединенных входного амплитудного дискриминатора, усилителя и детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. F, Eggevs at à, «Ultrasonic Measuvements with millititev liguid sempbs in the

0,5 — 100 Mnz Range», Rev, Sei. Instrum, 1973, 44, № 8, р. 969 — 978.

2. Авторское свидетельство СССР № 372495, кл. G 01 N 29/00, 1971.

794478 / .пои

Корректор О. Тюрина

Редактор Т. Клюкииа

Заказ 2717/16 Изд. № 115 Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

У

/Р

Составитель В. Пирогов

Техред Л. Куклина