Ультразвуковое устройство для из-мерения параметров среды

Ультразвуковое устройство для из-мерения параметров среды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИЖОМУ Свй ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Завалене 04н3„79 (21) 2708516/25-28

Сеееа Сееетскик

Ссщиалистич вских

Республик

< 842561

C : с.г (53))A. Кд з

G 01 N 29/ОО с присоединением эа»вки Ио -—

Гоеударетмииый комитет СССР во делам изобретений и открытий (23) Г4риоритет

Опубликовано 3006.81. Ьюллетеиь М 24 (53) УДК 62.179. . 16 (О 88,8) Дата опубликовани»описания 303 81 (72) Автор иаобретени»

Б.А. Сывек

Всесоюэ,ный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения (71) Заявитель

О (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ HAPANETPOB

СРЕДЫ

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковым методом и может быть использовано для исследования материалов, например компози- . цнонных.

Известен измеритель скорости ультразвука, содержащий генератор частоты, преобразователь, усилитель, формирователь стробирующих импульсов и ре гнстратор 1) .

Недостатком данного измерителя является низкая точность измерения вви ду пвгрешности .измерейий времени. о .Наиболее близкое к изобретению по технической сущности и достигаемому результату ультразвуковое устройство для измерения параметров среды содержит последовательно соединенные синхронизатор, генератор радиоимпульсов, 2О преобразователь и усилитель, первый канал измерений, состоящий as генератора колебаний и счетчика, второй канал измерений, состоящий as геаера.тора колебаний, смеситель и частото.мер, вход которого подключен к выходу смесителя 21.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерений ввиду малой чувствительности.

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено автоматической подстройкой частоты (АПЫ), включенной в первом канале между генератором колебаний и счетчиком, последовательно соединенными во втором канале счетчиком и АПЧ,выход которой соединен с первым входом генератора колебаний, первый вход счетчика н второй вход генератора колебаний первого канала подключены ко вторсиу выходу синхронизатора, второй вход генератора колебаний второго канала соединен с .выходом усилителя и первым входам счетчика, третьи входы генераторов колебаний обоих каналов подключены к третьему выходу синхронизатора, выходы обоих генераторов колебаний подключены ко второму входу счетчика каждого канала и смесителю, второй вход

АПЧ первого канала подключен к выходу усилителя, и второй вход АПЧ второго канала соединен с четвертым выходом синхронизатора, пятый выход которого соединен со вторым входси усилителя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 - временные эпюры, поясняющие работу схеж.

842561

Устройство содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, генератор 2 радиоимпульсов, преобразователь 3 и усилитель 4, первый канал 5 измерений, состоящий иэ последовательно соединенных счетчика б и

АПЧ 7, а также генератора 8 колебаний. Второй канал 9 измерений состоит из последовательно соединенных счетчика 10 и АПЧ 11, а также генератора 12 колебаний. Первый вход счетчика б и второй вход генератора 8 коле- о баний первого канала 5 подключены ко второму выходу синхронизатора 1.

Второй вход генератора 12 колебаний второго канала 9 соединен с выходом усилителя 4 и первым входом счетчи- 15 ка 10. Третьи входы генераторов 8 и 12 обоих каналов подключены к третьему выходу синхронизатора 1. Выходы генераторов 8 и 12 колебаний подключены ко второму входу счетчиков щ

6,10 и смесителю 13. Второй вход

АПЧ 7 первого канала подключен к вы-.

Ixopy усилителя 4, а второй вход АПЧ

11 второго канала соединен с четвертым выходом синхронизатора 1, пятый выход которого соединен со вторым входом усилителя 4. К выходу смесителя 13 подключен частотомер 14.

Устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатывает корот-З0 кие импульсы 15-18., По каналу строба на усилитель 4 поступает стробимпульс

19 для выделения основного сигнала 20, который появляется на преобразователе 3 после зондирования среды радио- 35 импульсом 21 с выхода генератора 2 радиоимпульсов. Прошедший через среду радиоимпульс 20 формирует короткий импульс 22. С выхода усилителя 4 этот импульс запускает генератор 12 колеба 4р ний, а генератор 8 колебаний запускается коротким импульсом 17 с выхода синхронизатора 1. Генерация двух синусоид в генераторах 8 и 12 длится весь цикл излучения, т.е. между короткими импульсами 15 синхронизато- 4 ра 1.прерывается коротким импульсом

16 в следующем цикле излучения. С вы, ходов генераторов 8 и 12 импульсы

23 и 24 поступают на смеситель 13, где получает% разностная частота 50 этих сигналов, которая измеряется частотомером 14.

-При этом необходимо выполнить условие, чтобы число периодов колебаний генератора 8 до короткого импуль- 55 са 22 было постоянным и равным наперед заданному числу m во всем диапазоне временных смещений приемного сигнала. Такое же условие должно выполняться для генератора 12 - число его периодов колебаний до короткого импульса 18 должно быть всегда равно наперед заданному числу М. Эти условия мбжно выполнить, если совместить короткий импульс 18 с коротким импульсом, сформированным из М-ro периода сигнала 24 генератора 12, с одной стороны,и приемный, сформированный импульс 22 совместить с,коротким импульсовм, сформированным из m-ro периода сигнала 23 генератора 8, с другой стороны. Такое совмещение указанных импульсов производят АПЧ 7 и 11. На входы АПЧ поступают короткие импульсы, и несовпадение их во времени приводит к появлению на ее выходе управляющего напряжения, которое

Воздействует на частоту генератора 8 таким образом, что восстанавливается совпадение коротких импульсов. По команде короткого импульса 17 синхронизатора, поступающего с его второго выхода на вход счетчика 6, начинается счет периодов колебаний генератора 8, поступающих на вход счетчика б с выхода генератора 8. При заполнении счетчика б числом m дальнейший счет прекращается. Из m-го периода колебаний формируется короткий импульс, поступающий на вход системы АЛЧ 7. Аналогично работает счетчик 10, формирующий короткий импульс из M-ro периода колебаний генератора 12. Измеренная разность частот двух генераторов связана со скоростью ультразвука

Функциональной зависимостью

F F= T

2 8-псТ о где F«F> - частоты генераторов 8 и 12," с - скорость в среде, m u M — номера совмещаемых периодов, - расстояние в среде, пройденное радиоимпульсом, n - номер короткого импульса 17 синхронизатора 1, Т - период следования импульсов синхронизатора.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений и чувствительность при определении скорости ультразвука.

Формула изобретения

Ультразвуковое устройство для измерения параметров среды, содержащее последовательно соединенные синхрони-„ затор, „генератор радиоимпульсов, .преобразователь и. Усилитель, первый канал измерений, состоящий иэ генератора колебаний и счетчика, второй канал измерений, состоящий иэ генератора колебаний, смеситель и частотомер, вход которого подключен к выходу смесителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения точности контроля, оно снабжено автоматической подстройкой частоты (АПЧ), включенной в первом канале между .генератором колебаний и счетчиком, последовательно соединенными во втором канале

8425 G1

1f 16 17 tg фиа.1

) 22 счетчиком и АПЧ, выход которой соединен с первым входом генератора колебаний, первый вход .счетчика и второй вход генератора колебаний первого канала подключены ко второму выходу синхронизатора, второй вход генератора колебаний второго канала соединен с выходом усилителя и первым входом счетчика, третьи входы генераторов колебаний, обоих каналов, подключены к третьему выходу синхронизатора, выходы обоих генераторов колебаний под- о ключены ко второму входу счетчика каждого канала и смесителю, второй

ВНИИПИ Заказ 50á9/47

Тираж 907 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ, вход АПЧ первого канала подключен к выходу усилителя, и второй вход

АПЧ второго канала соединен с четвертым выходом синхронизатора, пятый выход которого соединен со вторым входом усилителя.

И сточ ни ки и нФормации > принятые во внимание при экспертизе

1. "Приборы для научных исследований", 1973, В 8, с. 120.

2. Йосов В.A. Проектирование ультразвуковой измерительнои аппаратуры. М., "Иашиностроение", 1972, с. 87 (прототип).