RU1820230C - Устройство дл измерени скорости распространени ультразвуковых колебаний - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к ультразвуковой технике и может быть использовано дл  измерени  скорости ультразвука в пищевой промышленности, медицине и других отрасл х народного хоз йства. Цель изобретени  - повышение точности определени  скорости ультразвука за счет исключени  неоднозначности результатов измерений частоты следовани  зондирующих импульсов. В устройстве формируютс  две последовательности импульсов - зондирующих и опорных. Измер етс  частота зондировани , при которой наблюдаетс  совпадение последующих опорных импульсов с принимаемыми зондирующими импульсами. ЭтаТГроцедура осуществл етс  при различных заданных значени х частоты опорной последовательности импульсов и различной амплитуде зондирующих импульсов, что позвол ет исключить неоднозначность в показани х устройства . 1 ил. ел с

Description

Изобретение относитс  к ультразвуковой технике и может быть использовано дл  измерени  скорости ультразвука в пищевой промышленности, медицине и других отрасл х народного хоз йства.

„ Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  скорости ультразвука за счет исключени  неоднозначности результатов измерений частоты следовани  зондирующих импульсов.

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  определени  скорости распространени  ультразвуковых колебаний .

Устройство содержит последовательно. соединенные генератор 1 импульсов с регулируемой частотой следовани , излучающий 2 и приемный 3 электроакустические преобразователи, коммутатор 4, усилитель 5, амплитудный детектор 6, формирователь 7 импульсов, триггер 8, фильтр 9 нижних частот и индикатор 10, подключенные к генератору 1 последовательно соединенные линию 11 задержки, второй амплитудный детектор 12, третий формирователь 13 импульсов , одновибратор 14 и второй формирователь 15 импульсов, выход которого подключен ко входу триггера 8, подключенные к выходу генератора 1 частотомер 16 и последовательно соединенные линию 17 задержки и аттенюатор 18, выходом соединенный со вторым входом коммутатора 4/ Устройство работает следующим образом .

00

го о го со о

Последовательность выходных импульсов генератора 1 раздел ют на зондирующие и опорные импульсы. Зондирующие импульсы поступают на электроакустический преобразователь, где преобразуютс  в ультразвуковые. Прошедшие контролируемую среду ультразвуковые импульсы с помощью приемного электроакустического преобразовател  3 вновь преобразуютс  в электрические импульсы. Электрические импульсы, ослабленные прохождением ультразвуковых импульсов через контролируемую среду, усиливаютс  усилителем 5 и детектируютс  амплитудным детектором 6. Из видеоимпульсов формирователем 7 формируютс  короткие импульсы, которые поступают на один из входов триггера 8.

Опорные импульсы задерживаютс  линией задержки 11 и детектируютс  амплитудным детектором 12. Короткие импульсы, сформированные в формирователе 13 импульсов , возбуждают одновибратор 14. Из выходных колебаний одновибратора 14 формируютс  задержанные, короткие импульсы формирователем 15, которые поступают на второй вход триггера 8.

Зондирующие импульсы опаздывают относительно опорных импульсов на врем  прохождени  ультразвуковыми импульсами фиксированного рассто ни  между излучающим 2 и приемным 3 электроакустическими преобразовател ми. При отсутствии задержки, вносимой одновибратором 14, врем 

t3 l/c,(1) где ts - врем  запаздывани ,

I - рассто ние между излучающим 2 и приемным 3 преобразовател ми,.

с - скорость распространени  ультразвуковых колебаний.

Длительность выходных импульсов триггера 8 будет определ тьс  разностью времен прихода опорных импульсов и ближайших к ним зондирующих импульсов. Если период следовани  импульсов Т, то возбуждающий и прин тый импульсы будут разделены количеством импульсов

„..Ef.

где f - 1 /Т - частота следовани  импульсов;

- цела  часть числа А.

Длительность выходных импульсов триггера с учетом выражени  (2) можно представить в виде

. о)

Из последовательности выходных импульсов триггера 8 фильтром 15 нижних частот выдел ют посто нную составл ющую напр жени , котора  регистрируетс  индикатором 10. .

Частоту следовани  импульсов f предварительно устанавливают такой, чтобы обеспечить стабильное показание индикатора 10. Это обеспечиваетс  повышением частоты следовани  импульсов, при котором возрастает отношение сигнал/шум на

выходе усредн ющего фильтра 9. После достижени  стабильного показани  индикатора 10 плавно измен ют частоту следовани  импульсов совпадени  последующих опорных импульсов с принимаемыми зондирую-

щими импульсами. При достижении нулевого показани  индикатора 10 (Ati 0) имеем

ta

- n Ti с

п

fl

(4)

где fi - частота следовани  совпадающих импульсов.

Измер ют частоту ft следовани  импульсов частотомером 16. Дополнительно

задерживают опорные импульсы одновибратором 14 на врем , которое превышает порог чувствительности индикатора 10, но меньше времени полупериода следовани 

импульсов. Дл  этого плавно увеличивают посто нную одновибратора 14 до достижени  максимального значени  показаний индикатора 10. Затем посто нную времени уменьшают до значени , при котором показани  индикатора 10 достигают половинного уровн . В результате дополнительной задержки длительность выходных импуль- сов триггер 8 принимает значение

.«A -AV-JL

(5)

где A to - дополнительна  задержка, вносима  одновибратором 14.

Далее увеличивают частоту следовани  импульсов до значени , при котором восста- навливаетс  совпадение импульсов. При At2 0 получаем.

(2)

сов;

50

-Ј--At0 nT2 -g-,(6)

где h - частота следовани  импульсов при втором совпадении.

Измер ют частоту fa частотомером 16. Затем переключатель 4 перевод т в противоположное состо ние. При этом зондирующие импульсы через линию 17 задержки и аттенюатор 18 непосредственно поступают

на усилитель 5. Затухание, вносимое контролируемой средой, должно соответствовать акустическому затуханию, вносимому аттенюатором 18. Врем  задержки выбирают равным задержке импульсов в излучаю- щем 2 и приемном 3 .-V электроакустических преобразовател х. Задержки, вносимые лини ми 11 и 17, делают равными.

В результате формировани  коротких импульсов из ослабленных зондирующих импульсов на выходе триггера 8 образуютс  импульсы, длительностью

1,3 Ato

Т2

Увеличивают частоту следовани  импульсов до достижени  совпадени . Так как дополнительна  задержки At0 T2/2, та совпадение возникает тогда, когда20

Аь

где з - частота следовани  импульсов при третьем совпадении.25

Реша  систему уравнений, составленных из соотношений (4), (6) и (8)

-Ate - п fi

относительно скорости распространени  получаем

Jli

I.

- (Ю) 40

Из полученного выражени  (10) следует, что по трем значени м частоты следовани  импульсов можно определить скорость рас 5 10

15

20

25

30

35

40

45

пространени  ультразвуковых колебаний независимо от соотношени  времени прохождени  пути ультразвуковыми импульсами t3 и начального периода следовани  импульсов (ta/T 1). В результате исключени  неоднозначности в определении скорости распространени  устройство позвол ет существенно расширить диапазон измер емых скоростей и повысить точность измерени  при наличии помех.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  скорости распространени  ультразвуковых колебаний , содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, излучающий и приемный электроакустические преобразователи , последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор, первый формирователь импульсов, триггер, фильтр нижних частот и индикатор, подключенные к выходу генератора импульсов последовательно соединенные линию задержки и второй амплитудный детектор, второй формирователь импульсов, выходом подключенный к второму входу триггера, и частотомер , вход которого подключен к выходу генератора импульсов, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  за счет исключени  неоднозначности результатов измерени  частоты следовани  зондирующих импульсов, оно снабжено подключенными к выходу второго амплитудного детектора последовательно соединенными третьим формирователем импульсов и одновибратором, выход которого подключен к входу второго формировател  импульсов , и подключенными к выходу генератора импульсов последовательно соединенными второй линией задержки, аттенюатором и коммутатором, второй вход которого соединен с выходом приемного электроакустического преобразовател , а выход - с входом усилител .