SU1010540A1 - Устройство дл определени скорости ультразвука - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной -технике и может найти применение при определении свойств и п раметров газов, жидкостей и твердых тел. Известно устройство дл  определени  скорости ультразвука в среде, со держащее генератор ультразвуковой ча тоты, фазометр, входами соединенный с приемным и излучающим пьезопреоб4 азовател ми , а выходом - с вольтметром С ТНедостаток устройства - невысока  точность при измерени х в широком диапазоне частот. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  определени  скорости ультразвука, содержащее генераторы фиксированной, перестраиваемой и .тактовой частот, излучающий и приемный пьезопреобразователи, усилитель с автоматической регулировкой усилени , соединенный с выходом приемного пьезопреобразовател  фазовый детектор одним входом подключенный к выходу усилител , компенсационную линию задержки, входом соединенную с излучающим пьезопреобразователем , и частотомер 12. Недостаток устройства - невысока  точность, обусловленна  погрешност т ми при отсчете фаз в процессе двух измерений и при установке фазовращателем задержки дл  одного из сигналов .. Цель изобретени  - повышение точности . Поставленна  цель достигаетс  тем что устройство дл  определени  скорости ультразвука, содержащее генераторы фиксированной, перестраиваемой и тактовой частот, излучающий и приемный пьезопреобразователи, усилитель с автоматической регулиров кой усилени , соединенный с выходом приемного пьезопреобразовател , фазовый детектор, одним входом подключенный к выходу усилител , компенсационную линию задержки, входом соединенную с излучающим пьезопреобразо вателем, и частотомер, снабжено первым ключом, соединенным двум  сигнал ными входами соответственно с первыми выходгини генераторов перестраиваемой и фиксированной частот, а выходом - с излучающим пьезопреобразователем , эталонной линией задержки соединенной входом с выходом компенсационной задержки, а выходом - с вторым входом фазового детектора, вторым ключом,подключенным паралельнр но эталонной линии задержки, подключенными к выходу фазового детектора и соединенными последовательно усилителем и синхронным детектором, выход которого подключен к первому управл ющему входу генератора перестраиваемой частоты, третьим ключом , включенным между вторым выходом генератора фиксированной частоты и вторым управл ющим входом генератора перестраиваемой частоты, управл ющие входы всех трех ключей и синхронного детектора подключены к соответствующим выходам генератора тактовой частоты, смесителем, двум  входами соединенным соответственно с вторыми выходами генераторов фиксированной и перестраиваемой частот, и фильтром, нижних частот, выходом соединенным с входом частотомера, а входом - с выходом смесител . На чертеже представлена функциональна  схема устройства дл  определени  скорости ультразвука. Устройство содержит генератор 1 фиксированной частоты, генератор 2 опорной частоты, генератор 3 тактовой частоты, излучающий 4 и приемный 5 пьезопреобразователи, усилитель б с автоматической регулировкой усилени , фазовый детектор 7, компенсационную линию 8 задержки, частотомер 9, первый ключ 10, к двум входам которого подключены выходы генераторов 1 и 2, а к выходу - излучающий пьезопреобразователь 4 и лини  8 задержки, эталонную линию 11 задержки и параллельно ей подключенный второй ключ 12, соединенные последовательно усилитель 13 и синхронный детектор 14, третий ключ 15, при замыкании которого генератор 2 синхронизируетс  частотой генератсэра 1,смеситель 16, двум  выходами подключенный к выходам генераторов 1 и 2,и фильтр 17 нижних частот, включенный между смесителем 16 и частотомером 9. Исследуема  среда 18 известной прот женности размещаетс  между излучающим 4 и приемным 5 пьезопреобраэовател ми . Устройство работает следующим обтразом . Генератор 3 тактовой частоты в одном из тактов замыкает ключи 12 и 15, запирает синхродетектор 14 и через ключ 10 подключает к пьезопреобразователю 4 и линии 8 задержки генератор 1. Чистота этого генератора устанавливаетс  такой, чтобы в промежутке ежду пьезопреобразовател ми 4 и 5 кладывалось целое число полуволн изучаемых колебаний, и в процессе изерений остаетс  неизменной. Величина задержки .опорного сигнала , определ ема  компенсационной линией 8 .задержки, устанавливаетс  равной суммарному фазовому сдвигу частоты колебаний на пьезопреобразовател х 4 и 5 и усилителе 6. В этом случае на входах детектора 7 действуют сигналы, наход щиес  в одной

фазе,.и напр жение на его выходе отсутствует . Отсутствует выходной сигнал и на смесителе, так как на его входах действуют сигналы одной частоты . Показани  частотомера при этом равны нулю.

В следующем такте ключи 12 и 15 размыкаютс , открываетс  синхродетектор 14, а к пьезопреобразователю 4 и линии 8 задержки подключаетс  генератор 2 перестраиваемой частоты. Включение в тракт опорного сигнала эталонной линии 11 задержки приводит к фазовому сдвигу между сигналами, поступающими на входы фазового детектора 7 и по влению сигнала на его выходе.

Этот сигнал через усилитель 9 и. синхродетектор 14 поступает науправл ющий вход генератора 2 и перестраивает его частоту так, .бы сигналы на Ъходе детектора 7 оказались в одной фазе. При зтом устанавливаетс  йовое значение частоты генератора 2, :и на выходе смесител  выдел етс  и фиксируетс  частотомером разностна  частота двух генераторов.

в дальнейшем все процессы повтор ютс .

Скорость ультразвука (С) в среде определ етс  по формуле

где f а

частота генератора фиксированной частоты/ установившеес  значение частоты генератора перестраиваемой частоты после включени  эталонной линии задержки

е рассто ние между излучающим и приемным преобразовател ми;

V

врем  задержки сигнала в этсшонной линии задержки. Использование устройства позвол Q ет исключить основной недостаток фа;зовых способов измерени , фазовые по .грешности при больших частотных расстройках , и сводит измерение фаз к измерению частоты, точность средств с ДЛЯ измерени  которой существенно выше, чем средств дл  измерени  фазовых сдвигов.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ . iСКОРОСТИ УЛЬТРАЗВУКА, содержащее генераторы фиксированной, перестраиваемой и тактовой’частот, излучающий и приемный пьезопреобразователи, усилитель с автоматической регулировкой усиления, соединенный с выходом приемного пьезопреобразователя, фазовый детектор, одним входом подключенный к выходу усилителя, компенсационную линию задержки, вхо- . дом соединенную с излучающим пьезопреобразователем, и частотомер, о тличающеес я тем, что, с целью повышения его точности, оно снабжено первым ключом, соединенным двумя сигнальными входами соответственίно с первыми выходами генераторов перестраиваемой и фиксированной частот, а выходом - с излучающим пьезопреобразователем, эталонной линией задержки, соединенной входом с выходом компенсационной линии задержки, ·· а выходом - с вторым входом фазового детектора, вторым ключом, подключенным параллельно эталонной линии задержки, подключенными к выходу фазового детектора и соединенными последовательно усилителем и синхронным детектором, выход которого подключен к первому управляющему входу генератора перестраиваемой частоты, третьим ключом, включенным между Βτο-_β рым выходом генератора фиксированной $ частоты и вторым управляющим входом ί iuvivadi η у олидит Л генератора перестраиваемой частоты, (Л управляющие входа всех трех ключей и синхронного детектора подключены к соответствующим выходам генератора тактовой частоты, смесителем, дву-Ь* мя входами соединенньм .соответствен- ι но с вторыми’выходами генераторов фиксированной и перестраиваемой час- * тот, и фильтром нижних частот, выхо- _и дом соединенным с входом частотомера, а входом - с выходом смесителя. ζ

   СИ

   4^