SU1208505A1 - Arrangement for measuring ultrasound velocity - Google Patents
Arrangement for measuring ultrasound velocity Download PDFInfo
- Publication number
- SU1208505A1 SU1208505A1 SU843732231A SU3732231A SU1208505A1 SU 1208505 A1 SU1208505 A1 SU 1208505A1 SU 843732231 A SU843732231 A SU 843732231A SU 3732231 A SU3732231 A SU 3732231A SU 1208505 A1 SU1208505 A1 SU 1208505A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- input
- pulse
- trigger
- circuit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к технике акустического контрол и может быть .использовано дл измерени скорости распространени ультразвуковых колебаний в жидких средах. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени и чувствительности за счет уменьшени систематической погрешности . В устройстве формируетс отражен- ньй от границы протектор-контроли- руема среда импульс дл задержки переднего фронта импульса на выходе распределител 14 импульсов,на величину , равную паразитной временной задержке путем вторичного запуска генератора 1 возбуждающих импульсов в момент, соответствующий переднему фронту импульса на выходе распределител 14 импульсов. На входах дискриминатора 8 сравниваютс два временных интервала, один из которых определ етс .передним фронтом первогоR5 - триггера 7, а второй передним фронтом импульса на выходе второ о RS -триггера 20. По результату сравнешш частота управл емого генератора 11 будет мен тьс так, чтобы в установив- шемс режиме указанные временные интервалы стали равны. При этом информаци на регистраторе 12 будет скорректирована от паразитных временных задержек. Введение в устройство логического блока 28, блока 6 управлени , вторых RS -триггера 20, ограничител 15, компаратора 16 и схемы 21 И позвол ют выполнить описан- ньш алгоритм и повысить точность измерени и чувствительность. 1 ил. (Л g N5 О 00 СП о елThe invention relates to the technique of acoustic control and can be used to measure the velocity of propagation of ultrasonic oscillations in liquid media. The aim of the invention is to improve measurement accuracy and sensitivity by reducing the systematic error. The device forms a pulse reflected from the boundary of the protector-controlled medium to delay the leading edge of the pulse at the output of the pulse distributor 14 by an amount equal to the parasitic time delay by means of a secondary start of the generator 1 of the exciting pulse at the moment corresponding to the leading edge of the pulse at the output of the distributor 14 pulses. At the inputs of the discriminator 8, two time intervals are compared, one of which is determined by the leading edge of the first R5 - trigger 7, and the second leading edge of the pulse at the output of the second RS trigger 20. As a result, the comparable frequency of the controlled oscillator 11 will vary so that in the steady-state mode, the indicated time intervals became equal. In this case, the information on the recorder 12 will be adjusted from parasitic time delays. An introduction to the device of the logic unit 28, the control unit 6, the second RS trigger 20, limiter 15, comparator 16, and AND circuit 21 allow the described algorithm to be performed and to improve measurement accuracy and sensitivity. 1 il. (L g N5 O 00 SP ate
Description
Изобретение относитс к-технике акустического контрол и может быть использовано дл измерени скорости распространени ультразвуковых колебаний в жидких средах.The invention relates to acoustic control technology and can be used to measure the speed of propagation of ultrasonic oscillations in liquid media.
Цель изобретени - повышение точности измерени и чувствительности за счет уменьшени систематическойThe purpose of the invention is to improve measurement accuracy and sensitivity by reducing the systematic
погрешности.errors.
На чертеже приведена блок-схема устройства дл измерени скорости ультразвука.The drawing shows a block diagram of a device for measuring the speed of ultrasound.
Устройство содержит последователно электроакустически соединенные генератор 1 возбуждающих-импульсов, излучающий 2 и приемный 3 пьезо- преобразователи, первьй ограничитель 4, первьй компаратор 5, блок 6 управлени , первый RS- триггер 7, дискриминатор 8, коммутатор 9, управл ющий вход которого подключен к выходу первого RS -триггера 7, интегратор 10, управл емый генератор 11 и регистратор 12, последовательно соединенные делитель 13 частоты, входом подключенньш к выходу управл емого генератора 1 1 , распределитель 14 импульсов, первым выходом подключенньй к R -входу первого RS-триггера 7, последовательно соединенные второй ограничитель 15, входам подключенньй к выходу генератора 1, и второй компаратор 16, последовательно соединенные первьй инвертер 17, входом подключенньй к второму выходу распределител 14 импульсов, одно- вибратор 18, первую схему 19 И, второй вход которой подключен к выходу второго ко мпаратора 16, второй RS -триггер 20, S-входом подключенный к выходу первой схемы 19 И, а выходом к второму входу дискриминатора 8, и схему 21 Ш1И,, выходом подключенную к входу генератора 1, причем блок 6 управлени выполнен в виде последовательно соединенных второго инвертора 22, входом подключенного к второму вьгходу делител 13 частоты, второй схемы 23 И, третьего RS -триггера 24 и третьей схемы 25 И, вторым входом подключенной к выходу первого компаратора 5, а выходом - к S-входу первого RS -триггера 7, третьего инвертора 26, входом подключенного к первому выходу делител 13 частоты , а выходом - к второму входуThe device contains a series of electro-acoustically connected excitation-pulse generator 1, radiating 2 and receiving 3 piezo-converters, first limiter 4, first comparator 5, control unit 6, first RS trigger 7, discriminator 8, switch 9, whose control input is connected to the output of the first RS trigger 7, the integrator 10, the controlled oscillator 11 and the recorder 12, the frequency divider 13 connected in series, the input connected to the output of the controlled oscillator 1 1, the distributor 14 pulses, the first output is connected A second limiter 15 connected in series to the R input of the first RS flip-flop 7, connected to the output of the generator 1, and a second comparator 16 connected in series with the first inverter 17, connected to the second output of the pulse distributor 14, one-vibrator 18, first circuit 19 And, the second input of which is connected to the output of the second compressor 16, the second RS - trigger 20, S-input connected to the output of the first circuit 19 And, and output to the second input of the discriminator 8, and circuit 21 P1I ,, output connected to the input generator 1, b The control box 6 is made in the form of a second inverter 22 connected in series, the input of the frequency divider 13 connected to the second one, the second circuit 23 AND, the third RS trigger 24 and the third circuit 25 AND, the second input connected to the output of the first comparator 5, and the output to S-input of the first RS-trigger 7, the third inverter 26, the input of the frequency divider 13 connected to the first output, and the output to the second input
второй схемы 23 И, третий вход которой подключен к третьему выходу распределител 14 импульсов, соеди- ненного и с первым входом схемы 21 ИЛИ, четвертой схемы 27 И, первым входом подключенной к выходу второго инвертора 22, вторым входам - к первому выходу делител 13 частоты, третьим входом - к второмуthe second circuit 23 AND, the third input of which is connected to the third output of the distributor 14 pulses connected to the first input of the circuit 21 OR, the fourth circuit 27 AND, the first input connected to the output of the second inverter 22, the second inputs to the first output of the frequency divider 13 the third entrance to the second
выходу распределител 1-4 импульсов, соединенного и с вторым входом схемы 21 ИЛИ. Позици 28 обозначает логический блок из первого инверто- тора 17, одновибратора 18 и первой схемы 19 И.the output of the distributor 1-4 pulses connected to the second input of the circuit 21 OR. Position 28 denotes a logic block from the first inverter 17, the one-shot 18 and the first circuit 19 I.
Устройство работает следующим образом. ,The device works as follows. ,
Выходные импульсы управл емого генератора 11 поступают на вход делител 13.частоты. С первого выхода делител 13 частоты импульсы поступают на вход распределител 14 импульсов, задающего последовательность работы отдельных функ- диональных блоков устройства.The output pulses of the controlled oscillator 11 are fed to the input of the frequency divider 13. From the first output of the frequency divider 13, the pulses arrive at the input of the distributor 14 pulses, which determines the sequence of operation of individual functional units of the device.
Импульс С- третьего выхода распределител 14 импульсов через схему 21 ИЛИ производит запуск генератора 1 возбуждающих импульсов,, формирующего коротк1ш импульс, который поступает на излучающий пьезопре- образователь 2, где формируетс ультразвуковой импульс, которьй после последовательного прохождени A pulse C of the third output of the distributor 14 pulses through the circuit 21 OR starts the generator 1 of the excitation pulses, forming a short pulse that goes to the radiating piezoelectric transducer 2, where an ultrasonic pulse is formed, which, after successive passage
волновода излучател , контролируемой среды, волновода приемного пьезо- преобразовател 3 преобразуетс в электрический импульс, поступающий на вход первого ограничител 4. Заthe waveguide of the radiator, the controlled medium, the waveguide of the piezoelectric transducer 3 is converted into an electrical impulse arriving at the input of the first limiter 4. For
тем импульс через первьй компаратор 5,. осуществл ющий временную прив зку приемного сигнала и его нормирование по амплитуде,поступает на вход блока управлени играющегоthe impulse through the first comparator 5 ,. performing a temporal reference of the receiving signal and its normalization in amplitude, is fed to the input of the player’s control unit
роль Ьременных ворот дл выходного импульса первого компаратора 5. После блока 6 сигнал поступает на 5 -вход первого RS,-триггера 7. Таким образомр процесс зондировани the role of temporary gates for the output pulse of the first comparator 5. After block 6, the signal enters the 5th input of the first RS, trigger 7. Thus, the sounding process
контролируемой среды, завершаетс формированием первым RS -триггером 7 и переднего фронта импульса, подаваемого на первьй вход дискриминатора 8.the controlled medium is completed by the formation of the first RS trigger 7 and the leading edge of the pulse applied to the first input of the discriminator 8.
Длительность I„и временного интервала , отсчитываемого с момента формировани переднего фронта импульса на третьем выходе распределител 14 импульсов до момента формировани первым RS -триггером 7 фронта импульса определ етс формулойThe duration of the I "and the time interval counted from the moment of the formation of the leading edge of the pulse at the third output of the distributor 14 pulses to the time of the formation of the pulse front by the first RS trigger 3 is defined by the formula
NM L,+ Lj + .,o,NM L, + Lj +., O,
де L - врем задержки электрического импульса в генерато- , ре 1;10de L is the delay time of the electric pulse in the generator, re 1; 10
Lj,-, - времена задержки в пьезоэлементах излучающего и приемного пьезопреобразователей;Lj, -, - the delay times in the piezoelectric elements of the radiating and receiving piezo transducers;
, времена задержки ультра- звукового импульса в волноводах излучающего и приемного пьезопреобразо- вателей;, the delay times of the ultrasonic pulse in the waveguides of the radiating and receiving piezoelectric transducers;
Tg, - врем задержки ультразву- 2о . кового импульса в контролируемой среде; t - врем задержки электрического импульса в первом ограничителе 4;25Tg, is the delay time of the ultrasound 2o. covy pulse in a controlled environment; t is the delay time of the electric pulse in the first limiter 4; 25
LP - врем задержки электричес- °,LP - electric time delay °
кого импульса 4 в первоькомпараторе 5;whom impulse 4 in primary commander 5;
tj - в рем задержки электрического импульса в блоке JQ о управлени ; tj is the rem of the electric impulse delay in the control unit JQ;
- врем задержки электрического импульса в первом RS -триггере 7;« - the delay time of the electric pulse in the first RS-trigger 7; "
При применении идентичных пьезо- -, лементов и волноводов можно считатьWhen using identical piezo -, elements and waveguides can be considered
ь - з- -н:l - h- -n:
л l
k -5 -волнk -5 wave
Тогда длительность временного ин тервала зондировани состоит из ин-С формативной составл ющей t и неинформативной составл ющей ti( (паразитной временной задержки), равной t.Then the duration of the probing time interval consists of the informative C formative component t and the non-informative component ti ((parasitic time delay) equal to t.
г,гг,,-2гБ,,/4-г8 гд-ц,g, yy ,, - 2gb ,, / 4-g8 gd-ts,
гл. -v ин -6 -н Импульсом с второго выхода рас- пределител 14 импульсов через схему 21 ИЛИ производитс повторный запуск генератора 1, формирующего короткий импульс, поступающий на пьезоэлемент излучающего пьезопреоб- разовател 2.Ch. -v in -6-n A pulse from the second output of the distributor 14 pulses through the circuit 21 OR the generator 1 is restarted, forming a short pulse arriving at the piezoelectric element of the radiating piezoelectric transducer 2.
Образуемый при этом ультразвуковой импульс после распространени The ultrasonic impulse formed at the same time after propagation
10ten
2о 252 25
JQ Jq
«"
-, -,
4040
4545
50 55 50 55
через волновод излучател частично проходит в контролируемую среду, а частично, отража сь от границы волновод-среда, вследствие различи их акустических импедансов. возвра щаетс обратно по волноводу к пьезе- элементу излучающего пьезопрербра- зовател 2 и преобразовываетс Последним в электрический импульс, поступающий на вход второго ограничи- тел 15.through the waveguide of the radiator partially passes into the controlled medium, and partially, reflecting from the waveguide-medium boundary, due to the difference in their acoustic impedances. returns back through the waveguide to the piezoelectric element radiating the piezoelectric transducer 2 and is transformed last into an electrical impulse arriving at the input of the second limiter 15.
Указанный приемный сигнал после прохождени второго ограничител 15 нормируетс по амплитуде вторым, компаратором 16, осуществл ющим также временную прив зку последнего , и поступает на вход логического блока 28, выполн ющего роль временных ворот и управл емого импульсом со второго выхода распределител 14 импульсов. Пройд логический блок 28, импульс поступает на S- вход второго RS -триггера 20, измен его состо ние. Процесс второго зондировани завершаетс формированием переднего фронта импульса на пр мом выходе второго RS -триггера 20. .The specified receiving signal after passing through the second limiter 15 is normalized in amplitude by the second, comparator 16, which also time-locks the latter, and is fed to the input of logic unit 28, performing the role of temporary gates and controlled by a pulse from the second output of the pulse distributor 14. Having passed the logic block 28, the pulse arrives at the S input of the second RS trigger 20, changing its state. The second sounding process is completed by forming the leading edge of the pulse at the forward output of the second RS trigger 22.
Длительность интервала второго зондировани определ етс следующей формулойThe duration of the second probe interval is determined by the following formula
r;n,+vVt..ts-u- -,.r; n, + vVt..ts-u- - ,.
Исход из услови практической идентичности параметров первого и второго ограничителей, компараторов и RS -триггеров, можно предположить , что длительность временного интервала второго зондировани практически равна длительности неин- формативной составл ющей t, временного интервала зондировани контролируемой среды.Based on the practical identity of the parameters of the first and second limiters, comparators and RS-triggers, it can be assumed that the duration of the second probing time interval is almost equal to the duration of the non-informative component t, the probing time interval of the controlled medium.
Длительность временного интервала .,„ отсчитываемого от моментаThe duration of the time interval., "Counted from the moment
tfliltflil
формировани переднего фронта импульса на третьем выходе распределител 14 импульсов до момента формировани вторьым RS -триггером 20 переднего фронта импульса, определ етс выражениемforming the leading edge of the pulse at the third output of the distributor 14 pulses until the second RS-trigger 20 forms the leading edge of the pulse, is determined by the expression
) )
где Т - период импульсов, следующих на входе распределител 14 импульсов. Импульс, сформированный первымwhere T is the period of the pulses following at the input of the distributor 14 pulses. Impulse formed first
f.S -триггером 7, поступает одновреf.S-trigger 7, enters simultaneously
менно на первый вход дискриминатора 8 и на второй вход ко.ммутатора 9.Импульс , сформированньм вторым Р,5 -тригером 20, поступает на второй вход дискриминатора 8.The first input of the discriminator 8 and the second input of the coaxial switch 9. The impulse, formed by the second P, 5 -triger 20, is fed to the second input of the discriminator 8.
Дискриминатор 8 осуществл ет сравнение длительности временного интервала 1 ц с длительнос,тью L, при этом анализируетс временное расположение переднего фронта импульса на пр мом выходе первого RS -триггера 7 относительно переднего фронта импульса, формируемого на выходе второго KS -триггера 20,The discriminator 8 compares the duration of the time interval 1 c with the duration, T l, and analyzes the temporal location of the leading edge of the pulse at the forward output of the first RS trigger 7 relative to the leading edge of the pulse generated at the output of the second KS trigger, 20
Если передний фронт импульса на выходе первого RS -триггера 7 опережает во времени передн:ий фронт импульса, формируемого на выходе второго RS -триггера 20, то на выходе дискриминатора 8 формируетс сигнал логической 1 (высокий уровень ) .If the leading edge of the pulse at the output of the first RS trigger 7 is ahead of the leading edge of the pulse generated at the output of the second RS trigger 20, then the output of the discriminator 8 generates a logical 1 signal (high level).
В случаеJесли передний фронт импульса на выходе первого RS -тригера 7 отстает от переднего фронта импульса, формируемого вторым RS- триггером 20, то на выходе дискриминатора 8 формируетс сигнал логического О (низкий уровень).If the leading edge of the pulse at the output of the first RS trigger 7 lags behind the leading edge of the pulse generated by the second RS trigger 20, then the output of the discriminator 8 generates a logical O signal (low level).
Сигналы высокого или низкого логического уровн формируютс на выходе коммутатора 9 при наличии на управл ющем втором входе высокого уровн , напр жени . Сигналы логических уровней с вы.хода коммутатора 5 поступают на вход интегратора 10, подключа его вход либо к шине питани с высоким потенциалом (при логической 1) или к шине питани с низким потенциалом (при логическом ОHigh or low logic signals are generated at the output of the switch 9 in the presence of a high level, voltage, at the control second input. The logic levels from the output of switch 5 are fed to the input of integrator 10, connecting its input either to a high potential power bus (for logical 1) or to a low potential power bus (for logical O
Указанные переключени входа :интегратора 10 вызывают соответстве но. возрастание или уменьшение напр жени на выходе интегратора. По абсолютному значению выходное напр жение интегратора 10, вл ющеес управл ющим дл управл емого генератора 11, растет в случае, когда передний фронт импульса первого RS -триггера 7 опережает во времени передний фронт второго RS -триггера 20, и уменьшаетс в противном случаThe specified input switches: integrator 10 is called appropriately. increase or decrease in voltage at the integrator output. The absolute value of the output voltage of the integrator 10, which is controlling for the controlled generator 11, increases in the case when the leading edge of the pulse of the first RS trigger 7 advances in time the leading edge of the second RS trigger 20, and decreases otherwise
В установившемс режиме работы устройства соблюдаетс , условиеIn the steady state operation of the device is met, the condition
, - LL- ll
ич ип te-tH--T+tIC un te-tH - T + t
частота импульсов на выходе управл емого генератора 11; the frequency of the pulses at the output of the controlled oscillator 11;
- коэффициент делени делИ тел 13,- the division ratio of divi bodies 13,
kc L kc L
гдеWhere
L скорость звука в контролируемой среде;L is the speed of sound in a controlled environment;
акустическа база устройства - рассто ние между излучающим и приемным пьезоэлектрическими преобразовател ми .the acoustic base of the device is the distance between the radiating and receiving piezoelectric transducers.
Как следует из приведенной формулы, значение частоты электрических импульсов на выходе управл емого генератора 11 практически определ етс только значением скорости распространени ультразвуковых колебаний,так как значени коэффициента К и базового рассто ни L есть величины посто нные.As follows from the above formula, the value of the frequency of the electrical pulses at the output of the controlled oscillator 11 is practically determined only by the value of the velocity of propagation of ultrasonic oscillations, since the values of the coefficient K and the base distance L are constant values.
Таким образом, в устройстве достигаетс более высока точность измерени за счет исключени из вре- .менного интервала зондировани паразитной (i ) задержки, привод щей к погрешности ни Thus, a higher measurement accuracy is achieved in the device due to the exclusion of the parasitic (i) delay from the time interval, which leads to an error
(&о)(&about)
измере 0 measure 0
сТцSTC
100%.100%.
Причем при более высокой точности сохран етс высока чувствительность.Moreover, with higher accuracy, sensitivity is maintained high.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843732231A SU1208505A1 (en) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | Arrangement for measuring ultrasound velocity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU843732231A SU1208505A1 (en) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | Arrangement for measuring ultrasound velocity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1208505A1 true SU1208505A1 (en) | 1986-01-30 |
Family
ID=21115741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU843732231A SU1208505A1 (en) | 1984-04-06 | 1984-04-06 | Arrangement for measuring ultrasound velocity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1208505A1 (en) |
-
1984
- 1984-04-06 SU SU843732231A patent/SU1208505A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 945675, кл. G 01 М .5/00, 1980. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4624142A (en) | Double reference pulsed phase locked loop | |
JPH02248856A (en) | Instrument for measuring propagating time of ultrasonic wave | |
SU1208505A1 (en) | Arrangement for measuring ultrasound velocity | |
SU1728672A1 (en) | Device for measurement of velocity of sound | |
GB1217012A (en) | Improvements in acoustics speedmeter logs | |
SU1260688A1 (en) | Device for measuring ultrasound velocity in liquid | |
US4312239A (en) | Method and apparatus for ultrasonic measurement of the rate of flow | |
SU1465715A2 (en) | Hydraulic meter of sound velocity | |
SU1352338A1 (en) | Sound velocity measuring device | |
RU88460U1 (en) | ULTRASONIC FLOW METER (OPTIONS) | |
SU1629760A1 (en) | Device for measuring sound velocity | |
Reider et al. | Device for improving ultrasonic transit time measurements with standard pulse echo equipment | |
SU1379644A1 (en) | Sound level meter | |
SU1234767A1 (en) | Ultrasonic speed meter | |
SU1384960A2 (en) | Device for measuring ultrasound velocity | |
SU864115A1 (en) | Method of ultrasonic inspection of sheet rolled stock | |
SU1656337A1 (en) | Speed of sound meter | |
SU1137384A1 (en) | Device for measuring speed of ultrasound | |
SU987393A1 (en) | Ultrasonic flow speed meter | |
SU1006915A2 (en) | Single channel ultrasonic flowmeter | |
SU1583752A1 (en) | Meter of sound speed | |
SU1520332A1 (en) | Method and apparatus for ultrasonic measuring of thickness of moving strip billet | |
SU802881A1 (en) | Acoustic ranger | |
SU945675A1 (en) | Digital device for measuring ultrasonic oscillation propagation rate | |
SU1307325A1 (en) | Meter of ultrasound velocity |