SU1239585A1 - Процентный цифровой измеритель скорости ультразвука - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано дл  определени  функционально завис щих от скорости ультразвука характеристик различных сред и управлени  технологическими процессами.

Целью изобретени   вл етс  повышение информативности измерени  и упрощение устройства за счет использовани  новых функциональных св зей,

, На,чертеже предртавлена структурна  схема устройства,

Устройство содержит синхронизатор I, последовательно соединенные генератор 2 зондирующих импульсов, излучатель 3, контролируемую среду 4., , приемник 5, усилитель 6 -и первьй триггер 7,8- вход которого соединен с выходом генератора 2 зондирующих импульсов, гене1Уатор 8 счетных импульсов, индикатор 9, формировател

10 объема выборки измерени , второй триггер 11, первый логический элемен И 12, nepjBbu вход которого соединен со знаковым входом индикатора 9 и Q - выходом триггера 11, второй логический элемент И 13, первый вход которого соединен с Q - выходом триггера 11, второй вход - с вторым вхо- .дом логического элемента И 12 и с выходом генератора 8 счетных импульсов , третий вход - с третьим входом логического элемента И 12 и с выходо триггера 7, и реверсивный счетчик

14 - с предварительной установкой начального кода, вычитающий вход которого соединен с выходом логического элемента И 12, суммирующий вход - с выходом логического элемента. И 13, вход предварительной установки - с S - входом триггера 11 и с выходом синхронизатора 1, информационный выход - с входом индикатора 9, а выход Заем - с R - входом триггера 1I.

При этом формирователь 10 объема выборки измерени  содержит последовательно соединенные генератор 15 тактовых импульсов и третий логический элемент И 16, третий триггер 17, выход которого соединен с вторым входом логического элемента И 16, задатчик 18 кода выборки и второй реверсивный счетчик, вычитающий вход которого соединен с выходом логического элемента И 16 и с входом генератора 2 зондирующих импульсов, вход предварительной установки - с выходом задатчика 18 кода выборки, а синхронный вход - с S - входом триггера 17 и с выходом синхронизатора 1,

Устройство работает следующим образом .

Перед проведением измерени  в формирователе 10 объема выборки с по- мощью задатчика 18 кода выборки устанавливаетс  число .

Vu 10 m

(1)

где m - объем выборки измерени ; номинальное значение скорости ультра- звука дл  контролируемой средыji L базовое рассто ние прохождени  ультразвукового импульса в контролируемой среде; f - частота следовани  ; счетных импульсов генератора 8; г - целое положительное число, определ ющее точность и цену делени  младшего цифрового разр да результата измерени  (г:52) .

Объем выборки всегда есть целое число, а права  часть соотношени 

(1), в общем случае, - нецелое, При контроле твердой среды, когда изменение рассто ни  L сопр жено с трудност ми , значение m принимают равным наиближайшему целому числу от

V I0 /Lf. При контроле жидкой или газообразной сред указанное отношение можно привести к целому числу путем изменени  рассто ни  между излучателем 3 и приемником 5.

I

Шпульс 1 синхронизатора вырабатываетс  вначале измерени  и поступает на вход предварительной установки реверсивного счетчика -14 и на вход формировател  10 объема выборки. По этому импульсу в счетчике 14 устанавливаетс  начальный код, равный числу Ю . .

Импульс синхронизатора 1 в формирователе 10 объема выборки поступает на синхронный- вход счетчика 1-9 и S- вход триггера 17, При этом в счетчик 19с вькода задатчика 18 кода выбор- ки запис.ьшаетс  код, равный числу т, а триггер 17 устанавливаетс  в сое- . то ние 1, :

Состо ние 1 триггера 17 открывает элемент И 16 и разрешает прохождение импульсов тактового генератора 15 на вычитакнций вход счетчика 19 и выход формировател  10 общего объема выборки. Каждый импульс- генератора ;15, прошедший через элемент И 16, запускает генератор 2 зондирующих

импульсов и вьшитает единицу с содержимого реверсивного счетчика 19. После прохождени  т-го импульса в реверсивном счетчике 19 устанавливаетс  О, и вырабатываетс  импульс Заем, торый, воздейству  на R - вход триггера 17, переводит его в состо ние О. Закрываетс  элемент И 16, и за .пуск генератора 2. зондирующих импульсов прекращаетс ,

Период следовани  импульсов формировател  10 объема выборки устанавливаетс  большим времени полного затухани  многократных отражений ультразвукового импульса в контролируемой среде дл  исключени  возможности ложного формировани  интервалов времени распространени  ультразвука. .

Электрический импульс генератора 2 с помощью излучател  3 возбуждает ультразвз овой импульс в контролируемой среде , а также поступает на S .вход триггера 7 как старт-импульс, Ультразвуковой импульс, распростран  сь в среде, доходит до приемника 5 и преобразуетс  им в электрический импульс, Последний усиливаетс  в усилителе 6 и поступает на R - вход триггера 7 как стоп-импульс, В результате воздействи  старт- и стоп- им- пульсов триггер 7 вырабатывает пр моугольные импульсы с длительностью, равной времени распространени  ультразвука в контролируемой среде, т.е.

т --

V

где V скорость ультразвука в конт ролируемой среде; L - базовое рассто ние.

Пр моугольные импульсы длительностью Т с выхода триггера 7 посредством элемента И I2 заполн ютс  счетными импульсами генератора 8 с частотой f,

Число Tj f ,  вл ющеес  результатом заполнени , записываетс  в реверсивный счетчик 14 в режиме вычитани . После m -кратного измерени  дли--. тельности Т от начального кода 10 реверсивного счетчика 14 вычитаетс  число m(). Остаток от вычитани  , равный числу

N 10 - тТ;,

(2)

этом случае аналогично описанному

55 вначале производитс  вычитание числа

 вл етс  результатом измерени  откло- счетных импульсов, формирующихс  на нени  -скорости ультразвука от номи- выходе элемента И 12, из содержимого нального значени . Соотношение (2) реверсивного счетчика 14.

4

ваний с учетом (I)

г

10-( -)

Lf

10

(- -Ч- )

10

-Их V.,

(3)

Результат измерени  (число N) с выхода реверсивного счетчика 14 выводитс  на индикатор 9 ДЛЯ отсчета. Дп  представлени  результата измере-; ни  в процентах в зависимости от выбранного числа с зап та  в индикаторе 9 устанавливаетс  на t-2 разр да, что  вл етс  аналогом делени  на число 10 , т.е ,

L- Л

-4

,100% . (4)

JO

Знак результата измерени  процентного отклонени  скорости ультразвука относительно номинального значени  определ етс  состо нием Q-выхо- да триггера 11, Знаку плюс соответствует единичное состо ние. знаку минус - нулевое, Вначале измерени  триггер I1 по импульсу синхронизатора 1 устанавливаетс  в единичное состо ние . . .

При V V из уравнени  (3) слеV дует, что N 0, так как 1 rji , В

X .

этом случае остаток от. содержимого реверсивного счетчика 14 после вычитани  числа тТ f вводитс  на индикатор 9 со знаком плюс (триггер 11 сохран ет состо ние-), т.е.

45

N,

( -) ЮогuV ,

+ ( )100%. (5)

При V Vj из уравнени  (3) следует , что N i О, так как

f

х

В

В течение какого-то i-ro интервала ТJ, . содержимое реверсивного счетчика 1А становитс  равным нулю. На его выходе R вырабатываетс  снг- нал Заем, который, воздейству  на R-вход триггера 1f, устанавливает его в нулевое состо ние. Элемент И . 12 закрываетс  и открываетс  элемент И 13. Тогда остаток счетных импуль- сов i-ro интервала Т и счетные импульсы последующих (m-i) интервалов проход т через элемент И 13 на суммирующий вход реверсивного счетчика 14,

Последний с нул  в режиме слеже- ни  подсчитывает входные импульсы. В конце измерени  в счетчике 14 запишетс  число

N гаТ, f - 10

10(Ь - 1)0 (6) 20

С учетом состо ни  Q - выхода триггера 11, соответствующего знаку минус, результат измерени  будет равен

J

«--т|кт-(- )-юо%.

-( ) 100%, С7)

Следовательно, результат изме,ре- ни  процентного отклонени  скорости ультразвука фиксируетс  в виде целого числа, записанного в .счетчике 14.

Точность и вес младшего разр да от- счета определ ютс  выбором числа г .

Таким образом, использование реверсивного счетчика с предваритель- ной установкой начального кода, формировател  объема выборки измерени , триггера знака и новых функциональных св зей позвол ет определить процентное отклонение скорости ультра- звука от номинального значени , что дает лучшее представление о качестве контролируемого издели  или об отклонении технологического режима, т.е. повьшает информативность измерений. Исключение эталонного канала упрощает устройство и повышает его надежность

Claims (2)

1. Процентный цифровой измеритель скорости ультразвука, содержащий синQ

5

0

5

0

г

-

.

0

5

хронизатор, последовательно соединенные генератор зондирующих, импульсов, излучатель, приемник, усилитель и первый триггеру S - вход которого соединен с выходом генератора зондирующих импульсов, генератор счетных импульсов и 1ндикатор, отличающийс  тем, что, с целью.по- вьш1ени  информативности измерени  и упрощени , он снабжен формирователем объема выборки измерени , вход которого соединен с синхронизатором, а выход - с.генератором зондирующих импульсов, вторым триггером, первым логическим элементом И, первый вход которого соединен с знаковым входом индикатора и Q-вьпсодом второго триггера , вторым логическим элементом И, вход которого соединен с Q - выходом второго триггера, второй вход - с вторым входом первого логического элемента И и с выходом генератора счетных импульсов, третий вход - с третьим входом первого логического элемента И и с выходом первого триггера, и реверсивным счетчиком с предварительной установкой начального кода, вычитающий вход которого соединен с выходом первого логического элемента И, сз ммирующий вход- с выходом второго логического элемента И, суммирующий вход - с выходом второго логического элем.ента И, вход предварительной установки - с S-входом второго триггера и с выходом синхронизатора, информационный выход - с входом индикатора, а выход Заем - с R - входом второго триггера .

2. Измеритель по п.1, о т л и ч а- ю щ и и с   тем, что формирователь объема выборки измерени  содержит по- следовательно соединенные генератор тактовых импульсов и третий ло.гичес- кий элемент И, третий триггер, выход которого соединен с вторым входом третьего логического элемента И, за- датчик кода выборки и второй реверг сивный счетчик, вычитающий вход которого соединен с выходом третьего логического элемента и  вл етс  выходом формировател  объема выборки измерени , вход предварительной установки соединен с S - входом третьего триггера и  вл етс  входом формировател  объема выборки измерени .