SU1293626A1 - Устройство дл измерени скорости ультразвука - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  повьЕнение точности измерений . В устройстве при определенных значени х частоты возбуждающего генератора 1 в камере 2 возникают акустические резонансы f , которые фиксируютс  частотомером 7. Эти частоты f резонансов св заны со скоростью С ультразвука следующей зависимостью: f С„/21(п-йп/п) (1), где п - количество полуволн в камере 2 на частоте f, йп - неизвестна  поправка , св занна  со сдвигом фаз при отражении ультразвука. При этом й А+ (1/fr arctg(Z-tgTrf ./f) (3), где А - посто нна  величина, завис -, ща  от отношени  частоты излучени  сигнала к резонансной частоте f j, излучател  3 и приемника 4, Z - неиз- вестное отношение удельных акустических сопротивлений вещества, расположенного в камере 2 материала излучател  3 и приемника 4. Значение С j записываетс  в те же  чейки блока .9 пам ти, откуда было считано f. Второй генератор 14 выдает на вычислитель 8 крайнее значение Z. Блок 10 вычитани  определ ет модуль разности CYI-C ri+i, а интегратор 11 - m сумму вида D | /с„-с п-к где m - количество измерений. Далее генератор 14 выдает следующее значение Z, и цикл обработки значений f Пов- тор етс . Блок 12 определени  минимума сравнивает предыдущее и тепереш- ,нее значени  D. Ес ли теперешнее значение D. равно или больше предыдущего.. с & сл с э QD 09 О ЬЭ а

Description

процесс обработки на этом заканчиваетс . Вьщанное генератором 14 значение Z равно истинному, подсчитав

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  скорости ультразвука .

Цель изобретени  - повьшюние точности путем компенсации фазовой систематической погрешности.

На чертеже изображено устройство дл  измерени  скорости ультразвука.

Устройство дл  измерени  скорости ультразвука содержит последователно соединенпые генератор 1, камеру 2 посто нной.длины с излучателем 3 и приемником 4, блок 5 усилени  и формировани , блок 6 настройки частоты , соединенный с входом генератора 1, частотомер 7, соединенный с выходом генератора 1, вычислитель 8, блок 9 пам ти, два входа которого соединены с выходом частотомера 7, а выход - со входом вьмислител  8 выход которого соединен с третьим входом блока 9 пам ти, последовательно соединенные блок 10 вычитани  соединенный с выходом вычислител  8, интегратор 11, блок 12 определени  минимума,блок 13 управлени , второй выход которого соединен с четвертым входом блока 9 пам ти, а второй вход с вторым выходом блока 6 настройки часто ы, второй генератор 14, выход которого соединен с вторым входом вычислител  8. Третий выход блока 13 управлени  соединен с третьим входом вычислител  8 и вторым входом интегратора 11.

Предусмотрена св зь блока 6 настройки с частотомером 7 через третий вход блока 13 управлени .

Устройство дл  измерени  скорости ультразвука работает следующим образом.

Напр жение генератора 1 возбуждает излучатель 3, Ультразвуковые волны , излучаемые им, распростран ютс  -В исследуемом веществе, расположенпо формуле (2) значение поправки Д п, определ ют скорость С ультразвука по формуле (1), 1 ил,

ном в камере 2. Волны доход т до приемника 4, частично отражаютс , а частично преобразуютс  им в электрические колебани , которые усиливаютс  в блоке 5. При определенных значени х частоты в камере 2 возникают акустические резонансы, а напр жение приемника 4 возрастает.

В момент времени, соответствующий каждому акустическому резонансу, блок 6 настройки частоты вырабатывает сигнал, который через блок 13 управлени  запускает частотомер 1, Частотомер 7 измер ет р д резонансных частот f, св занных со значени ми скорости ультразвука С следующей зависимостью;

20

п -2 U п/п).

(1)

5

5

Q

0

где 1 - длина камеры;

п - количество полуволн в камере на частоте f , йп - неизвестна  поправка, необходима  дл  компенсации систематической погрешности от частотнозависимого сдвига фаз при отражении ультразвука от преобразователей 3 и 4.

Все значени  частот f и соответствующие им значени  С записываютс  в блок 9 пам ти в двух массивах одновременно, в одном массиве сохра- . н ютс  дл  контрол , из другого поступают на обработку.

По сигналам с блока 13 управлени  значени  f и п считываютс  поочередно и поступают на вычислитель 8, который вычисл ет значение скорости С по алгоритму

CD

2fnl

n - Л п/п

(2)

г де

йп А + arctg(Ztg--|-), (3)

о а дл  случа  исследовани  жидкости:

где

А -0,5, А 0,5, А 1,5,

f

если f 0,

если 0,5fо f 1 .5f

если f 1,5fp,

- резонансна  частота излучател  3 и приемника 4; Z - неизвестное отношение

удельных акустических сопротивлений BeniecTBa преобразователей (излучател  3 или приемника 4) и исследуемой среды (параметр поправки дп/п).

Значени  С записываютс  в те же  чейки блока 9 пам ти, откуда было считано f. Так как точное отношение Z удельных сопротивлений неизвестно , то второй генератор 1А выдает на второй вход вычислител  8 крайнее значение Z. Блок 10 вычитани  определ ет-модули разностей

а интегратор 11 - сумму

С„ - С

П+( I

(4)

где m

Устройство дл  измерени  скорости ультразвука, содержащее электроакустически последовательно соединенные генератор, камеру посто нной длины с излучателем и приемником, блок усилени  и формировани  и блок настройки частоты, соединенный с входом генератора, частотомер, соединенный с выходом генератора, и вычислитель , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности,- оно снабжено блоком пам ти, два входа которого соединены с выходом частотомера , выход - с входом вычислител , выход которого соединен с третьим входом блока пам ти, последовательно соединенными блоком вычитани  соединенным с выходом вычислител , интегратором, блоком определени  ми- количество измеренных значений f.

Далее генератор 14 выдает следующее значение Z и цикл обработки зна- 35 нимума, блоком управлени , второй вы- чений f повтор етс  согласно выше- ход которого соединен с четвертым описанному, в результате чего на выходе интегратора 11 вьщаетс  следующее значение D. Блок 12 определени  минимума сравнивает предыдущее и теперешнее значение D и (если тепереш . 40

входом блока пам ти, второй вход - с вторым выходом блока настройки частоты , и вторым генератором, выход конее меньше предьщущего) - через блок

13управлени  разрешает генератору

14выдать следующее значение Z и

торого соединен с вторым входом вычислител , а третий выход блока управлени  соединен с третьим входом вычислител  и с вторым входом интегратора .

Составитель Г.Рыжакова Редактор А.Ревин Техред В.Кадар Корректор Н.Король

Заказ 379/48 Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

fO

15

20

25

30

начинаетс  очередной цикл обработки значений f . Есл1; теперешнее значение D равно или больше предыдущего, то процесс обработки на этом заканчиваетс . Выданное генератором 14 значение Z равно истинному Z, а поправка д п/п, рассчитанна  по формуле (3), - значению поправки, которую необходимо подставить в формулу (2) дл  полной компенсации систематической фазовой погрешности. На этом измерение заканчиваетс .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  скорости ультразвука, содержащее электроакустически последовательно соединенные генератор, камеру посто нной длины с излучателем и приемником, блок усилени  и формировани  и блок настройки частоты, соединенный с входом генератора, частотомер, соединенный с выходом генератора, и вычислитель , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности,- оно снабжено блоком пам ти, два входа которого соединены с выходом частотомера , выход - с входом вычислител , выход которого соединен с третьим входом блока пам ти, последовательно соединенными блоком вычитани  соединенным с выходом вычислител , интегратором, блоком определени  ми35 нимума, блоком управлени , второй вы- ход которого соединен с четвертым 35 нимума, блоком управлени , второй вы- ход которого соединен с четвертым 40

   входом блока пам ти, второй вход - с вторым выходом блока настройки частоты , и вторым генератором, выход ко

   торого соединен с вторым входом вычислител , а третий выход блока управлени  соединен с третьим входом вычислител  и с вторым входом интегратора .