SU1307325A1 - Измеритель скорости ультразвука - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области неразрушающего контрол  и может быть| использовано при измерении параметров агрессивных сред. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и быстродействи  измерений за счет компенсации дрейфа параметров схемы. Изменение в схеме позвол ет при помощи механизма перемещени  преобразователей корректировать базу измерений дл  коррекции изменени  времени прохождени  сигнала в электронных цеп х и преобразовател х. 2 ил. (Л С

Description

1 1

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть исполь зёвано при измерении параметров агрессивных сред.

Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  измерений.

На фиг. 1 приведена принципиальна  схема измерител  скорости ультразвука; на фиг. 2 - временные диаг раммы, по сн ющие работу схемы.

Измеритель скорости ультразвука содержит последовательно электроакустически соединенные генератор 1, излучающий преобразователь 2, приемный преобразователь 3 и приемное уст ройство 4, соединенное с входом генератора I, последовательно соединенные импульсный селектор 5 и линию 6 задержки, подключенные к выходу генератора 1, последовательно соединенные блок 7 вычитани  и механизм 8 перемещени  преобразователей и измеритель 9 базы, последовательно соединенные RS-триггер 10, первый интегратор 11, делитель 12 и умножитель 13, включенные между выходом приемного устройства 4 и входом блока 7 вычитани , второй блок 14 вычитани , включенный между выходом измерител  9 базы и вторым входом блока 7 вычитани , второй интегратор 15, включенный между вторым выходом RS-триггера 10 и вторым входом делител  12. Выход измерител  9 базы св зан с вторым входом умножител  13, а выход линии 6 задержки св зан с вторым входом RS-триггера 10,

Измеритель скорости ультразвука работает следующим образом.

В начальный момент времени t (фиг , 2а) генератор 1 возбуждает преобразователь 2 и запускает селектор 5. При этом ге нератор 1 запускаетс  в автоколебательном режиме- Ультразвуковой импульс, распростран  сь по акустическому волноводу преобразовател  2, задерживаетс  на врем  tj , проходит исследуемую среду, распростран етс  по акустическому волноводу преобразовател  3, задерживаетс  на врем  Сд, и принимаетс  преобразователем 3, в котором преобразуетс  в электрический импульс и поступает на вход приемного устройства 4 (фиг. 26). В приемном устройстве 4 формируетс  сигнал (Фиг. 2в) с нормированной амплитудой и длительностью , задержанный относительно времени излучени  на врем 

307325

Ti 0 Времена задержки сигнала в исследуемой и в электрических цеп х измерител  соответственно. Обычно

5 8i 61 6Сформированный сигнал с выхода

приемного устройства 4 переводит генератор 1 в режим синхрокольца с периодом повторени  т , триггер 10 в О единичное состо ние по пр мому и в нулевое - по инверсному выходу.

Некотора  часть энергии ультразвукового сигнала отражаетс  от границы волновод - исследуема  среда

15

из-за различи  их акустических импедансов (фиг. 2г), выдел етс  селектором 5 и поступает на вход линии 6 регулируемой задержки. Врем  задержки линии 6 выбираетс  равным ta д .

Таким образом, на выходе линии 6 задержки образуетс  сигнал (фиг, 2д), сдвинутый на временной интервал Сл 2 cg , поэтому на пр мом выходе триггера 10 образуетс  импульс

(фиг. 2е) длительностью Т.

Этот импульс подаетс  на вход интегратора 11, на выходе которого образуетс  напр жение 11. КлСа , где Ко- посто нна  интегрировани .

Вначале рассмотрим работу измерител  во врем  переходного процесса, т.е. при базовом рассто нии tg 7 t У t, В данном случае на инверсном выходе триггера 10 образуетс  и мпульс (фиг. 2ж), длительность которого равна TO л , а на выходе интегратора I1 напр жение , Поэтому на выходе делител  12 образуетс  напр жение

и К

и, к, j ,

где К - коэффициент передачи делител  12. При выборе Кл Kj,;

и,.

Это напр жение сохран етс  до следующего цикла зондировани  и поступает на первый вход умножител  13, Напр жение на выходе делител  12 зависит от базового рассто ни , поэтому умножитель 13 предназначен дл  поддержани  посто нного значени  fq,/f при изменении f. Напр жение на выходе измерител  9 при изменении равно Ug Kji, где К - коэффициент пропорциональности с размерностью (/MJ. Это напр жение поступает на первый вход первого блока 14 и на второй вход умножител  13. На второй вход

313073254

блока 14 вычитани  подключено опор- Т Т 0. При изменении ее в ука- ное напр жение Up поэтому на занных пределах выходна  частота из- выходе блока 14 образуетс  напр же- . мерител  не измен етс  (в установив- ние Uj K Cfp-f). шемС  режиме), а в известных устройОдновременно на .первом входе пер- j ствах (аналоге и прототипе) уменьша- вого блока 7 образуетс  напр жение етс  в К раз-, поэтому повышаетс 

быстродействие. Дл  уменьшени  переходного процесса в качестве механиз- В данном случае напр жение на вы- ма 8 перемещени  могут примен тьс , ходе блока 7 равно10 например, быстродействующие ультраС

Uj ,.

4U

/) I

поскольку выбираетс  равным 1. Таким образом, в предлагаемом изЭто напр жение поступает на входмерителе скорости ультразвука, рабомеханизма 8 перемещени  ультразвуко- 15тающем методом синхрокоЛьца, реаливых преобразователей, при помощи ко-зована возможность компенсации погторого происходит уменьшение базово-решности. Поскольку компенсаци  прого рассто ни  с до t , Посколькуисходит при неизменной частоте лходного сигнала (в прототипе и анавеличина от базового рассто ни 

не зависит, а разница o- yвeличl ваетс  от О до 4 , абсолютное значение напр жени  U уменьшаетс  от ве20 логе она понижена в К раз), значительно повышаетс  быстродействие и точность измерений.

%

а Jf

ЛИЧИНЫ ДО О, В последнем слу- 25

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   чае

   Измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно электроакустически соединенные генератор, излучающий преобразователь, приемзвука в среде при наличии дополнительной задержки сигнала в электроакустическом тракте.

   . - -i-t,.

   Поэтому численное значение частоты

   автоциркул ции F ( t + fn ) равно 30ный преобразователь и приемное устчисленному значению скорости ультра-ройство, соединенное с входом гене- .

   ратора, последовательно соединенные . импульсный селектор и линию задержки,

   подключенные к выходу генератора.

   Величина опорного напр жени  35последовательно соединенные блок вывыбираетс  следующим образом. Выходчитани  и механизм перемещени  пределител  12 замыкаетс  на землю, т,е,образователей и измеритель базы,

   отключаетс  цепь автоматического ре-отличающийс  тем, что,

   гулировани  базового рассто ни . Пос- целью повышени  точности и быстроле этого выбором , по показани м 40действи , он снабжен последовательно

   измерител  9 устанавливаетс  в исход-соединенными RS-триггером, первым

   ное базовое рассто ние (, 10, М,интегратором, делителем и умножитепосле чего измеритель готов к работе,лем, включенными между выходом прйемПри этом U.J.. К / ,ного устройства и входом блока выПри изменении скорости ультразву- 45читани , вторым блоком вычитани ,

   ка в исследуемой среде или изменениивключенным между выходом измерител 

   величины дополнительной задержки сиг-базы и вторым входом блока вычитани ,

   нала равновесие нарушаетс , на выхо-вторым интегратором, включенным межде блока 7 по вл етс  напр жение /jU,ду вторым выходом RS-триггера и втокоторое измен ет базовое рассто ние, 50Р входом делител , выход измеритеПоэтому в измерителе реализована воз-л  базы св зан с вторым входом умноможность компенсации дополнительнойжител , а выход линии задержки св задержки сигнала при величине еезан с вторым входом RS-триггера,

   звуковые шаговые двигатели.

   20 логе она понижена в К раз), значительно повышаетс  быстродействие и точность измерений.

   Формула изобретени 

   Измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно электроакустически соединенные генератор, излучающий преобразователь, прием