SU1435952A1 - Измеритель скорости ультразвука - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  и измерени  параметров агрессивных сред, например высокотемпературных газовых потоков. Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  измерений за счет автоматического регулировани  частоты следовани  импульсов. Измеритель содержит генератор I импульсов, излучающий 2 и приемный 4 пьезопреобразователи с волноводами 3 и 3 соответственно, приемное устройство 6, ш-тульсный - К селектор 7 и регулирующую линию задержки (PJI3) В, кроме того, ои снабжен частотно-чувствительным фазовым детектором 9 и интегратором 10. Ультразвуковой импульс, возбужденный генератором 1 импульсов, ле прохождени  через исследуемую сре, ду поступает на вход приемного устройства 6, некотора  часть энергии излучаемых ультразвуковых колебаний отражаетс  от границы волновод 3 - исследуема  среда и через иьшульс- ный селектор 7 и РЛЗ 8 поступает на один из входов фазового детектора 9, на другой вход которого поступает сигнал с выхода приемного устройст ва 6. На выходе фазового детектора 9 из-за временного сдвига между импульсами на его входах вырабатываетс  напр жение, которое интегрируетс  интегратором 10 и повышает частоту генератора 1 импульсов до того момента , пока фазовый сдвиг между импульсами не станет равным нулю. После этого скорость ультразвука может быть определена по частоте циркул - ции импульсов. 2 ил.

Description

Изобретение OTHOCHTCJ; к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  и измерени  параметров агрессивных сред, например высокотемпературных, газовых потоков.

Цель изобретени  - повышение точности- и быстродействи  измерений за счет автоматического регулировани  частоты следовани  импульсов„

На фиг, изображена структурна  схема измерител  скорости ультразвука; на фиг о 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу.

Измеритель скорости ультразвука содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсов излучающей пьезопреобразователь 2 с волноводом Зэ приемный пьезопреобразователь А с волноводом 5 и приемное устройство 65 последовательно соединенные импульсный селектор 7 и регулируемую линию 8 задержки,, а также последовательно соединенные частотно-чувствительный фазовьй детектор 9 и интегратор 10, Выход интегратора 10 соединен с входом генератора 1 возбуждающих импульсов, а выход приемного устройства 6 св зан с первы м входом частотно-чувствительного фазового детектора 9, второй вход которого соединен с выходом регулируемой линии 8 задержки.

Измеритель скорости ультразву ка работает следующим образом

В начальный момент времени tg (фиг, 2а) генератор 1 возбуждает пьезоизлучатель 2 и одновременно запускает временной селектор 7 Во врем  действи  электрического импульса пьезойзл гчатель 2 возбуждает в волноводе 3 ультразвуковой импульсj который торцом волновода излучаетс  в исследуем:ую средУ; например в поток высокотемпературного, газа„ Ультразвуковой импульс распростран етс  по исследуемой среде и через другой волновод 5 поступает на пьезоприем- ник 4э в котором преобразуетс  в электрический, и далее поступает на вход приемного устройства б в котором усиливаетс  и проходит первичнуЮ обработку. На выходе приемного устройства 6 образуетс  импульс,,сдвинутый относительно момента излучеки  на врем 

+ L

(

где

t, врем  задержки в электрических цеп х измерител ; Cg- врем  задерж

ки сигнала в акустическом волноводе; , врем  задержки сигнала в исследуемой среде. Некотора  часть энергии излучаемых ультразвуковых колебаний отражаетс  от гранип,ы волновод - исследуема  среда из-за различи  акустических импадансов преобразовател  среды. Отраженный ультразвуковой импульс (фиг, 26) преобразователем 2 преобразуетс  в электрический , селектируетс  при помощи временного селектора 7 и поступает на вход линии В регулируемой задержки . Врем  задержки установлено равным Cj, С выхода линии 8 сигнал (фиг. 2в) поступает на второй вход частотно-чувствительного фазового детектора . На первый вход частотно- чувствительного фазового детектора 9 поступает сигнал с выхода приемного устройства 6 (фиг. 2г).

Начина  .с момента t генератор возбуждающих импульсов генерирует импульсы (фиг, 2а) с периодом, кото

0

5

0

5

0

5

рый выбран из услови  Т

2-0 а + f.

1/с,

макс

где г „«кс J-/CA,UK+ + - з где Сд,уц - минимально возможное значение скорости уль.тразвука в иссл едуемой среде; 1 - рассто ние между торцами волноводов При поступлении прин того импульса 1 (фиг, 2г) на первый вход частотно-чувствительного фазового детектора 9 и импульса 2 (фиг. 2в) на второй его вход на его выходе из-за временного сдвига Л Ст между импульсами выраба- тьшаетс  положительное напр жение (фиг, 2д), которое интегратором 10 интегрируетс , т,е. на выходе интегратора по вл етс  нарастающее напр жение (фиг, 2е). Это напр жение повышает частоту генератора 1 возбуждающих импульсов до момента времени пока фазовьй сдвиг между импульсами 4 (фиг, 2г) и 5 (фиг, 2в), а тем самым, и напр жение на выходе частотно-чувствительного фазового детектора 9 не уменьшаетс  до нул . В это врем  Л И О, а напр жение на выходе интегратора 10 достигает уровн  и и выполн етс  условие Т „, , В этом случае переходной процесс заканчиваетс  и скорость ультразвука может быть определена по частоте циркул ции с F l, В случае уме:ныченй  скорости ультразвука в исс.чедуемой средед например, в MOMPHI upeMc-nni t между импульсами 3 и в Г1(ии;|ч г  отридательный временной сдвиг - 4fs При этом на выходе фазового детектора 9 по витс  отрицательное напр жение, а на выходе интегратора 10 напр жени от и, уменьшитс  до напр жени  11,, увеличива  период повторени  импульсов возбуждени  до -f , равного времени прохождени  ультразвуком той же базы измерений при уменьшенной ско- рости.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Измеритель скорости ультразвука, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, волноводный излучатель, волноводный приемник и приемное устройство, последовательно

   соединенные импульсный селектор и регулируемую задержки, вход им- пу.пьсного селектора подключен к выходу генератора импульсов, от л м - чающийс   тем, что, с пелью повьшгени  точности и быстродействи  измерений за счет автоматического регулировани  частоты следовани  импульсов , он снабжен последовательно соединенными частотно-чувствительным

   -

   фазовым детектором и интегратором, выход которого св зан с входом генератора импульсов, а выход приемного устрайства св зан с первым входом частотно-чувствительного фазового детектора , второй вход которого соединен с выходом регулируемой линии задержки .