SU1483285A1 - Цифровой измеритель скорости распространени ультразвуковых колебаний - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  технологических процессов и материалов по скорости распространени  ультразвуковых колебаний. Цель изобретени  - повышение точности измерений за счет автоматического выбора пределов измерени . Устройство снабжено блоком 11 автоматического переключени  разр дов, блоком 21 определени  коэффициентов пересчета, первым 15 и вторым 16 демультиплексорами, третьим 17 и четвертым 24 счетчиками, вторым триггером 22 и вторым формирователем 25. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  теплотехнических процессов и качества материалов по скорости распространени  ультразвуковых колебаний в химической, пищевой , фармацевтической и других отрасл х промышленности

Цель изобретени  - повышение точ- ности измерений за счет автоматического выбора пределов измерени  скорости распространени  ультразвуковых колебаний.

На фиг о 1 изображена структурна  схема цифрового измерител ; на фиг о 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу; на фиг. 3 - структурна  схема блока автоматического переключени  разр дов; на фиг„4 структурна  схема блока делени  кодов о

Цифровой измеритель скорости распространени  ультразвуковых колебаний содержит последовательно соеди- ненные синхронизатор 1, генератор 2 зондирующих импульсов, излучатель 3, приемник 4, усилитель 5 и первый формирователь 6, первый триггер 7, первую схему В совпадени , генератор 9 калиброванной частоты, вторую схему 10 совпадени , блок автоматического переключени  разр дов,первый и второй счетчики 12 и 13, умножитель 14 частоты, входы которого под- ключены к выходам первого и второго счетчиков 12 и 13, первый и второй демультиплексоры 15 и 16, третий счетчик 17, последовательно соединенные регистр 18, блок 19 делени  ко- дов и третью схему 20 совпадени , составл ющие блок 21 определени  коэффициентов пересчета, последовательно соединенные второй триггер 22, четвертую схему 23 совпадени , чет- вертый счетчик 24 и второй формирователь 25 , Выход синхронизатора 1 св зан с первыми входами первого триггера 7, блока 11 автоматического переключени  разр дов, первого и второго счетчиков 12 и 13, блока 19 делени  кодов и с вторым входом четвертого счетчика 24, второй вход первого триггера 7 подключен к выходу первого формировател  6, выход генератора 9 калиброванной частоты соединен с вторыми входами первой и четвертой схем 8 и 32 совпадени  и с первым входом второй схемы 10 совпадени ,

первый выход первого триггера 7 св зан с первым входом первой схемы 8 совпадени , второй (инверсный) выход перпого триггера 7 подключен к второму входу второй схемы 10 совпадени  и к входу второго формировател  25, выходы первого счетчика 12 соединены с входами блока 11 автоматического переключени  разр дов,первый выход 26 блока 11 автоматического переключени  разр дов св зан с первыми входами первого и второго демультиплексоров 15, 16 и второго формировател  25, вторые входы первого и второго демультиплексоров 15 и 16 соединены соответственно с выходами второй схемы 10 совпадени  и умножител  14 частоты, входы второго счетчика 13 св заны с выходами первого демультиплексора 15, а второй вход первого счетчика 12 подключен к выходу первой схемы 8 совпадени .

Блок 11 автоматического переключени  разр дов состоит из m D-тригге ров 27„1...27т, элемента 28 И-ИЛИ, счетчика 29, Входы начальной установки триггеров 27.1.оD27m соединены между собой и с входом начальной установки счетчика 29. Стробирующие входы каждого триггера 27„1„ , „27т соединены с выходами соответствующих разр дов счетчика 12 умножител  4 частоты.

Выход элемента 28 И-ИЛИ соединен с входом счетчика 29 и с входом 30 блока делени  кодов. Выход 26 счетчика 29 соединен с управл ющими входами первого 15 и второго 16 демультиплексоров .

Клок 1е делени  кодов содержит сдвиговый регистр 31, блок 32 элементов И, стробирующий вход 33, входную кодовую тику 34, выходную кодовую шину 35.

Измеритель работает следующим образом о

Импульс с выхода синхронизатора 1 (фиг„2а) поступает на первый вход триггера 7 и устанавливает его в состо ние Одновременно этот импульс служит импульсом сброса дл  счетчиков i2 и 13 умножител  14 частоты , счетчика 24, счетчика 29 блока 11 автоматического переключени  разр дов , импульсом начальной установки триггеров 27.1ссо27„т и регистра и запускающим импульсом дл  генератора 2 колебани  возбуждают излуча514

тель 3, ультразвуковые колеПлни  которого проход т путь до приемника 4, преобразующего ультразвуковые колебани  в электрический сигнпл, который усиливаетс  усилителем 5 (фиг.26) и подаетс  на вход формировател  6, выходной пр моугольный импульс (фиг.2в), который поступает на второй вход триггера 7 и опрокидывает его в состо ние О.

Таким образом, на выходе триггера 7 формируетс  пр моугольный импульс (фиг.2г), длительность которого равна времени распространени  ультразву новых колебаний в исследуемом материале . Этот импульс с пр мого выхода триггера 7 поступает на первый вход схемы 8 совпадени , кч згорок БХОД которой поступают импульсы с генера- тора 9 калиброванной частоты (фиг0 2д), выход схемы 8 совпадени  соединен с входом счетчика 12 умножител  14 частоты, В счетчике 12 фиксируетс  К-разр дное число, равное количеству импульсов (фиг,2е), поступающих на его вход за врем  t, т.еа

(О

N fn

-4

где f0 - частота генератора калиброванной частоты С изменением сьойств исследуемого материала врем  tM распространени  ультразвука будет измен тьс  в пределах t1MMH 4 tM 4 t1waKt, Следовательно , диапазон возможного ТС будет удовлетвор ть неравенству

1 6 - lЈN,Ma«c

(2)

где m - количество разр дов счетчика 12;

К - количество разр дов, заполненных числом N/ в счетчике 12 умножител  14 частоты. В счетчике 29 блока 11 автоматического переключени  разр дов будет зафиксирован код, равньй количеству К заполненных отр дов в счетчике 12„ При этом при поступлении импульса переноса с 1-го разр да счетчика 12 он проходит через элемент 28 И-ИЛИ на счетный вход счетчика 29 и по задВыходной код блока 11 автоматического переключени  разр дов, пропорциональный количеству К заполненных разр дов числом К л счетчике 12, поступает на первый входы демульти- плексоров 16 и 15, на второй вход последнего поступают импульсы (фиг 2д с генератора 9 калиброванной частоты через открытую инверсным выходом триггера 7 схему 10 совпадени , выходные импульсы (Фиг.2и) де- мультиплексора 15 с частотой поступают на собственно выбранный блоком 11 автоматического переключени  разр дов вход счетчика 13 умножител  14 частоты,

С выхода умножител  14 частоты импульсы (фиг.2к) поступают на второй вход демультиплексора 16, среднее значение частоты которых определ етс  из выражени 

к

fy

f0- N,/10

(3)

По переднему фронту импульса

(фиг„2л), сформированного на инверсном выходе триггера 7, формирователь 25 формирует на своем выходе короткий пр моугольный импульс (фиг о 2м),

который устанавливает триггер 22 в состо ние I, выходной сигнал которого поступает на первый вход схемы 23 совпадени , на ее второй вход поступают импульсы с генератора 9, выход схемы 23 совпадени  соединен с входом счетчика 24. Одновременно выходной импульс (фиг,2м) формировател  25 устанавливает счетчик 17 в состо ние О, и на соответственно

выбранный блоком 11 вход счетчика 17 поступают импульсы (Фиг.2н) с демультиплексора 16 с частотой fy, выходной код числа импульсов которого поступает на второй вход схемы 20 устрой ства 21 автоматического определени  коэффициента пересчета.

Если установить код числа N0 1 fc/10, где 1 - длина акустической базы, в регистре 18, выходы которого соединены с вторыми входами блока 19 делени  кодов, то. на выходе блока 19 получим код.числа

,/ЮК,

N. 1

(4)

нему фронту сбрасывает соответствующий триггер 2701оо 273т в нулевое 55 так как на стробирующий вход сдпиго- состо ние, что запрещает поступлениевого регистра 31 поступают К импульна счетный вход счетчика 29 следующих импульсов переноса с 1-го разр да„

сов, которые сдвигают в младших К разр дах регистра 31 нули При равенсов , которые сдвигают в младших К разр дах регистра 31 нули При равенстве кодов, поступающих на входы схемы 20, на ее выходе формируетс  пр моугольный импульс, который устанавливает триггер 22 в состо ние

Таким образом, на выходе триггера 22 будет сформирован пр моугольный импульс (фиг.2п) длительностью

ta

Nr

(5)

Я

За врем  t$ в счетчике 24 будет зафиксировано количество импульсов (фиг„2р), равное скорости распространени  ультразвуковых колебаний в материале, ,т.е„

N2 fo

tft - -s- (6)

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой измеритель скорости распространени  ультразвуковых колебаний , содержащий последовательно соединенные синхронизатор, генератор зондирующих импульсов, излучатель, приемник, усилитель и первый формирователь , первый триггер, первый и второй входы которого соединены с выходами синхронизатора и первого формировател , первую схему совпадени , первый вход которой подключен к первому выходу первого триггера, генератор калиброванной частоты,вто- рую схему совпадени , второй триггер первый, второй, третий и.четвертый счетчики и умножитель частоты,первые входы первого, второго и четвертого счетчиков соединены с выходом синх- ронизатора, первый вход второй схемы совпадени  и второй вход первой схемы совпадени  подключены к выходу генератора калиброванной частоты, второй вход первого счетчика св зан

   0

   5

   0

   5 0 j 0

   с выходом первой схемы совпадени , входы умножител  частоты подключены к первому и второму счетчикам,второй выход первого триггера соединен с вторым входом второй схемы совпадени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений , он снабжен блоком автоматического переключени  разр дов, первый вход которого св зан с выходом синхронизатора, первый и вторым демультиплексорами, первые входы которых подключены к первому выходу блока автоматического переключени  разр дов, последовательно соединенные регистром, блоком делени  кодов, . третьей схемой совпадени , второй вход которой подключен к выходу третьего счетчика, вторым формирователем и четвертой схемой совпадени , второй вход которой св зан с выходом генератора калиброванной частоты и вторым формирователем, вход которого соединен с вторым выходом первого триггера, вторые входы первого и второго демультиплексоров подключены соответственно к выходам второй схемы совпадени  и умножител  частоты , выходы первого демультиплек- сора св заны с входами второго счетчика , выходы первого счетчика соединены с входами блока автоматического переключени  разр дов, выход которого св зан с вторым входом блока делени  кодов, третий вход которого подключен к выходу синхронизатора, входы третьего счетчика соединены с выходами второго демультиплексора, третий вход третьего счетчика и второй вход второго триггера соединены с выходом второго формировател ,второй вход четвертого счетчика подключен к выходу четвертой схемы совпадени  о

   Фиг. 2

   J3

   3.8 i El

   W

   4k

   $

   .V

   L У V

   9 e e

   32

   j