SU1485124A1

SU1485124A1 - Ультразвуковое устройство для определения-свойств движущейся среды

Info

Publication number: SU1485124A1
Application number: SU874309680A
Authority: SU
Inventors: Arminas V Ragauskas; Gediminas A Daubaris; Arvidas S Banyavichyus
Original assignee: Kaunassk Polt Inst Antanasa
Priority date: 1987-09-22
Filing date: 1987-09-22
Publication date: 1989-06-07

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испольИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости ультразвука в движущейся среде и скорости движения среды.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет исключения ошибок нумерации зондирующих импульсов при исследовании пространственно неоднородных движущихся сред.

На фиг. 1 приведена структурная схема ультразвукового устройства для определения свойств движущейся среды; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая принцип работы устройства.

Ультразвуковое устройство для определения свойств движущейся среды содержит четыре электроакустических преобразователя 1-4, подключенные . соответственно к первому 1 и четвертому 4 электроакустическим преобразо2

зовано для измерения скорости ультразвука в движущейся среде и скорости движения среды. Цель изобретения увеличение точности измерения за счет исключения ошибок нумерации зондирующих импульсов при исследовании пространственно' неоднородных движущихся сред. Ошибку нумерации зондирующих импульсов, возникающие за счет сноса ультразвуковых волн движущейся средой, устраняются с помощью формирователей импульсов считывания, управляющих процессом передачи достоверных данных с выходов приемопередатчиков на входы регистратора.

2 ил.

вателям первый 5 и второй 6 приемопередатчики, выходы которых подключены соответственно к третьему 3 и второму 2 электроакустическим преобразователям, последовательно соединенные синхронизатор 7, выход которого подключен к входам синхронизации первого 5 и второго 6 приемопередатчиков, и измеритель 8 интервалов времени, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам первого 5 и второго 6 приемопередатчиков, и блок 9 регистрации данных, два формирователя 10 и 13 импульсов считывания, каждый из которых состоит из подключенных к соответствующему выходу измерителя 8 интервалов времени последовательно соединенных сумматора 12, таймера 13, ключа 14, второй вход которого подключен к выходу соответствующего

а» _5Ц ап 1485124 А1

3

4

1485124

приемопередатчика (5 и 6), из блока 15 вычитания, выход которого подключен к соответствующему входу блока 9 регистрации данных, и задатчика 16,· подключенного к второму входу блока 15 вычитания.

Устройство работает следующим образом.

В исследуемую среду с переменными во времени скоростью ультразвука С(р) и скоростью движения ν(ί) в моменты времени

ных интервалов (2) и (3) в последовательности цифровых величин соответственно Ν; и Ν.

Сумматоры 12 в формирователях 10 и 11 работают по алгоритму, реализующему выражения

= ζ Σ. Ν'

<*)

< Г”. \

I ' “

(4)

с. = ΤΟ, 1 ,2...

(1)

15

(5)

электроакустические преобразователи 2 и 3 посылают зондирующие импульсы по двум противоположным направлениям.

Пространственные размеры волнового зондирующего сигнала установлены много меньше акустической базы 1 (фиг. 2), а длительность - много мёньше времени прохода зондирующего сигнала 1/Г(С(Р) + ν(ί)} = Ζ. Принятые электроакустическими преобразователями 1 и 4 зондирующие импульсы поступают на блоки 5 и 6, в которых они преобразуются в дельтаобразные импульсЫо Эти импульсы поступают на вход измерителя 8 временных интервалов и на информационный вход.

Синхронизатор 7 осуществляет управление приемопередатчиками 5 и 6, которые осуществляют зондирование среды с периодом, много меньшим времени прохода Ζ„ На выходе приемопередатчиков 5 и 6 получают две последовательности временйых интервалов

20

25

30

35

с.

= ι[~_?--- ί/ο(ϋ)+ν(ρ)]ас] ¹ ,

40

(2)

с.

с

’-СуЬ-- ^(ο-νωρι]'',

(3)

- ί-е время прохода зондирующим импульсом в направлении движения среды;

- то же, против этого направления;

ΐ - порядковый номер зондирующего импульса и времени прохода им расстояния 1.

Измеритель 8 интервалов времени преобразует последовательности временгде

где к - постоянное натуральное число,

тп - индекс, используемый при выполнении суммирования согласно (4) и (5) в сумматорах 12 о

Значение к установлено заранее в результате регулировки предлагаемого устройства в натурных условиях его работы.

Таймеры 13 формируют временные окна (фиг. 2), определяемые моментами времени

(О

, 1*7

О со

Т-+ <<-;> гТ- + < Ч > "

¹8£

~2 ’

Гλβΰ.

2

(6)

•(7)

при зондировании в направлении движения среды, и моментами времени

Нс	= т. + 1	-	гч, 2 ’	(8)
	= т. + 1	~ (-) < Ч 7 +	2	(9)

при зондировании против направления 45 движения ‘среды.

Длительность временного окна

установлена по условию с_до <2Т при регулировке устройства в натурных условиях его работы.

50 Импульсы, выдаваемые в моменты

времени Р мени Р

1-1

Нь

о; нг >

. г¹;'·

(+?

блоками 13, поступают на управляющие входы соответствующих ключей 14. При этом в интервале 55 времени Р_€ Гр*_г ; Р^] ключ 14 фор мирователя 10 подключает выход приемопередатчика 5 к управляющему входу блока 15 вычитания, а в интервале времени Р_£ * ’-к'г] ключ

5

1485124

6

формирователя 11 подключает выход приемопередатчика 6 к управляющему входу соответствующего блока 15 вычитания. В случае, когда в течение временного интервала % [г.

отсутствует принимаемым зондирующий импульс, в момент времени б*/ блоком 15 вычитания в формирователе 10 осуществляется считывание содержимого измерителя 8 интервалов времени

и вычисление выражения л

И? (О К»

Ν, = γ/’ ~ (Ю)

<0

где Υ-- - содержимое измерителя 8

интервалов времени в моД мент времени С¹⁺/ ;

I г.

ео- значение величины , Аналогично блоком 15 вычитания в

формирователе 11'осуществляется вычисление выражения

д

Ν·⁴ = - ~^β-°, (11)

где υ/ ) - содержимое измерителя 8

интервалов времени в мо-ι мент времени Г*'· .

Л * *"

Значения ?_в0 длительности временного окна записаны в блоках 16 памяти.

Далее величины N и Ν⁷'⁷ передаются на входы блока 9 регистрации данных.

В случае, когда в течение временных интервалов ] и

Ц » *-«Ζ 3 ^с выходов приемопередатчиков 5 и 6 поступают принятые зондирующие импульсы, через ключи 14 на управляющие входы соответствующих блоков 15 вычитания передаются команды запрета вычитания согласно выражениям (10) и (11), и на вход блока 9 регистрации данных передаются величины и с

выхода измерителя 8 интервалов времени. Порядковый номер ϊ в последовательности цифровых величин и Ν/^-’ ^присваивается блоком 9 регистраций данных по поступлении каждой цифровой величины на его входы.

Искомые величины вычисляют, используя зарегистрированные в блоке 9 данные, по формулам

м_с; =	1 Ν™^- С	⁺ к"⁷”’ 1 /\	(12)
м . = VI	1 Ν.<’’	1 N’	(13)

где ί - значение акустической базы 1;

М_с>· - значение скорости ультразвука в движущейся среде;

- значение скорости движения среды,

Арифметическое устройство для расчетов по формулам (12) и (13) мо10 жет быть вмонтировано непосредственно в блок 9 регистрации данных. Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается исключение ошибок нумерации принимаемых зондирующих

15 импульсов и, следовательно, уменьшение погрешности измерения временных информативных интервалов, скорости ультразвука и скорости движения среды,

20 Экспериментально установлено, что используют устройства при измерении скорости ультразвука в движущейся среде (водном потоке) и скорости ее движения при наличии пузырьков воз25 духа диаметром до 2 мм, при скорости движения среды 5 м/с, флуктуациях амплитуды принимаемого зондирующего сигнала 5 - 200 мВ, расстоянии . прохода 0,1 м позволяет уменьшить

30 погрешность измерения скорости движения среды и скорости ультразвука в ней не менее чем в три раза.

Claims

Формула изобретения

35

Ультразвуковое устройство для определения свойств движущейся среды, содержащее четыре электроакустических преобразователя, подключенные

40 соответственно к первому и четвертому электроакустическим преобразователям, первый и второй приемопередатчики, выходы которых подключены соответственно к третьему и второму

45 электроакустическим преобразователям, последовательно соединенные синхронизатор, выход которого подключен к входам синхронизации первого и второго приемопередатчиков, и изме50 ритель интервалов времени, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго приемопередатчиков, и блок регистрации данных, о тличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двумя формирователями импульсов считывания, каждый Из которых состоит из подключенных к соответствующему выΊ

1485124

8

ходу измерителя интервалов времени последовательно соединенных сумматора, таймера, ключа, второй вход которого подключен к выходу соответствуюР1его приемопередатчика, и блока вычитания, выход которого подключен к соответствующему входу блока регистрации данных, и задатчика, подключенного к второму входу блока вычитания о

,