SU1582111A2 - Устройство дл определени скорости ультразвука - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  молекул рной массы газов по скорости ультразвука. Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет получени  линейной зависимости результата измерени  от молекул рной массы газов. Импульсами ультразвука зондируютс  газы в эталонном и измерительных каналах. Счетчики 1 и 21 подсчитывают значение скорости ультразвука в каналах методом синхрокольца. Измерительный интервал в этих счетчиках формируетс  сигналом с генераторов 7 и 27 импульсов других каналов. На выходах этих счетчиков формируютс  поэтому сигналы, пропорциональные отношению скоростей ультразвука в эталонном и измерительном каналах. На счетчике-индикаторе формируетс  число, равное отношению квадратов скоростей ультразвука в измерительном и эталонном канале, что соответствует линейной зависимости молекул рной массы от результата измерени . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  молекул рной массы газов, газообразных веществ, наход щихс  в различных агрегатных состо ни х, и дл  анализа состава газов с помощью ультразвука.

Цель изобретени  - увеличение точности измерений при анализе состава газов путем линейной зависимости результата измерени  от молекул рной массы газов.

На чертеже представлена блок-схема устройства .

Устройство содержит в измерительном канале последовательно соединенные счетчик 1 импульсов, управл емое сопротивление 2, интегрирующий видеодетектор 3, формирователь 4 импульсов, синхронизируемый генератор 5. регулируемый усилитель 6, генератор 7 импульсов, излучающий преобразователь 8, приемный преобразователь 9, линейный усилитель 10, блок 11 прив зки уровн , детектор 12, усилитель 13 посто нного тока, а также усилитель 14. Устройство содержит также последовательно соединенные первый вычитающий счетчик 15, двухвходовый элемент И 16, счетчик-индикатор 17, последовательно соединенные кварцевый генератор 18, второй вычитающий счетчик 19 и делитель 20 частоты. В эталонном канале устройство содержит последовательно соединенные счетчик 21 импульсов, управл емое сопротивление 22, интегрирующий видеодетектор 23, формирователь 24 импульсов, синхронизируемый генератор 25, регулируемый усилитель 26, генератор 27 импульсов, излучающий преобразователь 28, приемный преобразователь 29, линейный усилитель 30, блок 31 прив зки уровн , детектор 32, усилитель 33 посто нного тока, а также усилитель 34. Причем второй выход счетчика 1 соединен с первым входом вычитающего счетчика 15, второй выход генератора 7 импульсов соединен с вторым входом счетчика 21, второй выход суетчика 21 соединен с первым входом второго вычитающего счетчика 19, второй выход генератора 27 соединен с вторым входом счетчика 1.

Устройство работает следующим образом .

В контролируемом канале синхронизируемый генератор 5 вырабатывает электрический импульс, который пройд  через регулируемый усилитель 6 и генератор 7 импульсов , усиливаетс  и поступает на излучающий преобразователь 8, который преобразует его в акустический импульс.

Акустический импульс после прохождени  исследуемой среды принимаетс  приемным преобразователем 9, преобразуетс  в электрический импульс, усиливаетс  усилителем 14, детектируетс  интегрирующим видео детектором 3, формируетс  формирователем 4 и вновь поступает на вход синхронизируемого генератора 5, вызыва 

повторный цикл автоциркул ции электроакустических импульсов в синхрокольце. При этом синхроимпульсы с второго выхода генератора 7 поступают на вход

счетчика 1, в котором происходит их счет, а с аналогового выхода счетчика 1 сигнал, пропорциональный скорости ультразвука (частоте автоциркул ции), поступает на вход управл емого сопротивлени  2, величина которого уменьшаетс  при увеличении сигнала на его входе. Поскольку выход управл емого сопротивлени  2 подключен параллельно интегрирующей емкости видеодетектора 3, то этим обеспечиваетс  обратна  пропорциональность посто нной времени

видео детектор а частоте автоциркул ций в устройстве. В процессе работы синхроимпульсы с выхода приемного преобразовател  9 поступают также на вход линейного усилител  10, усиливаютс  им без ограничени  и поступают на вход блока 11 прив зки

П

и уровн , отрегулированный так, что сигнал управлени  на его выходе по вл етс  только в случае превышени  заданного отношени  сигнал/шум на входе усилителей 14 и 10.

5 С выхода блока 11 сигнал поступает на вход детектора 12, детектируетс  в нем и далее усиливаетс  усилителем 13 посто нного тока, с выхода которого он поступает на первый вход регулируемого усилител  14, усиление которого максимально

0 при отсутствии сигнала с выхода блока 13. В результате напр жение на выходе генератора 7, а следовательно, и мощность, подводима  к излучающему преобразователю , оказываютс  функционально зависимыми от заданного оптимального уровн  по5 лезного сигнала на выходе приемного преобразовател  9, то есть соотношение сигнал/шум на выходах блоков 9 и 14 поддерживаетс  стабильным. В эталонном канале синхронизируемый генератор 25 вырабаты„ вает электрический импульс, который, пройд  через регулируемый усилитель 26 и генератор 27, усиливаетс  и поступает на излучающий преобразователь 28, который преобразует его в акустический импульс.

Акустический импульс после прохожде5 ни  исследуемой среды принимаетс  приемным преобразователем 29, преобразуетс  в электрический импульс, усиливаетс  усилителем 34, детектируетс  интегрирующим видеодетектором 23, формируетс  формирователем 24 и вновь поступает на вход

0 синхронизируемого генератора 25, вызыва  повторный цикл автоциркул ции электроакустических импульсов в синхрокольце. При этом синхроимпульсы второго выхода генератора 27 поступают на первый вход счетчика 21, в котором происходит их

5 счет, а с аналогового выхода счетчика 21 сигнал, пропорциональный скорости ультразвука , поступает на вход управл емого со противлени  22, величина которого умень

шаетс  при увеличении сигнала на его входе. Поскольку выход управл емого сопротивлени  22 подключен параллельно интегрирующей емкости видеодетектора 23, то этим обеспечиваетс  обратна  пропорциональность посто нной времени видеодетектора частоте автоциркул ций в устройстве . В. процессе работы синхроимпульсы с выхода приемного преобразовател  29 поступают также на вход линейного усилител  30, усиливаютс  им без ограничени  и поступают на вход блока 31 прив зки уровн , отрегулированный так, что сигнал управлени  на его выходе по витс  только в случае превышени  заданного отношени  сигнал/шум на входе усилителей 34 и 30.

С выхода блока 31 сигнал поступает на вход детектора 32, детектируетс  в нем и далее усиливаетс  усилителем 33 посто нного тока, с выхода которого он поступает на первый вход регулируемого усилител  34, усиление которого максимально при отсутствии сигнала с выхода блока 33. В результате напр жение на выходе генератора 27, а следовательно, и мощность, подводима  к излучающему преобразователю , оказываютс  функционально зависимыми от заданного оптимального уровн  полезного сигнала на выходе приемного преобразовател  29, то есть соотношение сигнал/шум на выходе блоков 29 и 34 поддерживаетс  стабильным.

В процессе работы устройства импульсы с выхода генератора 7 поступают на первый вход счетчика 1, формиру  тем самым измерительный интервал в счетчике 1. Аналогично импульсы с выхода генератора 27 поступают на первый вход счетчика 21, формиру  измерительный интервал в счетчике 21. В результате на вторых выходах счетчика 21 формируютс  коды К1, соответствующие отношению

,

с

где Cj - скорость звука в эталонном канале;

С„- скорость звука в контролируемом канале.

Аналогично на вторых выходах счетчика 1 формируютс  коды К, соответствующие отношению

К-Ок С,

С вторых выходов счетчиков 21 коды К1 поступают на первые (информационные) входы счетчика 19, а с вторых выходов счетчика 1 коды К поступают на первые (информационные) входы счетчика 15. Одновременно с первого выхода генератора 18 поступают стабильные высокочастотные колебани  на третий вход счетчика 19, а с второго выхода генератора 18 стабильные высокочастотные колебани  поступают на третий вход счетчика 15.

В момент обнулени  счетчика 19 с его второго выхода (выхода обратного переноса ) поступает импульс на его же второй вход (вход предварительной записи), в результате чего коды К1 записываютс  в декады счетчика 19. С этого момента он снова начинает работать в вычитающем режиме до повторного обнулени , после чего цикл работы счетчика 19 повтор етс . Аналогично в момент обнулени  счетчика 15 с его второго выхода (с выхода обратного переноса) поступает импульс на его же второй вход (вход предварительной записи), в результате чего коды К записываютс  в декады счетчика 15. С этого момента

5 он снова начинает работать в вычитающем режиме до повторного обнулени , после чего цикл работы счетчика 15 повтор етс . На первом выходе счетчика 19 по вл ютс  импульсы с частотой F1 следовани , равной

0

0

F а на первом выходе счетчика 15 по вл ютс  импульсы с частотой F следовани , равной

э

Обе частоты поступают на вход счетчика , образованного блоками 16, 17, 20, ко- торый работает по методу измерени  с непосредственным отсчетом частоты. В результате на дополнительном счетчике 17 импульсов , формируетс  число, равное

35

сг

1 Us.

A-Cj ,

0

В счетчиках 1 и 21 нет кварцевых генераторов , дешифраторов и индикаторов, но есть входы «а дл  формировани  измерительных интервалов в обоих счетчиках, а входы «б  вл ютс  счетными. Счетчики 1 и 21 должны иметь выходы со всех разр дов .

В качестве счетчика 17 может быть использован любой двоично-дес тичный счетчик с подход щим быстродействием, допол- 5 ненный дешифратором и индикатором.

Таким образом, результат измерени  оказываетс  линейно зависимым от молекул рной массы газов или концентрации газовой смеси, что увеличивает точность измерений .

Наиболее эффективно применение предложенного устройства в качестве измерител  молекул рной массы газов, газообразных веществ, наход щихс  в различных агрегатных состо ни х, и дл  анализа состава газов.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  определени  скорости ультразвука по авт. св. № 883734, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точ0

   5

   1582111

   78

   ности измерени  при анализе состава газов,счетчиков подключены соответственно к оно снабжено эталонным каналом, идентич-выходам счетчиков измерительного и эталонным измерительному каналу, последователь-Ного каналов, выходы обратного переноса но соединенными кварцевым генератором,вычитающих счетчиков подключены к их первым вычитающим счетчиком, делителемg входам предварительной записи, выход гене- частоты, элементом И и счетчиком-индикато-ратора импульсов измерительного канала ром и вторым вычитающим счетчиком, выходсв зан с вторым входом счетчика эталон- которого подключен к второму входу элемен-ного канала, а выход генератора импуль- та И, а первый вход - к выходу кварцевогосов эталонного канала св зан с вторым генератора, вычитающие входы вычитающихвходом счетчика измерительного канала.