SU1617303A1

SU1617303A1 - Apparatus for measuring speed of ultrasound

Info

Publication number: SU1617303A1
Application number: SU884600073A
Authority: SU
Inventors: Николай Павлович Воробьев; Вячеслав Александрович Таскин; Владимир Васильевич Гребенюк
Original assignee: Алтайский политехнический институт им.И.И.Ползунова
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-12-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерений скорости ультразвука в жидких и газообразных средах. Цель изобретени - расширение области применени за счет расширени диапазона измерений. Устройство, содержащее контролируемый и эталонный каналы измерений, имеющее и схемы ИЛИ 15-17, шесть схем И 18-23, формирователи 24 и 25 опережающих и запаздывающих импульсов и триггер 26, позвол ет производить измерени независимо от соотношени времени распространени ультразвука в контролируемом и эталонном каналах. 1 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the speed of ultrasound in liquid and gaseous media. The purpose of the invention is to expand the scope of application by expanding the range of measurements. A device containing monitored and reference measurement channels, having OR 15-17 circuits, six AND 18-23 circuits, shapers 24 and 25 leading and delayed pulses, and trigger 26, allows measurements to be made regardless of the ratio of the ultrasound propagation time in the monitored and reference channels. 1 il.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений скорости ультразвука в жидких и газообразных средах,The invention relates to measuring technique and can be used to measure the speed of ultrasound in liquid and gaseous media,

Цель изобретения - расширение области применения за счет расширения диапазона измерений,The purpose of the invention is the expansion of the scope by expanding the measurement range,

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения скорости ультразвука.The drawing shows a structural diagram of a device for measuring the speed of ultrasound.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, контролируемый и эталонный каналы, каждый из которых состоит из последовательно соединенных излучающего и приемного преобразователей 2 и 3 (соответственно 4 и 5) и усилителя-формирователя 6(7), последовательно соединенные первый формирователь 8 временных интервалов, первый каскад 9 совпадений, делитель 10 частоты и второй каскад 11 совпадений, генератор 12 стабильных колебаний, счетчик 13 импульсов, второй формирователь 14 временных интервалов, три схемы ИЛИ 15-17, шесть схем И 18-23, формирователь 24 опережающих импульсов, формирователь'2 5 запаздывающих импульсов и триггер 26. Выход генератора 1 импульсов соединен со входами излучающих преобразователей 2 и 4 контролируемого и эталонного каналов и с первым входом второго формирователя 14 временных интервалов, первый выход формирователя 24 опережающих импульсов подключен к первым входам первой и второй схем И 18 и 19, второй выход формирователя 24 опережающих импульсов соединен со вторым входом второго формирователя 14 временных интервалов, выход первой схемы ИЛИ 15 подключен ко входам формирователей 24 и 25 опережающих и запаздывающих импульсов, первый и второй входы первой схемы ИЛИ 15 подключены соответственно к выходам усилителей-формирователей 6 и 7 контролируемого и эталонного каналов, вторые входы первой и второй схем И 18 и 19 соединены соответственное выходами формирователейусилителей 6 и 7, выход формирователя 25 запаздывающих импульсов подключен ко входам генератора 1 импульсов и первого формирователя 8 временных интервалов, первый и второй входы триггера 26 подключены соответственно к выходам первой и второй схем И 18 и 19, первый выход триггера 26 соединен с первыми входами третьей и четвертой схем И 20 и 21, второй выход триггера 26 соединен с первыми входами пятой и шестой схем И 22 и 23, первый и второй выходы генератора 12 стабильных колебаний соединены соответственно со вторыми входами первого и второго каскадов 9 и 11 совпадений, выход второго формирователя 14 вре менных интервалов подключен к третьему входу второго каскада 11 совпадений, выход которого соединен со вторыми входами третьей и пятой схем И 20 и 22, третий выход генератора 12'стабильных колебаний подключен ко вторым входам четвертой и шестой схем И 21 и 23, выходы третьей и шестой схем И 20 и 23 соединены соответственно с первым и вторым входами второй схемы ИЛИ 16, выходы четвертой и пятой схем И 21 и 22 соединены соответственно с первым и вторым входами третьей схемы ИЛИ 17, а выходы второй и третьей схем ИЛИ 16 и 17 подключены соответственно к первому и второму входам счетчика 13 импульсов.The device comprises a pulse generator 1, controlled and reference channels, each of which consists of a series-connected emitting and receiving transducers 2 and 3 (4 and 5, respectively) and an amplifier-shaper 6 (7), a first shaper 8 of time intervals, a first cascade connected in series 9 matches, a frequency divider 10 and a second cascade of 11 matches, a stable oscillation generator 12, a 13 pulse counter, a second shaper 14 time intervals, three OR 15-17 circuits, six I 18-23 circuits, a shaper 24 leading of their pulses, shaper'2 5 delayed pulses and trigger 26. The output of the pulse generator 1 is connected to the inputs of the emitting transducers 2 and 4 of the controlled and reference channels and to the first input of the second shaper 14 time intervals, the first output of the shaper 24 leading pulses connected to the first inputs of the first and the second circuits AND 18 and 19, the second output of the driver 24 of the leading pulses is connected to the second input of the second driver 14 time intervals, the output of the first circuit OR 15 is connected to the inputs of the drivers 2 4 and 25 leading and lagging pulses, the first and second inputs of the first OR 15 circuit are connected respectively to the outputs of the amplifier amplifiers 6 and 7 of the monitored and reference channels, the second inputs of the first and second circuits And 18 and 19 are connected respectively to the outputs of the amplifier amplifiers 6 and 7, the output driver 25 delayed pulses connected to the inputs of the generator 1 pulses and the first driver 8 time intervals, the first and second inputs of the trigger 26 are connected respectively to the outputs of the first and second circuits And 18 and 19, the first you One trigger 26 is connected to the first inputs of the third and fourth circuits And 20 and 21, the second output of the trigger 26 is connected to the first inputs of the fifth and sixth circuits And 22 and 23, the first and second outputs of the generator 12 stable oscillations are connected respectively to the second inputs of the first and second stages 9 and 11 matches, the output of the second driver 14 time intervals is connected to the third input of the second stage 11 matches, the output of which is connected to the second inputs of the third and fifth circuits And 20 and 22, the third output of the generator 12'stable oscillations connected to the second the input inputs of the fourth and sixth circuits And 21 and 23, the outputs of the third and sixth circuits And 20 and 23 are connected respectively to the first and second inputs of the second circuit OR 16, the outputs of the fourth and fifth circuits And 21 and 22 are connected respectively to the first and second inputs of the third circuit OR 17, and the outputs of the second and third circuits OR 16 and 17 are connected respectively to the first and second inputs of the counter 13 pulses.

Формирователи 24 и 25 опережающих и запаздывающих импульсов могут быть выполнены в виде последовательно соединенных триггера, обнуляющий вход которого соединен с выходом генератора 1, и схемы выделения соответственно переднего или заднего фронта импульса.Shapers 24 and 25 of leading and delayed pulses can be made in the form of a series-connected trigger, the zeroing input of which is connected to the output of the generator 1, and the selection circuit, respectively, of the leading or trailing edge of the pulse.

Устройство для измерения скорости ультразвука работает следующим образом.A device for measuring the speed of ultrasound works as follows.

Генератор 1 вырабатывает электрические импульсы, которые после преобразования их, в акустические проходят контролируемый канал: преобразователи 2,3 и усилитель-формирователь, первую схему ИЛИ 15, формирователь 25 запаздывающих импульсов, поступают на вход генератора 1, вызывая повторный цикл автоциркуляции электроакустических импульсов, на вход первого формирователя 8 временных интервалов, затем на первый каскад 9 совпадений, управляя прохождением высокочастотных импульсов с выхода генератора 12 на вход делителя 10, имеющего коэффициент деления «а. Число Ν_κ импульсов с длительностью Т_к ¹ (контролируемый интервал) и периодом Т_кавтоциркуляции, поступивших с выхода формирователя 8 на вход каскада 9 в течение измерительного интервала, определяется из условия мктк' = като, (1) откудаGenerator 1 generates electrical impulses, which, after converting them into acoustic ones, pass through a controlled channel: converters 2,3 and an amplifier-driver, the first circuit OR 15, generator 25 of delayed pulses, are fed to the input of generator 1, causing a repeated cycle of autocirculation of electroacoustic pulses, the input of the first shaper 8 time intervals, then to the first cascade of 9 matches, controlling the passage of high-frequency pulses from the output of the generator 12 to the input of the divider 10, having a coefficient of eniya "a. The number Ν _{κ of} pulses with a duration of T _to ¹ (controlled interval) and a period of T _to autocirculation received from the output of the shaper 8 to the input of the cascade 9 during the measuring interval is determined from the condition mcc '= kato, (1) whence

Νκ=ί-·*Ιϊ , (2)Νκ = ί- · * Ιϊ, (2)

Тк¹ где Тк - время распространения импульса в акустической среде контролируемого канала.Tk ¹ where Tk is the pulse propagation time in the acoustic medium of the controlled channel.

Импульсы с выхода генератора 1 посту’ пают также в эталонный канал, проходят его, первую схему 15 ИЛИ, формирователь 24 опережающих импульсов, поступают на вход второго формирователя 14 временных интервалов, на выходе которого формируются импульсы с периодом Т_к автоциркуляции и длительностью Т_э'.The pulses from the output of the generator 1 also go to the reference channel, pass it through the first OR circuit 15, the driver 24 of the leading pulses, and enter the input of the second driver 14 time intervals, the pulses of which are generated with a period T _for autocirculation and a duration T _e ' .

С выхода формирователя 14 импульсы поступают на третий вход каскада 11, управляя прохождением высокочастотных импульсов со второго выхода генератора 12 через схемы 20 и 16 на первый вход счетчика 5 13, а импульсы с третьего выхода генератора 12 через схемы 21 и 17 поступают на второй вход счетчика 13, куда поступают N_xвысокочастотных импульсов, заполняющих Ν_κ эталонных интервалов времени длитель- 10 ностью Т_э', каждый в течение измерительного интервала Νκ·Τ_κ, что с учетом выражения (2) равно: τ' τ'From the output of the shaper 14, the pulses arrive at the third input of the cascade 11, controlling the passage of high-frequency pulses from the second output of the generator 12 through the circuits 20 and 16 to the first input of the counter 5 13, and the pulses from the third output of the generator 12 through the circuits 21 and 17 go to the second input of the counter 13, where N _x high-frequency pulses arrive, filling Ν _{κ of the} reference time intervals with a duration of 10 _e T ', each during the measuring interval Νκ · Τ _κ , which, given expression (2), is equal to: τ' τ '

Νχ _Νκ — κθ-iJL· (3) ₁₅ ^,0 ТкΝχ _Νκ - κθ-iJL (3) ₁₅ ^{, 0} Tk

Следовательно, результат измерений в предложенном устройстве, принимая во внимание обратную пропорциональность 2Q времени распространения акустических колебаний в среде и скорость ультразвука, может быть записана в видеTherefore, the measurement result in the proposed device, taking into account the inverse proportionality 2Q of the propagation time of acoustic vibrations in the medium and the speed of ultrasound, can be written as

N_x=Ka£-^K (4) ^Сэ 25 где Ск - скорость ультразвука’ в эталонном канале.N _x = Ka £ - ^K (4) ^Ce 25 where Ck is the ultrasound velocity 'in the reference channel.

Устройство работает так в том случае, если Тк¹ >ТЭ'. если же Тк¹ < Тэ', то повторная автоциркуляция импульсов'возникает зо в эталонном канале, а входные сигналы счетчика 13 импульсов меняются местами.The device works this way if Tk ¹ > TE '. if Tk ¹ <Te ', then the repeated auto-circulation of pulses occurs in the reference channel, and the input signals of the counter 13 pulses are interchanged.

Claims

Claim

A device for measuring the speed of ultrasound, comprising a pulse generator, 35 monitored and reference channels, each of which consists of a series-connected emitting and receiving transducers and an amplifier-driver, connected in series to the first driver of time intervals, the first cascade of matches, the frequency divider and the second cascade of coincidences, a pulse counter, a second shaper of time intervals and a generator of stable oscillations, the output of the 45 pulse generator is connected to the inputs of learning transducers of the controlled and reference channels and with the first input of the second shaper of time intervals, the second input of the first 50 coincidence cascade is connected to the first output of the stable oscillator, the second and third inputs of the second coincidence cascade are connected respectively to the second output of the stable oscillator and the output of the second shaper intervals, characterized in that, in order to expand the scope by expanding the measurement range, it is equipped with three circuits OR, a leading pulse shaper, a delayed pulse shaper, six AND circuits and a trigger, the inputs of the leading and delayed pulse shapers are connected to the output of the first OR circuit, the output of the delayed pulse shaper is connected to the inputs of the pulse generator and the first time interval shaper, the first output of the leading pulse shaper is connected to the first the inputs of the first and second circuits And, the second inputs of which are connected respectively to the outputs of the amplifiers-shapers controlled and reference channels, the outputs of the first and second circuits AND are connected respectively to the first and second inputs of the trigger, the first and second inputs of the first circuit OR are connected respectively to the outputs of the amplifiers-shapers of the controlled and reference channels, the first inputs of the third and fourth circuits And are connected to the first output of the trigger , the first inputs of the fifth and sixth circuits AND are connected to the second output of the trigger, the second inputs of the third and fifth circuits And are connected to the output of the second cascade of matches, the second inputs of the fourth and sixth circuits And are connected to the third stable oscillation output of the generator, the outputs of the third and sixth AND gates, the second circuit connected to first and second inputs of the OR outputs of the fourth and fifth AND gates respectively connected to first and second inputs of a third OR _circuit? the outputs of the second and third OR circuits are connected respectively to the first and second inputs of the pulse counter, and the second input of the second driver of time intervals is connected to the second output of the driver of the leading pulses.