SU478242A1 - Digital Speed Meter and Ultrasound Absorption Rate - Google Patents
Digital Speed Meter and Ultrasound Absorption RateInfo
- Publication number
- SU478242A1 SU478242A1 SU1918214A SU1918214A SU478242A1 SU 478242 A1 SU478242 A1 SU 478242A1 SU 1918214 A SU1918214 A SU 1918214A SU 1918214 A SU1918214 A SU 1918214A SU 478242 A1 SU478242 A1 SU 478242A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- ultrasound
- voltage
- amplitude
- amplifier
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
(54) ЦИФГЮВОЙ ИЗЛ ЕгРИТЕЛЬ СКОРОСТИ(54) DIGITAL IZL EGRITEL SPEED
И КОЭФФМИИВНТЛ ПОГЛОЩЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКАAnd absorption coefficient of ultrasound
1one
Изобретение относитс к технике исследований физико-химических свойств жидкостей и газов с помощью ультразвуковых волн и может найти применение в научных лаборатори х и промышленности.The invention relates to a technique for studying the physicochemical properties of liquids and gases using ultrasonic waves and may find application in scientific laboratories and industry.
Известны измерители скорости и коэффициента . затухани ультразвука, содержащие генератор высокой частоты, измерительную камеру с излучателем и перемещаемым приемником ультразвука, усилитель радиоимпульсов с типовым детектором , схему дифференцировани , программный счетчик импульсов и датчик импульсов перемещени .Known gauges of speed and coefficient. ultrasound attenuations containing a high-frequency generator, a measuring chamber with an emitter and a moving ultrasound receiver, a radio pulse amplifier with a type detector, a differentiation circuit, a software pulse counter, and a displacement pulse sensor.
Однако известные устройства имеют ма лую производительность из-за отсутстви непосредственного отсчета результатов измерений .However, the known devices have low productivity due to the lack of a direct reading of the measurement results.
Целью изобретени вл етс повышение производительности устройства.The aim of the invention is to improve the performance of the device.
Указанна цель достигаетс за счет того , что устройство снабжено схемой формировани радиоимпульсов, цифровым частотомером с предварительным выбором, дополнительным пиковым детектором, блоком This goal is achieved due to the fact that the device is equipped with a radio pulse shaping circuit, a preselection digital frequency meter, an additional peak detector, a block
автоматическо регу-лировки пмпллтуды. буферным усилителем, дифференципльпым логарифмическим усилителем, амплитудным дискриминатором с источником опорного напр жени и быстродействующим цифровым вольтметром, измерительный вход которого через дифференциальный логарифмический усилитель соединен с выходом пикового детектора , который соединен с амплитудным дискриминатором и управл ющим входом блока автоматической регулировки амплитуды , усилитель радиоимпульсов через буферный усилитель, дополнительный пиковый детектор и схему дифференцировани подключен к управл ющему входу цифрового частотомера с предварительным выбором, измерительный вход последнего соединен с датчиком импульсов перемещени , который через программный счетчик подключен к запускающему входу цифрового вольтметра, генератор высокой частоты через схему формировани радиоимпульсов соединен с излучателем ультразвука и через блок автоматической регулировки амплитуды с входом дополнительного пикового детектора.automatic adjustment of ppmlltudy. buffer amplifier differentsiplpym logarithmic amplifier, an amplitude discriminator to a source of reference voltage and high-speed digital voltmeter, the measuring input of which through a differential logarithmic amplifier connected to the output of the peak detector which is connected to an amplitude discriminator and a control input of the automatic amplitude adjusting unit, an amplifier RF pulse via a buffer an amplifier, an additional peak detector and a differentiation circuit connected to the control The pre-selection digital frequency counter input, the measurement input of the latter is connected to a displacement pulse sensor, which is connected to the trigger input of a digital voltmeter through a software counter, the high frequency generator is connected to an ultrasound emitter and an additional peak detector through an automatic amplitude control unit via a radio pulse shaping circuit .
источник опорного напр жени соединен со вторым входом дифференциального логариф мического усилител и управл ющим входом амплитудного дискриминатора, а выход последнего подключен к управл ющему входу программного счетчика.the source of the reference voltage is connected to the second input of the differential logarithmic amplifier and to the control input of the amplitude discriminator, and the output of the latter is connected to the control input of the program counter.
На фиг. 1 изображена функциональна схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры напр жени в отдельных элементах устройства.FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed device; in fig. 2 - voltage plots in individual elements of the device.
Устройство содержит: 1 - генератор высокой частоты, 2 -. схему формировани радиоимпульсов, 3 - измерительную камеру , 4 - излучатель, 5 - перемещаемый приемник ультразвука, 6 - усилитель радиоимпульсов , 7 - пиковый детектор, 8 буферный усилитель, 9 - дополнительный пиковый детектор, 10 - схему дифференцировани , 11 - датчик импульсов перемещени приемника, 12 - частотомер с пред верительным выбором, 13 - дифференциальный логарифмический усилитель, 14 быстродействующий цифровой вольтметр, 15 - программный счетчик, 16 - амплитудный дискриминатор, 17 - регулируемый источник опорного напр жени , 18 - блок автоматической регулировки амппитуаы,The device contains: 1 - high frequency generator, 2 -. radio pulse shaping circuit, 3 - measuring chamber, 4 - emitter, 5 - movable ultrasound receiver, 6 - amplifier of radio pulses, 7 - peak detector, 8 buffer amplifier, 9 - additional peak detector, 10 - differentiation circuit, 11 sensor of receiver movement pulses , 12 - frequency counter with pre-selection, 13 - differential logarithmic amplifier, 14 high-speed digital voltmeter, 15 - program counter, 16 - amplitude discriminator, 17 - adjustable reference voltage source, 18 - automatic unit tion adjustment amppituay,
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Генератор высокой частоты (ВИ) 1 дает синусоидальное напр жение, из которого схема 2 формирует короткие радиоимпульсы , возбуждающие излучатель ультразвука 4. Он посылает ультразвуковые волны в исследуемую среду, помещенную в измерительную камеру 3, которые принимаютс приемником звука 5, преобразуютс в электрические импульсы и поступают на вход усилител 6, с выхода которого дл измерени скорости ультразвука, прин тый сигнал поступает на вход буферного усилител 8, а затем на дополнительный пиковый детектор 9, на входе которого суммируетс с синусоидальным напр жением генератора ВЧ 1, подаваемым через блок автоматического регулировани амплитуды 18. При перемещении приемника в исследуемой среде происходит изменение фазы прин тых радиоимпульсов, поэто,му су.м(марный сигнал может быть записан в следующем виде (пренебрега поглощением в среде и полага равенство амплитуд обоих сигналов):The high frequency generator (VI) 1 produces a sinusoidal voltage, from which circuit 2 generates short radio pulses that excite the ultrasound emitter 4. It sends ultrasound waves to the test medium placed in the measuring chamber 3, which are received by the sound receiver 5, are converted into electrical pulses and arrive at the input of the amplifier 6, from the output of which to measure the ultrasound velocity, the received signal is fed to the input of the buffer amplifier 8, and then to the additional peak detector 9, the input of which is summed With a sinusoidal voltage generator HF 1, supplied through the automatic amplitude control unit 18. When you move the receiver in the medium under study, the phase of the received radio pulses changes, therefore, su.m (the dimensional signal can be recorded in the following form (neglecting the absorption in the medium and suppose that the amplitudes of both signals are equal):
Uc--UoSintOot UoSiuLcOo(,t+|-)H (i) Uc - UoSintOot UoSiuLcOo (, t + | -) H (i)
После преобразовани получаемAfter conversion, we obtain
5rt5rt
Jl . . V/ лJl. . V / l
UoCoS - Sin CoOgt -;)UoCoS - Sin CoOgt -;)
(2)(2)
и - амплитуда сигнала;and - signal amplitude;
оabout
СОWITH
- углова частота сигнала;- the angular frequency of the signal;
о Labout l
- перемещение .приемника;- movement of the receiver;
С, Л - скорость и длина волны ультразвука;C, L - the speed and wavelength of ultrasound;
- фазовый сдвиг, не завис щий о длины акустического пути. - phase shift, not dependent on the length of the acoustic path.
Из выражени (1) следует, что амплитуда суммарного сигнала будет периодически принимать нулевое значение при перемещении пьезоприемника на рассто ние, равное длине звуковой волны.From the expression (1) it follows that the amplitude of the total signal will periodically take a zero value when moving the piezo receiver to a distance equal to the length of the sound wave.
Дл выделени перемещенной составл ющей суммарный сигнал посредством пикового детектора 9 преобразуетс в пульсирующее напр жение и подаетс в схему дифференцировани 1О. Она фиксирует интерференционные экстремумы и выдает короткие импульсы напр жени , соответствующие минимумам пульсации, соответствующие числу волн ультразвука, которые поступают на управл ющий вход цифрового частотомера с предварительным выбором 12 и запускают его. Одновременно с поступлением первого импульса частотомер 12 начинает подсчитывать импульсь перемещени приемника звука 5, формируемые датчиком 11. Накопив заданное число экстремальных импульсов, частотомер 12 запираетс и на цифровом табло фиксирует численное значение скорости ультразвука , равное числу подсчитанных импульсов перемещени . Частота ультразвука и число волн выбираютс на основе выражени In order to isolate the displaced component, the sum signal by the peak detector 9 is converted into a pulsating voltage and fed to a differentiation circuit 1O. It captures the interference extremes and generates short voltage pulses corresponding to the pulsation minima corresponding to the number of ultrasound waves that arrive at the control input of the digital frequency meter with preselection 12 and trigger it. Simultaneously with the arrival of the first pulse, the frequency meter 12 starts counting the pulse of movement of the sound receiver 5 generated by the sensor 11. After accumulating a predetermined number of extreme pulses, the frequency meter 12 locks up and on the digital scoreboard records the numerical value of the ultrasound velocity equal to the number of counted motion pulses. The frequency of the ultrasound and the number of waves are selected based on the expression
(3)(3)
(мкм) - цена импульсов меток перемещени ;(µm) is the price of the impulses of the movement marks;
tt - их число; I (МГу) - частота ультразвука;tt is their number; I (MGu) - ultrasound frequency;
N - число волн. При выполнении услови N is the number of waves. When satisfied
f . гоf. go
- - г 10- - g 10
NN
где р 0,1, 2, 3, цифровой индикатор будет показывать значение скорости звука в см/с. Дл измерени поглощени прин тые и усиленные импульсы с выхода усилител 6 подаютс на пиковый детектор 7, преобразуютс им в посто нное напр жение и поступают на один вход дифференциального логарифмического усилител 13, параллельно которому включен амплитудный дискриминатор 16. Когда амплитуда U напр жени на его входе становитс равной опорному напр жению J- регулируемого источника 17, дискриминатор выдает коро кий импульс, запускающий программный, счетчик 15. Последний начинает подсчет импульсов перемещени приемника, поступающих с датчика 11. То же опорное напр жение подаетс на второй вход дифференциального логарифмического усилител 13, на выходе которого по вл етс разностное напр жение, пропорциональное логарифму отнощени амплитуды прин того сигнала с опорным напр жением. Счетчик 15, сосчитав заданное количество импульсов перемещени , запираетс и выдает им пульс, запускающий быстродействующий :цифровой вольтметр 14. Последний замер ет мгновенное значение напр жени на выходе дифференциального усилител 13, которое равно цифровому значению измер емого коэффициента поглощени ультразвука в исследуемой среде. Поскольку напр жение на выходе дифференциального логарифмического усилител 13 равно и ktn7r ) iUQ где и - текущее значение напр жени на выходе пикового детектора 7, R - коэффициент пропорциональности, и в момент запуска цифрового вольтметра напр жение и„, а также имеет амплитуду тыва , что и, следовательно. U, выражение дл амплитудного коэффициент поглощени ультразвука в среде будет иметь вид г-( Гп|-- 2аЬ Гнеп/ .Л ta-Ц L ® где и., и и - амплитуды прин того . сигнала на рассто ни х -i о о ответственно. Из (6) с учетом (5) итого , что JT)-E, следует где fn - заданное число импульсов перемещени приемника звука. Очевидно, что выбрав k 10 , где ({ О, 1, 2, 3, а -индикаторе ц ового вольтметра можно получить абсолютное цифровое значение коэффициента поглоще-т ни в неп/см. При измерени х в сильнопоглощающих средах, например в газах, амплитуда прин того сигнала значительно мен етс с рассто нием от излучател . Это затрудн ет измерение скорости ультразвука. Дл устранени этого влени служит схема автоматической регулировки амплитуды напр жени ВЧ, подаваемого с генератора 1 на вход пикового детектора 9, На управл к щий вход схемы подаетс напр жение обратной св зи с выхода детектора 7 таким образом, чтобы амплитуда напр жени ВЧ всегда была бы близка к амплитуде прин того сигнала. На фиг. 2 изображены эпюры напр жений в отдельных элементах устройства. На фиг. 2 а показано пульсирующее напр жение на выходе дополнительного пикового детектора 9, на фиг. 2 б - импульсы на выходе схемы дифференцировани 1О, на фиг. 2 вимпульсы перемещени на выходе датчика 11, на фиг. 2 г - импульсы перемещени , л, подсчитанные частотомером 12, на фиг. 2 д - напр жение на выходе пикового детектора 7, на фиг. 2 с - импульсы, сформированные программным счетчиком 15, на фиг. 2 ж - напр жение на выходе дифференциального логарифмического усилител 13. Предмет изобретени Цифровой измеритель скорости и фициента поглощени ультразвука, содержащий генератор высокой частоты, измери- тельную камеру с излучателем и перемещаемым приемником ультразвука, усилитель радиоимпульсов с пиковым детекто- ром, схему дифференцировани , программный счетчик импульсов и датчик импуль-. сов перемещени , отличающийс тем, что, с целью повышени производительности , он снабжен схемой формировани радиоимпульсов, цифровым частотомером сwhere p is 0.1, 2, 3, the digital indicator will show the value of the speed of sound in cm / s. To measure the absorption, the received and amplified pulses from the output of amplifier 6 are fed to a peak detector 7, converted into a constant voltage, and fed to one input of a differential log amplifier 13, in parallel with which amplitude discriminator 16 is turned on. When the amplitude U is voltage across its input becomes equal to the reference voltage of the J-controlled source 17, the discriminator emits a short pulse, which triggers the software, the counter 15. The latter starts counting the receiver moving pulses coming from sensor 11. The same reference voltage is applied to the second input of the differential logarithmic amplifier 13, the output of which is a differential voltage proportional to the logarithm of the ratio of the amplitude of the received signal with the reference voltage. Counter 15, counting a given number of displacement pulses, is locked and gives them a pulse that triggers a fast-acting: digital voltmeter 14. The latter measures the instantaneous voltage value at the output of the differential amplifier 13, which is equal to the digital value of the measured ultrasound absorption coefficient in the medium under study. Since the voltage at the output of the logarithmic differential amplifier 13 is equal to ktn7r) iUQ where and is the current value of the voltage at the output of the peak detector 7, R is the proportionality coefficient, and when the digital voltmeter is started up, the voltage and „, also has an amplitude that and therefore. U, the expression for the amplitude absorption coefficient of ultrasound in the medium will be of the form r- (Hn | - 2a Гп Гп / .Л Ta-Ц L ® where and., And and are the amplitudes of the received signal at distances x -i o responsibly. From (6) with regard to (5) it is total that JT) -E, it follows where fn is the given number of pulses of movement of the sound receiver. Obviously, choosing k 10, where ({{O, 1, 2, 3, and the indicator of the central voltmeter, you can get the absolute digital value of the coefficient of absorption in nep / cm. For measurements in highly absorbing media, for example, in gases, The amplitude of the received signal varies significantly with the distance from the radiator.This makes it difficult to measure the ultrasound speed.To eliminate this phenomenon, an automatic voltage amplitude control circuit of the RF voltage supplied from the generator 1 to the input of the peak detector 9, is fed to the control input of the circuit voltage from the output of the detector 7 so that the amplitude of the RF voltage is always close to the amplitude of the received signal. Fig. 2 shows the voltage plots in the individual elements of the device.A Fig. 2a shows the pulsating voltage at the additional output peak detector 9, in Fig. 2 b - pulses at the output of the differentiation circuit 1O, in Fig. 2, displacement pulses at the output of sensor 11, in Fig. 2 g - displacement pulses, l, calculated by frequency meter 12, in fig. 2 d shows the voltage at the output of the peak detector 7, FIG. 2, the pulses generated by the program counter 15, in FIG. 2 l - voltage at the output of the differential logarithmic amplifier 13. Subject of the invention: Digital speed meter and ultrasound absorption factor, comprising a high frequency generator, a measuring chamber with an emitter and a movable ultrasound receiver, a radio pulse amplifier with a peak detector, a differentiation circuit, a software pulse counter and pulse sensor-. movement, characterized in that, in order to increase productivity, it is equipped with a radio pulse shaping circuit, a digital frequency meter with
предварительным выбором, дополнительным пиковым детектором, блоком автоматиче ,ской регулировки амплитуды, буферным усилителем, дифференциальным логарифмическим усилителем, амплитудным дискриминатором (пороговым устройством) с источником опорного напр жени и быстродействующим цифровым вольтметром, измерительный вход которого через дифференциальный логарифмический усилитель соединен с выходом пикового детектора, который соединен с амплитудным дискриминатором и управл ющим входом блока автоматической регулировки амплитуды, усилитель радиоимпульсов через буферный усилитель, дополнительный пиковый детектор и схему дифференцировани подключенa preliminary choice, an additional peak detector, an automatic amplitude adjustment unit, a buffer amplifier, a differential logarithmic amplifier, an amplitude discriminator (threshold device) with a source of reference voltage and a high-speed digital voltmeter, the measuring input of which is connected via a differential logarithmic amplifier to an output peak detector voltmeter with a peak voltmeter, which is connected to an output peak voltage detector and a high-speed digital voltmeter. which is connected to the amplitude discriminator and the control input of the automatic amplitude control unit, radio pulse amplifier via buffer amplifier, additional peak detector and differentiation circuit connected
8eight
к управл ющему входу цифрового частотомера с предварительным выбором, измерительный вход последнего соединен с датчиком импульсов перемещени , который через программный счетчик подключен к запускающему входу цифрового вольтметра , генератор высокой частоты через схему формировани радиоимпульсов соединен с излучателем ультразвука и через блок автоматической регулировки амплитуды с входом дополнительного пикового детектора , источник опорного напр жени соединен со вторым входом дифференциального логарифмического усилител и управл ющим входом амплитудного дискриминатора, а выход последнего подключен к управл ющему входу программного счетчика.to the control input of a digital frequency meter with a preselection, the measurement input of the latter is connected to a displacement pulse sensor, which is connected to the trigger input of a digital voltmeter through a software counter, the high frequency generator is connected to an ultrasound emitter and an additional amplitude control unit through a radio pulse shaping circuit peak detector, the reference voltage source is connected to the second input of a differential log amplifier and control input of the amplitude discriminator, and the output of the latter is connected to the control input of the program counter.
kkkkkk
66
inHlllllllMIIIHIIlNIIIIIIIIIinHlllllllMIIIHIIlNIIIIIIIII
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1918214A SU478242A1 (en) | 1973-05-11 | 1973-05-11 | Digital Speed Meter and Ultrasound Absorption Rate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU1918214A SU478242A1 (en) | 1973-05-11 | 1973-05-11 | Digital Speed Meter and Ultrasound Absorption Rate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU478242A1 true SU478242A1 (en) | 1975-07-25 |
Family
ID=20552548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU1918214A SU478242A1 (en) | 1973-05-11 | 1973-05-11 | Digital Speed Meter and Ultrasound Absorption Rate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU478242A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661060C1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-07-11 | Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Device for the ultrasound pulses parameters measuring |
-
1973
- 1973-05-11 SU SU1918214A patent/SU478242A1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2661060C1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-07-11 | Публичное акционерное общество Научно-производственное объединение "Искра" | Device for the ultrasound pulses parameters measuring |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3394589A (en) | Apparatus for measuring liquid level | |
SU657769A3 (en) | Device for determining coefficient of wave mean length | |
CA1216042A (en) | Flaw detection method using microwaves | |
GB1594372A (en) | Distance measurement system | |
SU478242A1 (en) | Digital Speed Meter and Ultrasound Absorption Rate | |
SU1288589A1 (en) | Device for determining strength of concrete | |
SU711461A1 (en) | Method of determining the location of acoustic emission source | |
SU1716422A1 (en) | Device for selection of acoustic signals | |
RU2069841C1 (en) | Device measuring ultrasound velocity | |
SU569861A1 (en) | Ultrasonic level gauge | |
SU1111097A1 (en) | Device for determination of concrete strength | |
RU2163351C2 (en) | Thickness measuring device | |
SU1013757A1 (en) | Ultrasonic echo-pulse thickness meter | |
SU1083071A2 (en) | Ultrasonic thickness meter | |
SU828068A1 (en) | Device for material quality control | |
SU757922A1 (en) | Liquid media density measuring method | |
SU577452A1 (en) | Digital device for checking ultrasonic wave propagation rate | |
SU587388A1 (en) | Device for measuring ultrasound velocity in liquid media | |
SU1099102A1 (en) | Touch-free thickness gauge | |
SU883734A1 (en) | Device for measuring ultrasound speed | |
SU550593A1 (en) | Measuring instrument of parameters of linear strip devices | |
SU546818A1 (en) | Ultrasonic device for automatic measurement of flow rate | |
SU1033951A1 (en) | Device for measuring ultrasound velocity | |
SU1753409A1 (en) | Device for measuring attenuation factor of acoustic signal | |
SU146609A1 (en) | Method for measuring the speed and absorption of ultrasound in liquid media |